안녕하세요, 송송입니다. 특별한 케이스가 아니고서야 우리 실생활에서 자주 볼 수 없는 원소들을 많이 소개드렸는데요, 매우 저도 따분하네요. 그래도 쭉 이어서 60번 네오디뮴, 62번 사마륨부터72번 하프늄, 74번 텅스텐까지 함께 알아보도록 하겠습니다.
60. 네오디뮴 (Nd, Neodymium)
| 분류 | 데이터 |
| 원자번호, 양성자 수 | 60 |
| 원자가 전자 수 | - |
| 원자량 | 144.24 |
| 녹는점 | 1021 ℃ |
| 끓는점 | 3068 ℃ |
| 밀도 | 7.007 |
| 상온에서 홑원소의 상태 | 금속 - 고체 |
| 주요 화합물 | - |
| 동우 원소 | 142Nd*27.15%), 143 |
- 원소 이름의 유래 그리스어"새로운(Neo) + 쌍둥이(didymos)"
네오디뮴(Nd)은 은백색의 금속이지만 공기 중에서 서서히 변색되어 푸른빛이 도는 회색의 산화 피막을 만들기 때문에 플라스틱 용기나 광물성 기름 속에 보관해야 합니다.
우리가 대표적으로 알 수 있는 것은 영구자석이죠. Nd-Fe-B 자석은 자석 중에 자성이 가장 강하고 기존의 3d 전이금속계 자석의 약 10배입니다. 네오디뮴 자석으로 인해 전자기기의 소형화와 고성능화가 가능하게 되었다고 해도 과언이 아니죠. 예를 들면 스피커에 자석을 사용하면 작지만 고출력이 가능한 스피커를 만들 수 있습니다.
뿐만 아니라, YAG(Yttrium Aluminum Garnet)의 활성화 이온으로 이용되며, 특수 유리에 첨가되어 적자색으로 착색시키는 역할을 하고 있습니다.
62. 사마륨 (Sm, Samarium)
| 분류 | 데이터 |
| 원자번호, 양성자 수 | 62 |
| 원자가 전자 수 | - |
| 원자량 | 150.36 |
| 녹는점 | 1077 ℃ |
| 1791끓는점 | 1791 ℃ |
| 밀도 | 7.52 |
| 상온에서 홑원소의 상태 | 고체 - 금속 |
| 주요 화합물 | - |
| 동위 원소 | 144Sm(3.07%), 147Sm(14.99%), 148Sm(11.24%), 149Sm(13.82%), 150Sm(7.38%), 152Sm(26.75%), 154Sm(22.75%) |
- 원소 이름의 유래 : 러시아 우랄 지방에서 산출되는 "사마스카이트(samarskite)"
사마륨(Sm)은 회백색으로 단단하면서도 잘 부서지는 성질을 갖습니다. 사마륨은 자석이나 초전도체 등에서 응용되고 있죠. 특히, Sm-Co 자석은 과거 소형 카세트 및 이어폰 등에 내장되어 휴대용 음악 플레이어의 시대를 여는 역할을 했죠.
사마륨코발트 자석은 외부 자계 및 온도에 대한 안정성이 매우 높습니다(약 250 ~ 350 ℃). 네오디뮴 자석 다음으로 우수한 자계특성을 가지며, 높은 내부식성 및 표면 코팅 처리 없이도 사용이 가능합니다.
72. 하프늄 (Hf, Hafnium)
| 분류 | 데이터 |
| 원자번호, 양성자 수 | 72 |
| 원자가 전자 수 | - |
| 원자량 | 178.49 |
| 녹는점 | 2230 ℃ |
| 끓는점 | 5197 ℃ |
| 밀도 | 13.31 |
| 상온에서 홑원소의 상태 | 금속 - 고체 |
| 주요 화합물 | HfO2 |
| 동위 원소 | 174Hf(0.16%), 176Hf(5.26%), 177Hf(18.60%), 178Hf(27.28%), 179Hf(13.62%), 180Hf(35.08%) |
- 원소 이름의 유래 : 코펜하겐의 라틴어 "하프니아(Hafnia)"
하프늄(Hf)의 약 60%는 원자력 산업 및 핵잠수함에서 제어봉으로 사용되고 있다고 합니다. 또한, 30%는 항공기와 가스터빈 블레이드 등에 사용되는 초내열성 합금을 만드는데 사용되고 있죠.
특히, 하프늄은 반도체 분야에 관심있으시면 들어보셨을겁니다. 하프늄은 대표적인 high-k 물질로 손꼽죠,
▶ high-k 란?
- 고유전율 물질
이게 왜 중요한디? (높은 유전값을 가지면 뭐가 좋은데! 바로 더 많은 전하를 저장 할 수 있다는 것)
아래 포스팅을 참고해보자!
2023.07.14 - [분류 전체보기] - 고유전율 High-k 간단히 알아보기
고유전율 High-k 간단히 알아보기
안녕하세요, 송송입니다. 이번 시간에는 고유전율 high-k에 대해 간단히 알아보고자 합니다. 갑자기 뜬금없이 왜 이 주제를 소개하냐! 물론 high-k도 반도체 분야에 아주 좋은 먹거리입니다. 쉽게
ssongsong23.tistory.com
이렇게 high-k precursor는 지르코늄(Zr)과 하프늄(Hf)이 최근 사용되고 있습니다.
74. 텅스텐
| 분류 | 데이터 |
| 원자번호, 양성자 수 | 74 |
| 원자가 전자 수 | - |
| 183.84원자량 | 183.84 |
| 녹는3410점 | 3410 ℃ |
| 끓는점 | 5657 ℃ |
| 밀도 | 19.3 |
| 상온에서 홑원소의 상태 | 금속 - 고체 |
| 주요 화합물 | WC |
| 동위 원소 | 180W(0.12%), 182(26.50%), 183W(14.31%), 184W(30.64%), 186W(28.43%) |
- 원소 이름의 유래 : 스웨덴어 "무거운 돌(tungsten)"
텅스텐(W)은 굳고 단단한 회백색 내지 백색 금속으로, 분말은 회색입니다. 아주 순수한 텅스텐의 경우는 강철보다 단단하나, 연성과 전성이 있고 강철 톱으로 자를 수 있을 뿐 아니라, 와이어 형태로도 뽑을 수 있습니다.
텅스텐(W)의 50% 이상은 탄화텅스텐(WC)으로 만들어 초경합금에 사용되고 있습니다. 탄화턴스텐은 녹는점이 매우 높고 탄화물 중에서 가장 단단한 물질이기에 내마모성 연마제, 절단기, 각종 공작 기계에 사용됩니다. 텅스텐 금속은 융점이 높고 증기압이 낮아 백열등, 진공관, 음극관, 할로겐 램프의 필라멘트로 사용되어 왔는데 현재는 거의 사용되진 않습니다. 텅스텐은 융점이 높으나, 고온 450 ℃ 이상 부근에서 산화가 일어나기 때문에 고온 환경에서 작업이 필요한 경우에는 비활성 가스로 치환하여 사용하거나, 진공 분위이게서 작업을 진행해야합니다.