안녕하세요, 송송입니다. 금일은 원자번호 13번부터 15번까지 함꼐 알아가보도록 하겠습니다.
13. 알루미늄 (Al, Aluminium)
| 분류 | 데이터 |
| 원자번호, 양성자 수 | 13 |
| 원자가 전자 수 | 3 |
| 원자량 | 26.9815385 |
| 녹는점 | 660.32 ℃ |
| 끓는점 | 2467 ℃ |
| 밀도 | 2.6989 |
| 상온에서 홑원소의 상태 | 금속 - 고체 |
| 주요 화합물 | Al(OH)3(수산화알루미늄), Al2O3(산화알루미늄), AlF3(불화알루미늄), AlCl3(염화알루미늄), AlPO4(인산알루미늄) 등 |
| 동위 원소 | 27Al(100%) |
- 원소 이름의 유래 : 고대 그리스나 로마에서 백반의 라틴어인 Alumen을 따왔음
알루미늄(Al)은 지각 속에 산소(O), 규소(Si) 다음으로 풍부하게 존재하는 물질이며, 금속 원소 중에서는 가장 많습니다. 금속 알루미늄의 공업 생산은 약 19세기 후반부터 되었는데요, 당시에는 매우 귀중한 금속 중 하나였습니다. 그러나, 현재는 대량 생산이 가능해지고, 가볍고 잘 부식되지 않는 특징으로 우리 실생활에서 많이 볼 수 있는 소재가 되었습니다. 금속 알루미늄은 은백색 경금속으로, 공기 속에서는 표면에 얇은 산화 보호막(Al2O3)으로 덮여 있어 내부까지 산소가 침투하지 못해 내부식성이 강합니다.
자동차 분야에서 프레임으로 널리 사용되고 있고, 우리가 타는 자전거에서도 흔히 찾아 볼 수 있습니다. 자판기 캔 음료수 또한, 알루미늄 금속으로 되어있습니다.
실생활 부분에서는 상당히 많은 부분을 차지하고 있는데요, 알루미늄 캔, 알루미늄 호일 울타리... 너무 많네요.
반도체 분야에서 Al2O3는 플라즈마 저항성 소재로 각광 받았었습니다..(과거형) 값싸고 효율이 좋았기 떄문에 AAO(양극산화피막코팅)이나, 소결체로 제작 또는 플라즈마제트 코팅으로 사용되고 있습니다만, 현재 고밀도 플라즈마의 사용이 필요해지면서 알루미나보다 더 우수한 플라즈마 식각 저항성이 있는 소재가 연구되도 있습니다.
이와 관련하여 예전 포스팅을 참고하시면 좋을 듯 합니다!
2023.07.26 - [분류 전체보기] - 내플라즈마성 소재 간단히 알아보기
내플라즈마성 소재 간단히 알아보기
안녕하세요, 송송입니다. 저번 시간에는 내플라즈마성 코팅 방법에 대해 간단히 알아보았습니다. 물론, 제가 소개해드린 방법 외에도 다양한 방법들이 있겠지만서도 우리가 대표적으로 알아두
ssongsong23.tistory.com
# 알루미늄 특징
- 가볍다 : 알루미늄은 철(Fe)의 약 3분의 1의 비중을 갖고 있어 자동차, 항공 등 프레임으로 사용되고 있습니다.
- 고강도 : 순수 알루미늄의 경우는 크게 강하지 않지만, 마그네슘(Mg)나 망간(Mn) 또는, 구리(Cu)를 첨가한 함급의 경우 강도가 높습니다.
- 내부식성 : 대기중에서 알루미늄은 치밀하고 안정된 산화 피막이 생성됩니다.
* 이는 Al2O3 산화막으로 양극성 산화 피막으로도 사용되고 있습니다.(반도체 분야에서는요..)
- 가공성 우수 : 가공성이 우수하여, 여러 가지 모양의 성형 및 가공이 가능하다. (그렇기 떄문에 아주 얇은 알루미늄 포일을 만들 수 있는 것!)
- 전도성 우수 : 송전선의 약 99%가 알루미늄일 만큼 전기가 잘 통하는 소재입니다. 전기 전도성이 높은 편은 아니지만, 비중이 작아 같은 무게라도 다른 소재보다 몇배나 전류가 잘 통합니다.
- 자기를 띠지 않음 : 비자성체로 자기장에 영향을 받지 않습니다.
- 우수한 열 전달 : 알루미늄의 열전도율은 철(Fe)의 약 3배입니다.
