붕소

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붕소(5B)
5 BeBC


B

Al
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보륨 (전이 금속)
하슘 (전이 금속)
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리버모륨 (미확정)
우눈셉튬 (미확정)
우누녹튬 (미확정)
본문 참조
5 전자 껍질
5B
일반적 성질
, 주기, 구역 13족, 2주기, p-구역
화학 계열 준금속
겉보기 검은색/갈색
B,5.jpg
원자 질량 10.811(7) g/mol
전자 배열 1s2 2s2 2p1
준위전자 2, 3
붕소의 전자껍질 (2, 3)
물리적 성질
상태 고체
밀도 (실온) 2.34 g·cm−3
액체 밀도 (녹는점) 2.08 g·cm−3
녹는점 2349 K
끓는점 4200 K
융해열 50.2 kJ/mol
기화열 480 kJ/mol
열용량 (25 °C) 11.087 J/(mol·K)
증기압
압력(Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
온도(K) 2348 2562 2822 3141 3545 4072
원자의 성질
산화수 3
(약한 산성 산화물)
전기 음성도 2.04 (폴링 척도)
이온화 에너지 1차: 800.6 kJ/mol
2차: 2427.1 kJ/mol
3차: 3659.7 kJ/mol
원자 반지름 85 pm
원자 반지름 (계산) 87 pm
공유 반지름 82 pm
그 밖의 성질
결정 구조 본문 참조
자기적 질서 반자성
전기저항률 (20 °C) 1.5×104Ω·m
열전도율 (300 K) 27.4 W/(m·K)
열팽창계수 (25 °C) 5-7 µm·m−1·K−1
음속 (막대) (실온) 16200 m/s
모스 굳기 9.3
비커스 굳기 49000 MPa
CAS 등록번호 7440-42-8
주요 동위 원소
동위체 존재비 반감기 DM DE
(MeV)
DP
10B 19.9%* 안정
11B 80.1%* 안정
붕소-10의 양은 시료에 따라 19.1%에서 20.3% 사이이다. 붕소-11의 양은 그 나머지에 해당된다.
동위 원소 목록

붕소(硼素←일본어: 硼素 호소[*], 영어: boron 보론[*])는 준금속 화학 원소로 기호는 B(←라틴어: borium 보리움[*])이고 원자 번호는 5이다.

역사[편집]

붕소는 홑원소 물질로는 자연에 존재하지 않고 붕사붕산석 등의 붕산염 광물로 산출된다. 순수한 홑원소 물질로의 분리는 프랑스의 앙리 무아상1892년 산화 붕소에서 분리시켰다. 원소명은 아라비아어의 붕사(buraq)에서 유래하였다.

특징[편집]

붕소는 홑원소 상태에서 탄소와 비슷한 흑회색이다. 다이아몬드 다음으로 단단하다고 알려져 있다. 하지만 산소나 탄소 등과 반응해, 산화 붕소 또는 탄화 붕소를 만들면 다이아몬드보다 단단해진다. 붕소는 비금속 원소로 간주할 수 있는 3A족 원소 중 유일한 원소이다. 붕소의 전자 배치는[He]2s22p1이다.

주요 화합물[편집]

H3BO3(붕산) 붕소와 수소로만 구성되어 있는 화합물 집단을 보레인(borane)화합물이라고 한다. 가장 간단한 보레인은 BH3이다. 이 분지는 여섯 개의 원자가전자만 갖는다. 따라서 팔전자 규칙의 예외이다. 결과적으로 BH3은 자기 스스로 반응하여 다이보레인(diborane, B2H6)을 생성한다. 이 반응은 Lewis 산-염기 반응으로 간주할 수 있다. 각 BH3에서 하나의 BH결합 전자쌍이 다른 분자에게 전자 주개 역할을 한다. 결과적으로 다이보레인은 수소 원자가 두 개 결합을 생성하는 특이한 분자이다. 다리놓인 수소(bridging hydrogen)라고 하는 이러한 수소는 흥미로운 화학 반응성을 보인다. 두 개의 붕소 원자 간에 수소 원자의 공유는 각 붕소 원자의 원자가전자 의 결핍을 다소 보완한다. 그럼에도 불구하고 다이보레인은 격렬하게 반응하는 큰 분자이고, 공기 중에서 자발적 가연성이다. 산화 붕소나 탄화 붕소는 다이아몬드보다 단단하다고 알려져있다. 하지만 희귀하다는 이유로, 잘 쓰이지 않는다.

용도[편집]

유리[편집]

붕소의 색상은 흑회색이지만 유리(주로 이산화규소(SiO2)로 구성됨)에 섞으면 투명해지며, 붕소를 포함한 유리는 열팽창률이 작아 내열유리, 조리용 주전자, 화학실험 플라스크, 비커 등에 사용된다. 붕산을 포함한 붕산수는 고속 중성자를 매우 잘 흡수하기 때문에 고준위 방사성 폐기물을 담구어 보관하거나 원자로의 비상냉각시스템에 쓰인다.

약품[편집]

붕산(H3BO3)은 살균작용이 있어 바퀴벌레약이나 눈 세정제 등의 약품에 널리 사용된다.

원자력[편집]

10B 동위원소는 열중성자를 아주 잘 포획하는데, 중성자의 에너지에 따라 다르지만, 그 능력은 11B의 대략 100만 배 정도이다. 이 때문에 10B 동위원소 화합물들은 원자력 산업에서 핵반응 조절제, 응급 핵반응 중지제, 그리고 핵연료 재충전을 위한 가동 정지제로 사용된다.

초전도체[편집]

2001년 일본 아오야마가쿠인(靑山學院) 대학의 아키미츠 준(秋光純) 교수팀이 마그네슘디보라이드(MgB2)가 39K라는 비교적 고온에서 초전도 현상을 나타내는 것을 발견하였으며, 재미 한국인 과학자인 최형준 박사가 그 초전도성 메커니즘을 최초로 규명하였다.[1]

참고 자료[편집]

  1. 이, 근영, "재미 과학자 초전도성 메카니즘 첫 규명", 《한겨레》.

Brown 외 4인 [2011년 2월] «일반 화학 제12판», 일반화학교재연구회

외부 연결[편집]