인산의학의 ＜백금＞의 정체 = 인체를 이루는 주요 무기질 .백금의 하나 ＜ 인 ＞

[신천옹]

인(P), 빛을 가져오는 것

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인은 금성(샛별)처럼 ‘빛을 가져오는 것’이라는 어원을 가진 원소다.
인을 영어로 ‘phosphorus’라 하는데, 그리스 신화에서는 금성을 일컫는 이름과 같다.
인은 이처럼 신비스럽고, 화학적으로도 매우 흥미로운 특성을 보이는 원소이다.
인은 동물(사람)의 분비물(소변)에서 처음 발견되었다.
이후에 동물의 뼈, 식물, 광물 등에서도 인이 발견되었는데 현재는 거의 전적으로 광물에서 인과 인 화합물을 얻는다.
인은 모든 생명체에 꼭 필요한 원소이지만, 인 원소 자체나 여러 인 화합물들은 독성이 아주 크다. 인에는 색이 다른 여러 동소체들이 있는데 서로 비교적 쉽게 바뀌는 카멜레온과 같은 원소이다.
원소 상태의 인은 성냥과 합금을 만드는데 쓰이며, 인 화합물들은 여러 용도로 널리 쓰인다.
인에 대하여 보다 구체적으로 알아 보기로 하자.

인 화합물인의 산화물에는 인과 산소의 비가 서로 다른 최소한 6가지의 화합물이 있으며,
가장 대표적인 것이 P4O10(실험식인 P2O5로 적기도 하고, 오산화인이라 부른다)이다.
오산화인은 인산에서 물이 빠진 무수물로, 물과 격렬히 반응하는 강력한 물 제거제이다.
건조제, 탈수제, 산화제 등으로 사용된다. 아마이드(amide) 화합물(RCONH2)과 유기산(RCOOH)을 탈수시켜 각각 나이트릴(nitrile) 화합물(RCN)과 산무수물[(RCO)2O]을 만든다.
질산(HNO3), 황산(H2SO4), 과염소산(HClO4)을 탈수시켜 각각 N2O5, SO3, Cl2O7으로 전환시킬 만큼 물 제거 능력이 크다.
황(S)과 반응하면 인 황화물이 생기는데 9가지나 되는 P4Sn(n=2~10, 8제외)형의 황화물 구조가 밝혀졌다.
이중에서 유명한 것이 P4S3인데, 이 화합물은 어디에나 문질러도 불이 붙는 성냥을 만드는데 사용한다.
상업적으로 중요한 인 황화물은 P4S10인데, 액체 흰인과 황을 300oC 이상에서 직접 반응시켜 만들거나, 인광석에서 인을 생산할 때 광석의 불순물인 Fe2O3에서 생성되는 페로인(Fe2P)으로부터 만든다.4Fe2P + 18FeS2 (또는 18S) → P4S10 + 26FeS (또는 8FeS)P4S10는 물과 반응시켜 인산을 얻는데, 유기화합물에서 O를 S로 바꾸는데, 그리고 P-S 결합을 갖는 화합물을 합성하는데 사용된다.
파라치온(parathion)과 말라치온(malathion)을 비롯한 여러 유기 인 황화물들이 살충제로 사용되는데, 이들도 P4S10를 사용하여 만들어진다.
인은 할로겐(X)과 PX5, PX3, P2X4형의 화합물을 만든다. PCl3가 인 할로겐화물 중에서 매우 중요하며, 이는 흰인을 염소(Cl2)와 직접 반응시켜 만든다.
P4 + 6Cl2 → 4PCl3PCl3의 Cl 원자는 다른 원자 또는 원자단으로 쉽게 치환되어 여러 무기 및 유기 인 화합물들을 만든다.
또한 PCl3는 산화반응을 통해 PCl5, POCl3, PSCl3를 만드는데, 이들 화합물들은 제초제, 살충제, 가소제, 난연제 등 여러 중요한 인 화합물들을 합성하는데 이용된다.인은 붕소(B)처럼 아주 다양한 수소화물(PnHm)을 만든다. 가장 간단한 인 수소화물은 포스핀(phosphine: PH3)이다.
PH3는 독성이 강하고 반응성이 큰 무색 기체(끓는점 -87.7oC)로 NH3처럼 피라미드 구조를 갖는다.
물에 잘 녹지 않으며, 수용액은 중성이다. AlP나 Ca3P2와 같은 금속인화물의 가수분해, 아인산(H3PO3)의 열분해, PCl3의 환원, P4의 알칼리 가수분해 등을 통해 만들어 진다. 유기 인 화합물의 제조, 화합물 반도체의 전구 물질, n-형 반도체의 불순물 첨가제, 훈증 살충제 등으로 사용된다.

