11족 원소
| 11족 | |||||||||||
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| ↓ 주기 | |||
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| 4 |  29 전이 금속 | ||
| 5 |  47 전이 금속 | ||
| 6 |  79 전이 금속 | ||
| 7 | 뢴트게늄 (Rg) 111 알 수 없는 화학적 특성 | ||
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범례
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현대 IUPAC 명명법에 따른 11족[1]은 주기율표의 한 족으로 구리 (Cu), 은 (Ag), 금 (Au), 뢴트게늄 (Rg)으로 구성되어 있지만, 뢴트게늄이 금의 무거운 상동계열처럼 행동하는지 확인하기 위한 화학 실험은 아직 수행되지 않았다. 11족, 특히 처음 세 원소는 동전을 주조하는 데 사용되었기 때문에[2] 주화 금속이라고도 알려져 있다. 금속 가격의 상승으로 인해 은과 금은 더 이상 유통 화폐에 사용되지 않고 금괴로만 사용되지만, 구리는 구리 클래딩 주화 또는 백동 합금의 일부로 오늘날까지 동전에서 일반적으로 사용하는 금속으로 남아 있다. 이들은 아마도 가장 먼저 발견된 세 원소로 추정된다.[3] 구리, 은, 금은 모두 원소 형태로 자연에 존재한다.[4][5]
역사
[편집]이 족의 세 가지 안정적인 원소는 모두 선사 시대부터 알려져 있었다.[2] 이들 모두 자연에 금속 형태로 존재하며 생산을 위해 추출 야금술이 필요하지 않기 때문이다.
구리는 기원전 4000년경부터 알려지고 사용되었으며, 많은 물품, 무기 및 재료가 구리로 만들어지고 사용되었다.
은 채굴의 첫 번째 증거는 RSC에 따르면 터키와 그리스에서 기원전 3000년으로 거슬러 올라간다. 고대 사람들은 은을 정제하는 방법도 알아냈다.
인간이 사용한 가장 오래된 기록된 금속은 금으로 보인다. 금은 자유 또는 "자연" 상태로 발견될 수 있다. 자연 금의 소량은 기원전 40,000년경 후기 구석기 시대에 사용된 스페인 동굴에서 발견되었다. 금 유물은 기원전 5천년 말과 4천년 초의 이집트 선왕조 시대 초기에 처음 등장했으며, 제련은 기원전 4천년 동안 개발되었다. 금 유물은 초기 기원전 4천년 동안 하 메소포타미아 고고학에서 나타난다.
특성
[편집]다른 족과 마찬가지로, 이 족의 원소는 전자 배열, 특히 최외각 껍질에서 패턴을 보여 화학적 거동의 경향을 나타내지만, 뢴트게늄은 아마도 예외로 추정된다.
| Z | 원소 | 껍질당 전자수 |
|---|---|---|
| 29 | 구리 | 2, 8, 18, 1 |
| 47 | 은 | 2, 8, 18, 18, 1 |
| 79 | 금 | 2, 8, 18, 32, 18, 1 |
| 111 | 뢴트게늄 | 2, 8, 18, 32, 32, 17, 2 (예측) |
모든 11족 원소는 비교적 불활성이고 부식에 강한 금속이다. 구리와 금은 유색이지만 은은 그렇지 않다. 뢴트게늄은 은색일 것으로 예상되지만, 이를 확인하기에 충분한 양이 생산되지는 않았다.
이 원소는 비저항이 낮아 배선에 사용된다. 구리는 가장 저렴하고 널리 사용된다. 집적 회로용 본딩 와이어는 일반적으로 금이다. 은 및 은도금 구리 배선은 일부 특수 용도에서 발견된다.
존재
[편집]구리는 칠레, 중국, 멕시코, 러시아, 미국에서 자연 상태로 발견된다. 다양한 천연 구리 광석은 다음과 같다. 황동광 (CuFeS2), 적동석 또는 루비 구리 (Cu2O), 휘동석 (Cu2S), 공작석 (Cu(OH)2CuCO3), 남동석 (Cu(OH)22CuCO3).
황동광은 주요 광석이며, 세계 구리 생산량의 거의 76%를 차지한다.
생산
[편집]은은 자연 상태로, 금과의 합금(호박금)으로, 황, 비소, 안티모니 또는 염소 (원소)를 포함하는 광석에서 발견된다. 광석에는 휘은광 (Ag2S), 각은광 (AgCl) (여기에는 각은이 포함됨), 그리고 농홍은석 (Ag3SbS3)이 포함된다. 은은 파르크스 공정을 사용하여 추출된다.
활용
[편집]11족에 속하는 금속, 특히 은은 화폐적 또는 장식적 가치 외에 산업 응용에 필수적인 특이한 특성을 가지고 있다. 이들은 모두 뛰어난 전기 전도체이다. 모든 금속 중에서 (부피당) 가장 전도성이 높은 것은 은, 구리, 금 순이다. 은은 또한 가장 열전도성이 높은 원소이며, 가장 빛 반사율이 높은 원소이다. 은은 또한 은에 형성되는 변색이 여전히 높은 전기 전도성을 가지고 있다는 특이한 특성을 가지고 있다.
구리는 전기 배선 및 회로에 광범위하게 사용된다. 금 접점은 부식되지 않는 능력 때문에 정밀 장비에서 가끔 발견된다. 은은 전기 접점과 같은 미션 크리티컬 응용 분야에 널리 사용되며, 사진술 (이는 질산 은이 빛에 노출되면 금속으로 되돌아가기 때문), 농업, 의학, 오디오파일 및 과학적 응용 분야에서도 사용된다.
