안녕하세요. 어느덧 Part.10이네요. 모든 원소를 소개하진 않을 예정입니다. 그 이유는 우리가 살아가는데 있어 모든 원소를 알 필요는 없으니까요! 그 대신, 유용한 원소들은 상식적으로 알아봅시다! 그럼 이어서 31번 갈륨부터 34번 셀레늄까지 함께 알아가보도록 하겠습니다.
31. 갈륨 (Ga, Gallium)
| 분류 | 데이터 |
| 원자번호, 양성자 수 | 31 |
| 원자가 전자 수 | 3 |
| 원자량 | 69.723 |
| 녹는점 | 27.78 ℃ |
| 끓는점 | 2403 ℃ |
| 밀도 | 5.907 |
| 상온에서 홑원소의 상태 | 금속 - 고체 |
| 주요 화합물 | - |
| 동위 원소 | 69Ga(60.108%), 71Ga(39.892%) |
- 원소 이름의 유래 : 발견자 조국의 라틴어 명 "Gallia"
갈륨(Ga)은 상온에서는 고체로 존재하지만, 녹는점이 약 28 ℃가 안되기 때문에 사람 손으로 만지면 융해가 되는 신기한 물질입니다. (요즘 한국에서는 상온에서도 녹겠군요..) 갈륨(Ga)은 매우 무르고 자연상태에서 원소 자체로 존재하지 않고 화합물로만 존재하는데요, 앞서 말씀드린 대로 녹는점이 낮아 취급이 어렵지만 심각한 독성이나 인체해 해를 끼치지 않아 위험한 물질은 아닙니다.
3족 원소인 갈륨은 5족의 비소와 혼합한 화합물로 주로 반도체 분야에 사용되고 있습니다. 갈륨비소(GaAs)는 실리콘(Si)에 비해 전자의 이동 속도가 약 6배 가량 빠른 특징이 있습니다. 뿐만 아니라, 트랜지스터 구조가 간단하여 많은 트랜지스터를 집적할 수 있는 장점이 있죠. 게다가 고주파 대역(약 250GHz)까지 처리할 수 있고 노이즈가 적게 발생합니다. 무엇보다도 갈륨비소(GaAs)의 가장 큰 특징으로는 에너지를 빛으로 발산하는 성질이 있는다는 점인데요, 즉 발광 효율이 좋다는겁니다. 그 이유는 Conduction band의 최저점과 Valence band의 최고점이 일직선상에 위치하는 특성(Direct band gap) 때문입니다. 실행활에서도 나름 갈륨을 마주할 수 있는데요, TV에 들어가는 발광다이오드(LED)에는 세 가지 색이 있죠. 칼륨인(GaP)을 재료로 하는 황록색, 빨간색 LED나, GaN(질화갈륨)을 재료로 하는 파란색 LED 입니다.
32. 저마늄, 게르마늄 (Ge, Germanium)
| 분류 | 데이터 |
| 원자번호, 양성자 수 | 32 |
| 원자가 전자 수 | 4 |
| 원자량 | 72.630 |
| 녹는점 | 937.4 ℃ |
| 끓는점 | 2830 ℃ |
| 밀도 | 5.323 |
| 상온에서 홑원소의 상태 | 금속 - 고체 |
| 주요 화합물 | - |
| 동위 원소 | 70Ge(20.57%), 72Ge(27.45%), 74Ge(36.50%), 76Ge(7.737%) |
- 원소 이름의 유래 : 발견자의 조국의 고대 이름 "게르마니아(Germania)"
게르마늄(Ge)은 짙은 회색의 광택을 가진 금속으로 비교적 희귀한 원소 중 하나입니다. 자연계에서는 순수한 상태로 존재하지 않고 대부분 산소와 결합해 있습니다. 특히, 게르마늄은 금속과 비금속 그 중간에 있어 흔히 '준금속(metalloids)'이라고도 불리죠. 실리콘(Si)과 함께 반도체 재료로도 많이 사용되고 있으며, 이는 낮은 온도에서 더 잘 동작하며 고주파에도 응용되고 있습니다. 뿐만 아니라, 적외선 영역에서 높은 투명성을 지녀 적외선 카메라나 광학 분야에도 각광받는 소재이죠.
물론 단점도 존재합니다. 게르마늄 반도체의 경우 에너지 밴드갭이 0.64 eV로 상대적으로 작아 누설 전류가 발생하게 된다는 점이죠.
실생활에서는 예전 한때 유행하던 게르마늄 건강 팔찌를 기억하시나요? 이런 루머가 나온 이유를 알아보곘습니다.
먼저 게르마늄 원소에서는 원적외선이라는 것이 나옵니다. 이 원적외선의 효능을 그냥 갖다가 사람에 적용하면서 좋아진다고 광고를 했죠... 사실 무근인데도 말이죠. 그럼 그 효능이 무었인가?
1. 인체를 따뜻하게하여 혈액 순환을 돕고 유독 물질을 배출시킨다.
2. 인체 내 물 분자의 공진 현상을 촉진시켜 세포 활성화 및 신진대사를 촉진시킨다.
3. 유해한 물질을 제거할 수 있으므로 물과 식품이 신선하게 유지되고 세균, 바이러스, 암세포 활동 저하에 효과적이다.
더욱이 신기한 것은 실제 원적외선의 효능이라고 합니다..
* 잠깐 딴 길로 새고 오겠습니다.
▶ 원적외선
전자기파의 일종으로 파동입니다. 진동수에 따라 감마선 > X-ray > 자외선 > 가시광선 > 근적외선 > 원적외선으로 분류되고 있습니다.
세상 모든 물체들은 다 전자기파를 내놓게 되는데요, 물론 우리 인간도 포함해서 말입니다. 우리 인간은 적외선을 내놓게 되는데요, 간단하게 설명드려보겠습니다.
