아연

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아연(亞鉛, 영어: Zinc 징크^[*])은 화학 원소로 기호는 Zn(←라틴어: Zincum 징쿰^[*]), 원자 번호는 30이다. 아연의 가장 일반적인 산화 상태는 +2이다. 사용량 기준으로 철, 알루미늄, 구리에 이어 네 번째로 중요한 금속으로 꼽힌다.

아연(₃₀Zn)

개요
영어명	Zinc
표준 원자량 (Ar, standard)	65.38(2)
주기율표 정보
↑ Zn ↓ Cd Cu ← Zn → Ga
원자 번호 (Z)	30
족	12족
주기	4주기
구역	d-구역
화학 계열	전이후 금속
전자 배열	[Ar] 3d10 4s2
준위별 전자 수	2, 8, 18, 2 아연의 전자껍질 (2, 8, 18, 2)
물리적 성질
겉보기	푸른빛을 띄는 옅은 회색
상태 (STP)	고체
녹는점	692.68 K
끓는점	1180 K
밀도 (상온 근처)	7.14 g/cm3
융해열	7.32 kJ/mol
기화열	123.6 kJ/mol
몰열용량	25.390 J/(mol·K)
증기 압력 압력 (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k 온도 (K) 610 670 750 852 990 (1185)
원자의 성질
산화 상태	2 (양쪽성 산화물)
전기 음성도 (폴링 척도)	1.65
이온화 에너지	1차: 906.4 kJ/mol 2차: 1733.3 kJ/mol 3차: 3833 kJ/mol
원자 반지름	135 pm (실험값) 142 pm (계산값)
공유 반지름	131 pm
판데르발스 반지름	139 pm
스펙트럼 선
그 밖의 성질
결정 구조	조밀 육방 격자 (hcp)
음속 (얇은 막대)	3850 m/s (실온)
열팽창	30.2 µm/(m·K) (25 °C)
열전도율	116 W/(m·K)
전기 저항도	59.0 n Ω·m
자기 정렬	반자성
영률	108 GPa
전단 탄성 계수	43 GPa
부피 탄성 계수	70 GPa
푸아송 비	0.25
모스 굳기계	2.5
브리넬 굳기	412 MPa
CAS 번호	7740-66-6
동위체 존재비 반감기 DM DE (MeV) DP 64Zn 48.6% 안정 65Zn 합성 244.26d ε - 65Cu γ 1.1155 - 66Zn 27.9% 안정 67Zn 4.1% 안정 68Zn 18.8% 안정 69Zn 합성 56.4m β- 0.906 69Ga 70Zn 0.6% 안정

주요 성질

아연은 청색을 띤 회색의 금속이다. 아연은 산, 알칼리, 금속에 반응한다. 100 °C(212 °F)부터 210 °C(410 °F) 사이의 온도에서 전성과 연성이 매우 크며, 210 °C(410 °F)를 넘거나 실온에서는 금속이 부서지고 두들기면 가루가 된다. 비자성이며 모스 굳기는 2.5이다. 습한 공기 중에는 표면만 산화되며 이로 인해 내부가 보호된다.(그래서 산화될 가능성이 높은 수도관 등을 아연으로 도금하기도 한다.) 공기 중에서 내식성은 아연의 순도가 높으면 높을수록 좋다고 한다. 공기 중에서 가열하면 흰색의 불꽃을 내며 탄 후, 녹색의 산화물이 된다. 적열 상태에서는 물을 분해해 수소를 발생시키기도 한다.

인체 내에서의 역할

인체 내에서 아연은 세포를 구성하고 생리적인 기능을 다루는 대표적인 무기물 중 하나이다. 임신한 여성에게 아연이 부족하게 되면 기형아나 저체중아를 낳을 수 있다. 아연이 부족할 경우 성장발육에 문제가 있게 되며, 아연을 과잉섭취하게 되어도 미네랄 불균형이 생기어 사망 확률도 있다. 한편 셀레늄처럼 아연은 효소(enzyme)의 보조인자(cofactor)로 작용하여 효소의 기능을 완수하도록하는 것으로 알려져 있다.

식물 내에서의 역할

식물체 내에서의 아연은 식물체 내에서 발생하는 유해한 활성산소를 제거하는 효소 구성 성분으로, 망가니즈나 마그네슘 등과 같이 효소를 활성화시키는 역할을 한다.

• 결핍 시 현상
  • 단백질 합성이 억제되어 엽록체에 그라나의 발육이 나빠지고 동시에 액포가 발생한다.
  • 식물의 잎에는 갈색의 작은 반점이 나타나고 잎이 작아지면서 생육이 저해된다.
  • 잎맥과 잎맥 사이에 황백화 현상이 나타나서 담녹색이나 흰색에 가까운 황색을 띤다.

제조법

아연 결정.

아연광석에는 다른 금속의 황화물 등의 불순물이 다량으로 함유되어 있으므로(아연 함유량은 보통 4～10%), 부유선광을 통해 아연 함유량을 60% 정도로 높인 다음, 이 광석을 융해점 419.5 °C 이하에서 가열하는 건식증류법 (乾式蒸溜法) 또는 습식제련법(濕式製鍊法)으로 제련하여 고순도의 아연을 만든다.

사용

국내 경북 봉화, 강원 정선, 충북 제천·괴산 및 중국, 미국, 호주 등에서 생산되는 아연은

• 아연은 부식작용을 막기 위해 강철 제품에 도금할 때 사용된다.
• 아연은 파커라이징 금속에 부식과 녹이 스는 것을 막는 데 사용된다.
• 아연은 놋쇠를 합금하고, 타이프라이터 금속과 다양한 은색 니켈에도 사용되며 납땜할 때도 쓰인다.
• 아연은 1982년부터 미국의 1센트 주화를 주조할 때 주요한 금속이다.
• 아연은 자동차 산업에서 주목할 만한 다이캐스팅에 사용되었다.
• 아연은 용기에 배터리의 한 부분으로 사용되었다. 주로 만연된 전지에 양극으로 사용되었다.
• 아연은 양극, 연료 공기 아연배터리/연료 전지는 공기아연배터리 이론화에 기초를 제공한다.
• 아연은 배, 보트에 바닷물에 닿는 금속의 부식을 막는 것과 음극선에 사용되는 전기 방전용으로 사용된다.

외부 링크

• “아연”. 《네이버캐스트》. 
• (영어) 아연 - WebElements.com