인은 거의 모든 금속 원소들과 안정한 이성분 화합물을 만든다.
이들은 보통 해당 금속과 인을 직접 가열하여 얻는데, 같은 금속일지라도 금속과 인의 원자 비율이 서로 다른 여러 화합물들이 얻어진다.
예로, 니켈(Ni)의 경우 Ni3P에서 NiP3까지 8가지 이상의 화합물이 얻어진다.
인-금속 화합물 중에서 Fe2P는 P4S10의 제조에, AlP와 Ca3P2는 살충제 PH3를 만드는데 사용되며, 3족 금속의 인 화합물은 반도체로 이용된다.
인산과 인산염인광석의 약 90% 정도는 인산을 만드는데 사용하는데 대부분의 인산은 인회석을 황산과 반응시켜 만든다.
Ca5(PO4)3X + 5H2SO4 + 10H2O → 3H3PO4 + 5CaSO4·2H2O + HX (X = F, Cl, OH)이처럼 인회석에서 직접 만든 인산은 순수하지 않은데, 이것의 약 95%는 인산 비료를 만드는데 사용한다.
나머지 약 5%는 순수한 인산으로 정제하여 시약, 금속 처리, 녹 방지 등에 사용한다.
아주 순수한 인산은 원소 상태의 인을 태워서 얻은 P4O10을 묽은 인산에 녹여 만드는데 이렇게 만든 인산은 식품에 사용할 수 있다.
인산은 삼양성자 산으로, 이의 3단계 산해리 평형은 다음과 같다.
H3PO4 H+ + H2PO4- Ka1 = 7.25 x 10-3 H2PO4- H+ + HPO42- Ka2 = 6.31 x 10-8 HPO42- H+ + PO43- Ka3 = 3.98 x 10-3두 번째 평형의 pKa(=-log Ka2)값은 7.17로 생리적 pH와 비슷하다.
따라서 H2PO4-의 염(예로 NaH2PO4)과 HPO42-의 염(예로 Na2HPO4)의 혼합 용액은 생화학 실험이나, 중성 수용액에서의 실험에서 완충(buffer) 용액으로 많이 사용된다.인산은 물을 잃는 축합반응이 일어나 다중인산을 생성한다.
두 분자가 축합된 것이 이인산이라는 피로인산(pyrophosphoroic acid: H4P2O7)이고, 세 분자가 축합된 것이 삼인산(triphosphoric acid: H5P3O10)이다.

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인중합체.....는 대사항암제로 쓰인다.
인중합체는 <인>의 동소체 중의 하나로 <온도>와 <압력>의 변수로 만들어진다.
1500도 죽염과 5000도 죽염의 동일한 화학원소는 구조가 달라진다.
약성이 달라지는 것이다.

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인중합체의 항암성을 토대로 연구개발하는 곳이 있다.
큰 틀에서 <인산의학의 백금>의 영역을 다루는 곳이다.

[신천옹]

<인>의 동소체는 다양한 색이 있다.
오색소를 지닌 것이다.

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원자의 배열에 따라 각각 다른 인은 적린(붉은색 인), 흑린(검은색 인), 자린(보라색 인) 등 다양한 동소체가 존재합니다. 처음 발견된 인은 대부분 옅은 노란색을 띠어서 황린(노란색 인)이라고 했지만, 오늘날에는 거의 무색의 투명한 백린(흰색 인)을 얻습니다.

[신천옹]

인은 생명의 핵심 요소라고 할 수 있습니다. DNA와 아데노신삼인산(ATP)은 인을 함유하는 생체분자로, 놀랍게도 인은 인간을 비롯한 동식물의 생명 유지에 꼭 필요한 물질입니다. 생명체의 유전 정보를 담은 DNA도 인 산화물로 되어 있으며, 근육과 생체 반응의 주 에너지로 쓰이는 아데노신삼인산(ATP)에도, 세포의 형태를 유지시키는 세포막에도 인이 포함되어 있습니다. 몸 안의 산도를 적정 수준으로 맞추는 데오 인이 작용합니다. 그러다 보니 적정량의 인은 생체에 적합해 음식물의 산화제로도 활용됩니다. 대표적인 음식물이 콜라입니다. 그 밖에 성냥의 제조에 사용되는 적린, 반도체 제조에 활용되는 흑린 등도 고체 상태로는 인체에 독