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원자번호 33번 원소인 비소는 비상(砒霜)을 구성하는 원소이다. 비상은 삼산화 비소로, 예로부터 동서양 모두에서 사람을 독살하는 데 자주 사용된 독성이 아주 큰 물질이다. 임금이 죄인에게 내린 사약(賜藥)에도 비상이 들어간 것으로 여겨진다. 가끔은 왕을 비롯한 지배층을 독살하는 데 사용되었으므로, 비소는 ‘독약의 왕’ 또는 ‘왕의 독약’이라고도 불렸다.
비소는 원소 자체로보다는 황화물 상태로 여러 광물에 포함되어 있으며, 생물 생활권에도 비교적 높은 농도로 들어있어 세계적으로 심각한 환경 오염 문제를 야기시키는 원소이다. 중세 독일 광부들은 코발트와 니켈 광석을 은 광석과 구리 광석으로 잘못 알고 이들을 제련하던 과정에서 광석에 함께 들어있었던 비소에 노출되어 중독되고 죽기까지 하였다.
코발트의 어원이 도깨비 또는 악귀, 그리고 니켈의 어원이 악마 또는 귀신인 것은 이에서 연유된 것이다. 이처럼 비소와 비소 화합물이 독성이 매우 강하기는 하나 낮은 용량의 비상은 오래 전부터 암 등의 질병 치료제로 널리 사용되었으며, 최근에는 급성 골수성 백혈병 치료제로 허가되었다. 또한 최초의 화학요법제인 살바르산(salvarsan)은 유기 비소화합물로, 사회적으로 아주 심각했던 성병인 매독 치료 특효약으로 사용되었다.
이외에도 여러 비소 화합물들이 목재 방부제, 제초제, 살충제, 사료 첨가제 등으로 널리 사용되었으며, 자동차용 납 축전지의 납 전극에도 약간의 비소가 첨가되었다. 최근에는 비소가 n-형 반도체의 도판트(dopant)로, 그리고 비소화 갈륨(GaAs) 화합물 반도체에 중요하게 사용된다. 이처럼 독성이 크면서 다양한 용도를 가진 비소에 대해 좀 더 자세히 알아보기로 하자.
원자번호 33번, 비소 비소(砒素, Arsenic)
비소는 고대부터 동서양 모두에 알려져 있었으며, 강한 독성 때문에 사람들을 독살하는데 사용되기도 한 반면, 암 등을 치료하는 의약품이나 안료로도 사용되었다. 이때 사용된 비소의 형태는 원소 자체가 아니라, 주로 황화물 상태의 천연 광물과 이를 가공하여 얻은 삼산화 비소(비상, As2O3 또는 As4O6)였다. 원소 상태의 비소는 1250년에 마그누스에 의해 처음 분리된 것으로 여겨진다. |
원자 번호 33번, 비소. <출처: gettyimages> | 비소의 원소 정보. |
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비소의 역사
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물리적 성질: 동소체와 동위원소
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화학적 성질
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자동차 등에 사용되는 납 축전지에 납-안티모니-비소 합금이 사용되었다. | 비소화 갈륨(GaAs)은 반도체, 발광 다이오드(LED), 집적 회로 등에 요긴하게 사용된다. |
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삼산화 비소(왼쪽)와 삼산화 비소를 함유한 백혈병 치료제(오른쪽, 출처: Natco). 비상이라 불리는 삼산화 비소는 질병 치료에도 사용되었으며, 최근에는 급성골수성 백혈병 치료제로 허가되었다.
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![]() 네오살바르산 (매독 치료제). | ![]() 메틸 비산 소듐 (농약). | ![]() 록사손 (양계용 사료 첨가제). | ![]() 아르세노베타인 |
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파리스 그린이라 불린 아세토아비산 구리는 한때 살충제와 그림 물감으로 많이 사용되었다. <출처: (CC)Chris goulet at Wikipedia.org> | 마시 시험법을 수행하기 위한 기구. 비소 독극물로 희생된 사람의 생체시료를 아연과 묽은 황산으로 처리하면 비소화합물이 AsH3로 전환되고, 이 기체를 유리관에 모아 높은 온도로 가열해서 분해시키면 가열된 유리 위에 비소가 퇴적되는 것으로 비소의 존재를 알아낸다. |
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비소의 원자번호는 33이고 표준원자량은 74.922 g/mol이다. 원자의 바닥 상태 전자배치는 1s22s22p63s23p63d104s24p3 ([Ar]3d104s24p3)이며, 화합물에서 주된 상태 상태는 +5, +3, -3 이나, +2와 +1의 산화상태를 갖는 화합물들도 있다. 지각에서의 존재 비는 약 1.8 ppm (0.00018%)로 대략 51번째로 풍부한 원소이다. 2009년 기준 전 세계 생산량(As2O3 기준)은 54,400톤이고, 중국이 이의 약 46%인 25,000톤을 생산한다. 회색, 노란색, 검정색의 3가지 동소체가 있으며, 회색 비소(α-비소)가 가장 흔해서 특별한 언급이 없으면 이 동소체를 나타낸다. 1기압에서 승화점은 615oC, 38.6기압에서의 녹는점은 816oC, 20oC에서 밀도는 5.727g/cm3, 그리고 증발열은 31.9kJ/mol이다. 열 전도율은 50.2 W?m-1?K-1이고, 전기 비저항은 333 nΩ?m이다. 첫 번째, 두 번째, 세 번째 이온화 에너지는 각각 947, 1798, 2735 kJ/mol이고, 폴링의 전기 음성도는 2.18이다. 원자 반경은 119 pm이고, As3+ 이온(6 배위체)의 반경은 58 pm, As5+ 이온의 반경은 46 pm이다. 천연 상태에서는 75As의 한가지 동위원소로만 존재한다.
발행일 2012.04.11
Arsenic
Arsenic was the poison of choice until its detection became easy. Combined with gallium it forms a semiconductor used in creating high-speed integrated circuits for supercomputers and cell phones. Scroll down to see examples of Arsenic. |
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