금, 은, 구리는 상당히 부드러운 금속이므로 동전으로 매일 사용하면 쉽게 손상될 수 있다. 귀금속은 사용으로 인해 쉽게 마모될 수도 있다. 화폐 기능에서 이 금속들은 동전에 더 큰 내구성을 부여하기 위해 다른 금속과 합금되어야 한다. 다른 금속과의 합금은 결과적인 동전을 더 단단하게 만들고, 변형될 가능성을 줄이며, 마모에 더 강하게 만든다.
금화: 금화는 일반적으로 90% 금 (예: 1933년 이전 미국 동전), 또는 22 캐럿 (91.66%) 금 (예: 현재 수집용 주화 및 크루거랜드)으로 생산되며, 구리와 은이 각각 나머지 무게를 차지한다. 금괴 금화는 최대 99.999% 금으로 생산되고 있다 (캐네디언 골드 메이플 리프 시리즈).
은화: 은화는 일반적으로 90% 은 (1965년 이전 미국 주화의 경우, 많은 나라에서 유통됨), 또는 스털링 실버 (92.5%) 동전 (1920년 이전 영국 연방 및 기타 은화의 경우)으로 생산되며, 구리가 각각 나머지 무게를 차지한다. 오래된 유럽 동전은 일반적으로 83.5% 은으로 생산되었다. 현대 은괴 동전은 종종 99.9%에서 99.999%까지의 순도로 생산된다.
구리 동전: 구리 동전은 종종 97% 정도의 상당히 높은 순도를 가지며, 일반적으로 소량의 아연과 주석와 합금된다.
인플레이션으로 인해 동전의 액면가가 역사적으로 사용된 금속의 실물 가치보다 낮아졌다. 이로 인해 대부분의 현대 동전은 비금속으로 만들어진다. 구리 니켈 (약 80:20, 은색)이 인기 있으며, 니켈-황동 (구리 (75), 니켈 (5), 아연 (20), 금색), 망가니즈-황동 (구리, 아연, 망가니즈, 니켈), 청동, 또는 단순히 도금된 강철도 인기 있다.
생물학적 역할 및 독성
[편집]구리는 과도한 양에서는 독성이 있지만, 생명에 필수적이다. 헤모시아닌, 사이토크롬 c 산화효소 및 초과산화물 불균등화효소에서 발견될 수 있다. 구리는 항미생물제 특성을 가지고 있어 질병 확산을 막기 위해 병원 문 손잡이에 유용하다. 하지만 구리 용기에 음식을 먹으면 구리 독성 위험이 증가하는 것으로 알려져 있다. 윌슨병은 과도한 구리 배설에 중요한 단백질이 돌연변이되어 구리가 신체 조직에 축적되어 구토, 허약, 떨림, 불안, 근육 경직과 같은 증상을 유발하는 유전적 상태이다.
원소 금과 은은 알려진 독성 효과나 생물학적 용도가 없지만, 금 염은 간과 신장 조직에 독성이 있을 수 있다.[7][8] 구리와 마찬가지로 은도 항미생물 특성을 가지고 있다. 금 또는 은을 함유한 제제의 장기간 사용은 또한 이러한 금속이 신체 조직에 축적될 수 있으며, 그 결과는 되돌릴 수 없지만 무해한 색소 침착 상태인 크리시아시스와 은피증을 각각 유발한다.
수명이 짧고 방사성이기 때문에 뢴트게늄은 생물학적 용도가 없지만, 방사능으로 인해 극히 해로울 가능성이 높다.
각주
[편집]- ↑ Fluck, E. (1988). 《New Notations in the Periodic Table》 (PDF). 《Pure Appl. Chem.》 60 (IUPAC). 431–436쪽. doi:10.1351/pac198860030431. 2012년 3월 24일에 확인함.
- 1 2 “23.6: Group 11: Copper, Silver, and Gold” (영어). 《Chemistry LibreTexts》. 2015년 1월 18일. 2022년 3월 25일에 확인함.
- ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). 《Chemistry of the Elements》 2판. Butterworth-Heinemann. 1173쪽. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ↑ “These Are the Native Elements That Occur in Nature” (영어). 《ThoughtCo》. 2022년 3월 25일에 확인함.
- ↑ “List Native Elements Minerals & Naturally Occurring Metals In Pure Form” (미국 영어). 《Mineral Processing & Metallurgy》. 2016년 9월 27일. 2022년 3월 25일에 확인함.
- ↑ Hofmann, S.; Ninov, V.; Heßberger, F.P.; Armbruster, P.; Folger, H.; Münzenberg, G.; Schött, H. J.; Popeko, A. G.; Yeremin, A. V.; Andreyev, A. N.; Saro, S.; Janik, R.; Leino, M. (1995). 《The new element 111》. 《Zeitschrift für Physik A》 350. 281–282쪽. Bibcode:1995ZPhyA.350..281H. doi:10.1007/BF01291182.
- ↑ Wright, I. H.; Vesey, C. J. (1986). 《Acute poisoning with gold cyanide》. 《Anaesthesia》 41. 936–939쪽. doi:10.1111/j.1365-2044.1986.tb12920.x. PMID 3022615.
- ↑ Wu, Ming-Ling; Tsai, Wei-Jen; Ger, Jiin; Deng, Jou-Fang; Tsay, Shyh-Haw; Yang, Mo-Hsiung. (2001). 《Cholestatic Hepatitis Caused by Acute Gold Potassium Cyanide Poisoning》. 《Clinical Toxicology》 39. 739–743쪽. doi:10.1081/CLT-100108516. PMID 11778673.