여러분들의 손바닥을 한.. 0.5 cm 간격으로 마주대고 있으면 손바닥이 따뜻해질겁니다. 또 다른 예시로는 좁은 공간에 많은 사람들이 옹기종기 모여있으면 따뜻해지는 이유도 마찬가지죠.
그럼 게르마늄 팔찌의 원적에선은? → 게르마늄 팔찌로부터 나오는 원적외선은 전자기파 중 진동수가 가장 작습니다.
진동수가 높으면 높을수록 파장이 짧아지는데요, 그렇기 때문에 진동이 가장 쎈 감마선은 몸을 완전히 통과하고 X-ray는 살을 통과하지만 뼈는 통과 못하는 것이죠. 그래서 X-ray를 찍으면 우리 뼈만 나온는 원리입니다. 자외선의 경우는 피부를 뚫고 들어와 세포를 파괴할 수 있습니다. 그래서 자외선 차단이 필요한 것이고, 자외선에 노출되게 되면 피부가 상하는것이죠.
결론적으로 진동수가 가장 작은 원적외선은 우리 몸을 깊게 통과할 수 없습니다. 통과해봐야 0.2 mm남짓하죠. 이정도는 우리 피부의 각질도 통과못하는 정도입니다. 그렇기 때문에 게르마늄 팔찌의 효능으로 인체의 공진을 일으켜 암세포 활동 저하니 뭐니는 다 거짓일 수 밖에 없는것이죠.
순간적으로 게르마늄 팔찌를 휴게소에 아직도 판매하시는 것이 생각나니 열이 올라 이렇게 설명해버렸네요.
다음으로 넘어가겠습니다.
33. 비소 (As, Arsenic)
| 분류 | 데이터 |
| 원자번호, 양성자 수 | 33 |
| 원자가 전자 수 | 5 |
| 원자량 | 74.921595 |
| 녹는점 | 817 ℃ |
| 끓는점 | 616 ℃ |
| 밀도 | 5.78 |
| 상온에서 홑원소의 상태 | 비금속 - 고체 |
| 주요 화합물 | - |
| 동위 원소 | As(100%) |
- 원소 이름의 유래 : 그리스어 "황색 색소(arsenikon)"
비소(As)는 순수한 비소와 유기 비소는 독성이 비교적 적으나, 무기 비소 중에서도 특히, As3O3(삼산화비소)는 독성이 매우 큰 물질입니다. 우리가 잘 알고 있듯이 비소를 이용한 독살이 대표적인 사례이죠. 오래 전부터 비소를 이용한 독살이 이루어져 왔는데요, 비소는 아무런 맛이 없어 자신이 중독되고 있음을 눈치채지 못한다고 합니다. 뿐만 아니라, 비소 중독은 식중독이나 콜레라 이질과 증상이 비슷해 비소 중독 여부를 판단하기 어려웠다고 합니다. 물론 당시 시대에서는 비소 검출법이 없었을 때니까요.
혹시, 드라마나 영화에서 기미 상궁이 먼저 은수저로 국을 뜨는 것을 보셨을텐데요, 이는 비소와 은이 반응하면 검은색이 되는 현상이 있기 때문입니다.
현재 아직까지도 식품의약품안전처의 자료에 따르면, 생선이나 캔, 음료, 티백, 국수류 등 다양한 식품과 조리기구에 중금속이 포함되어 있다고 알려져 있는데요, 이때 우리를 해롭게하는 중금속에는 비소가 포함되어 있죠.
34. 셀레늄, 셀렌 (Se, Selenium)
| 분류 | 데이터 |
| 원자번호, 양성자 수 | 34 |
| 원자가 전자 수 | 6 |
| 원자량 | 78.971 |
| 녹는점 | 217 ℃ |
| 끓는점 | 684.9 ℃ |
| 밀도 | 4.79 |
| 상온에서 홑원소의 상태 | 비금속 - 고체 |
| 주요 화합물 | - |
| 동위 원소 | 74Se(0.89%), 76Se(0.37%), 77Se(7.63%), 78Se(23.77%), 80Se(49.61%), 82Se(8.73%) |
- 원소 이름의 유래 : 그리스어 "달의 여신(Selene)"
셀레늄(Se)은 천연 상태에서 원소 상태로 발견되지 않으며, 셀레늄화물, 셀라늄산염 등과 같은 화합물 형태로 보통 텔루륨과 함꼐 존재하고 있습니다. 셀레늄(Se)은 유리를 제조할 떄 철 분순물 때문에 발현되는 색을 없애고, 아름다은 붉은색을 내는 데 많이 사용되고 있습니다. 약 50% 정도의 셀레늄이 이러한 유리 탈색제나 착색제로 사용되고 있다고 합니다.
뿐만 아니라, 전자기 분야에서 복사기, 레이저 프린터에서 빛을 감지하는 재료로 사용되고 있는데요. 이 외에도 광 검출기와 광 스위치 등에도 사용됩니다. 셀라늄화아연(ZnSe)은 앞서 말씀드려서 넘어가도록 하겠습니다!
영양제로도 먹는다고 알려져 있는데요.. 우리 몸에 필수적인 무기질이라고 합니다. 몸에서 셀레늄이 결핍되면 나타나는 질환은 심근병, 간 손상, 근육통이라고 합니다. 셀레늄은 우리 몸에서 영양소로 작용할 때, 정상적인 산소대사 과정에서 생기는 자유기(free radicals)로 부터 세포를 지키는 항산화 효소의 중요한 구성성분입니다. 먼역체계와 갑상선의 정상적인 기능을 위해서도 셀레늄은 필수적인 셈이죠.