14. 규소 (Si, Silicon)
| 분류 | 데이터 |
| 원자번호, 양성자 수 | 14 |
| 원자가 전자 수 | 4 |
| 원자량 | 28.084 ~ 28.086 |
| 녹는점 | 1410 ℃ |
| 끓는점 | 2355 ℃ |
| 밀도 | 2.3296 |
| 상온에서 홑원소의 상태 | 비금속 - 고체 |
| 주요 화합물 | SiO2(석영), SiC(탄화규소), SiF4(사플루오린화규소), Na2SiO3(규산나트륨) 등 |
| 동위 원소 | 28Si(92.223%), 29Si(4.685%), 30Si(3.092%) |
- 원소 이름의 유래 : 라틴어 "부싯돌(Silix)"
규소(Si)는 부싯돌이나 흙, 모래에 가장 많이 들어있는 물질로 지구의 지각에 많이 매장되어 있습니다. 이는 산소(O) 다음으로 많으며 무게로만 계산하면 약 25% 이상을 차지한다고 합니다.
규소(Si)는 대표적인 반도체인데요, 반도체는 전기가 잘 흐르는 물질인 도체와 전기가 흐르지 않는 물질인 부도체의 그 중간 성질을 갖고 있습니다. 평소에는 부도체처럼 전기가 통하지 않지만, 불순물이 섞이거나 빛 혹은 열을 가하면 전기가 통하는 성질을 갖죠.
준금속인 규소의 경우 이러한 성질에 적합하여 반도체 산업에서 널리 사용되고 있습니다. 뿐만 아니라, 지구상에 풍부하게 존재하기도 하여, 안정적이며 값싼 재료이죠. 게다가 독성이 없어 환경적으로도 우수합니다.
대표적인것이 실리콘 웨이퍼(Si wafer)인데요, 이와 관련 제작은 아래 링크를 참고해주세요~
2023.06.30 - [분류 전체보기] - 반도체 8대 공정 간단히 알아보기 part.1 @ Wafer 공정(2/2)
반도체 8대 공정 간단히 알아보기 part.1 @ Wafer 공정(2/2)
안녕하세요, 송송입니다. 저번 시간에 Si wafer에 대해 간단히 정리해보았습니다. 이번 시간엔 우리가 마주할 얇은 Si wafer 판을 만들기 위한 방법에 대해 알아보겠습니다. 먼저, Si wafer를 만들기 위
ssongsong23.tistory.com
15. 인 (P, Phosphorus)
| 분류 | 데이터 |
| 원자번호, 양성자 수 | 15 |
| 원자가 전자 수 | 5 |
| 원자량 | 30.973761998 |
| 녹는점 | 44.2 ℃ |
| 끓는점 | 280 ℃ |
| 밀도 | 1.82 |
| 상온에서 홑원소의 상태 | 비금속 - 고체 |
| 주요 화합물 | H3PO4(인산) 등 |
| 동위 원소 | 31P(100%) |
- 원소 이름의 유래 : 그리스어 "빛(Phos)과 운반자(Phoros)"
인(P)은 생체 속에 여러 가지 화합물을 구성하고 있어, 생물에게는 반드시 필요한 원소 중 하나입니다. 인산칼슘은 뼈나 이를 만들고, 인(P) 그 자체도 DNA 와 같은 유전물질을 만드는 역할을 하죠. 또한 ATP라고 들어보셨을까요? TAP(아데노산 3인산)은 우리 근육을 움직일 수 있게 해주는 에너지입니다.
인(P)은 우리한테는 익숙치 않을 수 있지만, 혹시 백린탄이라고 들어보셨을까요? 너무 잔인하여 금지된 무기 중 하나인 백린은이 바로 인입니다. 다양한 인(P) 중에서 백린은 가장 반응성이 높고 독성을 지녔는데요, 이는 공기중에서 매우 불안정하기 때문에 자연 발화가 일어납니다. 따라서, 이를 이용한 무기 즉, 백린탄은 하눌에서 폭발하여 사방으로 흩뿌려집니다. 사람 몸에 백린이 닿는 순간 그대로 눌어붙어 몸을 태우게 되는데, 이때 붙은 불은 일반적인 불과 다르게 문지르거나 바닥에 굴려도 꺼지지 않으며, 물로도 끌 수 없습니다. 따라서 백린탄에 노출되면 사실상 그 부위를 도려내어야 합니다.
이렇게 위험한 백린은 진공 상태에서 300 ℃로 가열하면 적린을 얻을 수 있게 되는데요, 적린은 독성이 없고 공기 중에서도 안정성이 있기 떄무에 성냥갑의 마찰 면에 사용됩니다.
조금의 차이가 이렇게 사용처가 다르다는게 신기할 따름이네요.
# 이렇든 뿌리가 같은 원소에도 첨가하는 물질, 합성 가공 등 다양한 처리는 그 특징을 변화하게 되니, 원소에 대한 이해가 우리 과학계나 화학계에서 필수적으로 알아야 할 듯 하네요.
다음 포스팅에 찾아뵙겠습니다.~