알루미늄 이야기 2

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알루미늄은 원자번호 13번의 원소로, 원소기호는 Al이다.

주기율표에서는 13족(3A족)에 있으며, 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl)과는 같은 족에 속하며 가볍고 무른 금속이며 금金과 은銀 같이 연성과 전성이 좋은 편이여서 현재 우리가 일상에 흔히 볼 수 있는 제품 중에 얇은 박(箔)으로 만드는 것은 알루미늄이 제일 많다.

순수 원소 상태로는 거의 존재하지 않으며 순수한 알루미늄이라면 공기의 산소로 단단한 보호피막을 만들어 내기 때문에 내부까지 부식되지는 않는다. 그래서 일부러 피막을 만들어 부식으로부터 보호한다고 말을 했었다.

그러나 강한 열을 받으면 당연히 흰 빛을 내면서 산화되어 산화알루미늄( Al2O3-aluminum oxide ) 가 되는데 흔히 공업적으로는 알루미나 Alumina라고 부른다.

이래서 자연에 존재하는 돌덩어리에는 알루미늄이 포함된 화합물이 엄청 많다. 대표적으로 장석(長石, feldspars)과 운모(mica) 등이다. 특히 여러 화강암 광물들의 주요 구성 성분이다. 비금속으로 규소와 산소가 많으니 앞서 말한 돌덩어리(암석)으로 구성된 지구는 대부분 산소와 규소, 그리고 알루미늄 덩어리라 해도 무방하다.

이들 알루미늄 규산염 광물들이 오랜 기간의 풍화작용을 거치면 여러 점토 광물들이 생겨나는데, 이들의 이름은 우리가 흔히 듣는 고령토(kaolinite, Al2(OH)4Si2O5), 몬모릴로나이트( montmorillonite,(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2Si4O10(OH)2·4H2O),와 질석 등이 있다.

이런 알루미늄을 포함한 광석 중에 흔하지 아니한 예쁘고 찬란한 돌이 있는데 이들은 빙정석(cryolite, Na3AlF6), 그리고 보석으로 이용되는 녹주석( 에머랄드나 크리소 베릴등 beryl, Be3Al2Si6O18), 토파즈(topaz,황옥Al2SiO4(F,OH)2), 석류석(garnet, Ca3Al2(SiO4)3), 터키석(turquoise, Al2(OH)3PO4H2O/Cu) 등이며 이들은 보석을 좋아하는 사람들에게는 휘황찬란한 이름들이다.

이중에 아주 단단하여 연마제로 쓰이는 커린텀(coruntum)은 비교적 순수한 알루미나(산화 알루미늄, Al2O3)이지만 재수좋게 크롬(Cr)이나 철(Fe)의 불순물이 억수로 예쁘게 섞여 있는 경우가 자연계에는 아주 가끔 존재한다. ( 너무 많으면 보석이 되지를 못할테니 ) 앞에 것은 붉은 색을 띄며 뒤에 것은 푸른 색을 나타나는데 그것이 보석으로 사랑을 받는 루비(ruby)와 사파이어(sapphire)이다. 루비와 사파이어는 주성분은 산화알루미늄으로 같지만 불순물의 성분에 따라 색깔을 달리하여 갈라진다.

물론 약사들이 가장 잘아는 백반 이외의 알루미늄 혼합물의 용도는 제산제로서 위장약이다. 예전부터 여러 원주민이 위장병 치료로 흙종류를 많이 섭취했는데 그 흙이 수산화알루미늄이 많이 포함된 것은 불문가지이다. 위장약으로 쓰이는 것은 Al(OH)3 또는 Al2O3·3H2O로 표시되는 산화알루미늄의 3수화물 외에 AlO(OH) 또는 Al2O3·H2O로 표시되는 1수화물 등, 일반적으로 Al2O3·nH2O로 표시되는 수화한 산화 알루미늄이다.

천연으로는 기브자이트·다이어스포어로서 존재한다. 물과 장시간 접촉하면 겔형태로 변한다. 이것이 바로 위장약으로 쓰이는 것이다.

알루미늄이 포함된 광석은 셀 수도 없이 많지만 알루미늄 생산과 관련하여 상업적으로 가장 중요한 광석은 [ 보크사이트(bauxite) ]이다.

이는 수산화 알루미늄 광물이 모인 집합체로, 일반적 화학식은 AlOx(OH)3-2x(0＜x＜1)이다. 보크사이트는 알루미늄이 들어있는 규산염 기반암이 풍화된 후 여기서 실리카와 다른 여러 금속들이 씻겨나간 결과로 생성된 것으로, 열대와 아열대 지역에 널리 분포되어 있다. 알루미늄 금속은 보크사이트 광석을 알루미나로 전환시키고, 이를 빙정석과 함께 용융시킨 후 전기분해시켜 얻는다.

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우리의 소싯적 기억이 물씬 풍기는 명반 또는 백반의 모습. 알루미늄 화합물이다.

보크사이트의 모습. 보크사이트는 알루미늄이 포함된 광석 중에 가장 중요하다. 여기서 알루미늄을 뽑아내고 또한 도자기 만드는데도 쓰며 위장약도 이것과 비슷한 종류이다