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황(黃)은 유황(硫黃)이라고도 부른다. 황은 선사시대부터 알려져 왔고, 자주 사용된 비금속이다. 구약성서에는 소돔과 고모라를 (유)황과 불로 파괴하였다는 전설을 적고 있으며(창세기 19, 24), 기원전 800년경에 호메로스(Homeros)가 쓴 [오디세이]에는 황을 훈증 소독에 사용하는 것을 언급한 내용이 있다. 고대 로마의 대 폴리니우스(Pliny the Elder)는 [자연사(Naturalis Historia)] 제 35권에서 황을 훈증 소독, 의약품, 천의 표백에 사용하는 것을 언급하였다. 한의학에서는 고대부터 황을 여러 효능의 약제로 사용하였으며, 11세기 중국에서 발명되어 근대 화약이 나오기 전까지 사용되었된 흑색화약의 한 성분으로도 황이 사용되었다. 황이 불타는 것은 지옥의 상징이 되기도 했다. 화석연료에 들어 있는 황은 스모그와 산성비의 원인이 되는 아황산가스의 원천이기도 하나, 현재 사용하는 황은 대부분 화석연료에서 얻는다. 썩은 달걀, 시궁창, 스컹크의 냄새는 모두 황 화합물에서 나는 것이다. 반면에, 황산을 비롯한 많은 황 화합물들이 현대 산업에서 여러 용도로 아주 유용하게 사용되며, 여러 생물 분자들도 황을 구성 원소로 갖고 있다. 황과 황 화합물들에 대해 좀 더 자세히 알아보자.
원자번호 16번, 황 황(黃, sulfur) |
원자번호 16번, 황. <출처: gettyimages> |
황의 원소 정보. |
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황의 역사와 명명
황은 고대부터 사용되어 온 원소로, 구약성서에는 소돔과 고모라를 (유)황과 불로 파괴하였다는 전설을 적고 있다. 존 마틴의 [소돔과 고모라의 파괴] |
1777년에 라부아지에는 황이 화합물이 아니고 원소임을 밝혔다. |
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황의 동소체
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황의 선스펙트럼.
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공기중에 가열하면, 황은 붉은색 액체로 녹아내리다가, 푸른색 불꽃을 발생시킨다. <출처: (CC)Johannes 'volty' Hemmerlein at Wikipedia.org>
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황은 타이어 등에 사용하는 고무에 첨가해서 고무의 탄력성을 높이는데 사용된다. <출처: gettyimages> |
황은 살충제와 살균제로도 사용되는데, 황 분말은 유기농 과수 농가가 사용하는 유일한 농약이기도 하다. <출처: gettyimages> |
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아황산가스는 석탄이나 탈황이 덜된 천연가스나 석유를 태울 때 공기 중으로 배출되어 스모그와 산성비의 원인이 되는 공해물질이기도 하다. <출처: gettyimages>
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황을 포함하는 생물 분자로 마늘의 활성 성분인 알리신(allicin)이 있다. <출처: (CC)JJ Harrison at wikipedia.org> |
‘머리파마’는 머리카락에 있는 케라틴을 환원시켜 이황화 연결을 끊어 풀어준 다음, 원하는 머리 형태로 꾸미고 다시 산화시켜 이황화 결합을 만들어 그 형태로 고정시키는 것이다. <출처: gettyimages> |
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황의 표준원자량은 32.065 g/mol이다. 원자의 전자배치는 1s22s22p63s23p4 ([Ne]3s23p4)이며, 화합물에서의 주된 산화수는 +6, +4, -2이다. 모든 원소 중에서 가장 많은 30 가지가 넘는 동소체가 있다. α-황의 밀도는 2.07(β-황은 1.96, γ-황은 1.92)g/cm3이다. 녹는점은 115.2oC이고, 끓는점은 444.6oC이다. 무정형 황의 전기 비저항은 20oC에서 2x1015Ω∙cm로 아주 크다. 제1, 제2, 제3 이온화 에너지는 각각 999.6, 2252, 3357kJ/mol이고, 첫 번째 및 두 번째 전자 친화도는 각각 +200 과 -414kJ/mol이며, 전기 음성도는 2.58이다. 자연상태에서는 32S(95.02%), 33S(0.75%), 34S(4.21%), 36S(0.02%)로 존재하는데, 모두 안정한 동위원소들이다. 전세계 황의 매장량은 약 25억 톤으로 추정되며, 이중 약 46%가 천연가스와 석유에 들어있다.
주기율표에서 16족(6A족)에 속하는 원소들로, 산소(O), 황(S), 셀레늄(Se), 텔루늄(Te), 폴로늄(Po), 그리고 인공 합성원소 우눈헥슘(Uuh)이 여기에 속한다. 칼코겐 원소라고도 한다. 6개의 원자가전자(2개의 s전자와 4개의 p전자)를 갖고 있으며, 가장 흔한 산화수는 -2이고 최대 산화수는 +6이다.
산소족 원소들의 다른 이름으로 사용되기도 하나, 보통은 황, 셀레늄, 텔루늄을 말한다. 이들 원소들의 이성분 화합물들을 칼코겐 화합물(chalcogenide)이라 한다. 1930년경에 독일 화학자 블리츠(Wilhelm Blitz, 1877~1943)가 그리스어로 ‘구리(chalkos)를 만드는 것(genes)’을 의미하는 용어로 사용하였다. 그러나 실제로는 ‘구리-광석을 만드는 것’이어야 하며, 대부분의 금속 광석이 칼코겐 화합물이다. 고대 그리스에서는 금속을 포함하는 광석을 통틀어 ‘chalkos’라 불렀다.
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