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[케뉴-원소 이야기] 아름답고 귀한 금속, 금(Au)과 백금(Pt)
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[케뉴-원소 이야기] 아름답고 귀한 금속, 금(Au)과 백금(Pt)
  • 김지연 기자
  • 승인 2021.01.26 16:55
  • 댓글 0
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금, 보통 석영, 석회암, 납, 텔루륨, 아연, 구리 등과 함께 발견
금은 열과 전기의 좋은 전도체...구리, 백금, 팔라듐 등 다른 금속과 합금해 강도 높여
백금은 금을 합금한 화이트골드와는 전혀 다른 금속

화학의 가장 기본적인 물질인 원소와 우리 생활과의 연관된 이야기들로 독자 여러분들을 찾아가려고 합니다. 원소의 개수가 118개라고 하니 앞으로 다양한 이야기들을 기대해주세요. [편집자주]

금 장신구 /사진=픽사베이

귀금속, 말 그대로 귀한 금속인 금(Gold)은 아름답고 광범위하게 유용하다.

'shine(빛나는)'을 의미하는 산스크리트어 jval과 'shining metal(빛나는 금속)'을 의미하는 튜턴어 gulth, 그리고 알려지지 않은 기원의 앵글로색슨 gold에서 유래되었다고 한다. 금은 원소기호 Au와 원자 번호는 79번을 가졌다. 기호 Au는 새벽의 여신 오로라를 뜻하는 라틴 aurum에서 유래했다.

미국립생명공학정보센터에 따르면 금은 선사시대부터 알려진 적어도 5500년 동안 매력적이고 가치가 높은 금속으로 평가되어왔다. 때때로 자연에서 발견되지만 보통은 석영, 석회암, 납, 텔루륨, 아연, 구리 등과 함께 발견된다.

바닷물 1톤마다 약 1밀리그램의 금이 용해되어 있다고 하지만 이를 추출하는 데는 금의 가치보다 더 많은 비용이 든다. 지금까지 정제된 세계의 모든 금은 한 면에 60피트의 단일 큐브에 놓일 수 있는 것으로 추정되며, 금속성으로 덩어리는 노란색을 띠지만 잘게 나눴을 때는 검은 색이나 보라색이 될 수도 있다. 

알려진 모든 금속 중에서 가장 연성이 좋아 부드러운 금속이며, 일반적으로 더 많은 강도를 주기 위해 합금된다. 열과 전기의 좋은 전도체이며 공기와 대부분의 시약의 영향을 받지 않는다.

주기율표에서 금(Gold, Au) /PubChem 갈무리

연성이 좋은 금은 한 면에 약 5미터 크기의 시트로 금 1온스를 두들겨 얇게 필 수 있다. 금잎으로 알려진 얇은 금 시트는 주로 금박을 위한 예술과 공예에 사용되는데 한 장의 금잎은 0.000127mm까지 얇을 수 있고, 사람의 머리카락보다 약 400배 더 얇게 가능하다. 

순금은 구리나 백금(Pt), 팔라듐 등의 다른 금속과 합금되어 강도를 높이는데 금 합금을 보석, 장식품, 치과용 충전재나 동전을 만드는 데 사용된다. 

합금에 포함된 금의 양은 캐럿(Karatage, K)이라는 단위로 측정하며, 1캐럿은 24개 중 1개 부품과 같으므로 18캐럿 금반지에는 순금 18개 부품과 합금 소재 6개 부품이 포함되어 있다. 18K 금은 24중 18(75%)을 의미한다.  

금은 열과 전기를 잘 전도하는 도체로 공기에 노출됐을 때 변색되지 않아 전기 커넥터나 인쇄 회로 기판을 만든는 데 사용할 수 있다. 또 적외선 복사의 좋은 반사체이며, 우주선과 고층 빌딩을 태양열로부터 보호하는 데 사용할 수 있다. 금으로 코팅된 거울은 적외선에 민감한 망원경을 만드는 데 사용되기도 한다. 

금의 방사성 동위원소인 금-198은 암 치료에 사용된다. 금티오황산나트륨(AuNa306S4)은 관절염 치료제로 사용된다. 염소산(HAuCl4)은 이미지에 있는 은 원자를 대체해 사진을 보존하는 데 사용된다. 

금은 정맥과 충적 퇴적물에서 발생하며, 종종 채굴과 판금 작업에 의해 암석이나 다른 광물과 분리된다. 전 세계 금 생산량의 약 3분의 2는 남아프리카에서 생산되며, 미국 전체 생산량의 약 3분의 2는 사우스다코타와 네바다에서 생산된다.

금은 시안화, 아말감화, 제련 과정을 통해 광석에서 회수된다. 정제 또한 전기분해로 자주 이루어진다. 금은 시료 채취 위치에 따라 해수에서 0.1~2mg/t의 범위에서 발생한다. 아직까지 바닷물에서 금을 수익적으로 회수할 수 있는 방법은 발견되지 않고 있다.

백금(Pt)과 화이트골드(금합금)

주기율표에서 백금(Platinum, Pt) /PubChem 갈무리

백금은 금을 합금한 화이트골드와는 전혀 다른 금속이다. 백금은 원소기호 78번인 Platinum으로 부식에 매우 강한 부드럽고 밀도가 높은 연성 금속이다. 금보다 녹는점이 높고, 내구성이 높아 질긴 성질을 가졌다. 보석, 전선, 전기 접점 및 실험실 용기를 만드는 데 사용되고 촉매로 널리 사용된다.

화이트골드는 쥬얼리매장에서 볼 수 있는 흰색의 반지나 귀걸이 등이 보통 화이트골드로 만들어진 것으로 노란색의 순금을 합금해서 백금을 도금한 것이다. 백금 반지의 경우는 도금할 필요 없이 원래 하얗다.

백금은 접촉 시 메틸 알코올 증기(CH4O)를 포름 알데히드(CH2O)로 변환하여 공정에서 뜨거워진 붉은빛을 발하고 이 효과는 작은 손난로를 만드는 데 사용된다. 또한 대부분의 자동차 배기 시스템에서 발견되는 장치 인 촉매 변환기라는 장치에도 사용되고, 촉매 변환기는 일산화탄소(CO)와 자동차 배기가스의 미연소 연료를 공기 중의 산소와 결합하여 이산화탄소(CO2)와 수증기(H2O)를 형성한다. 백금은 또한 황산(H2SO4)의 생성과 석유제품의 균열에도 촉매로 사용된다. 수소와 산소를 결합하여 전기와 물을 생산하는 장치인 연료 전지 또한 백금을 촉매로 사용한다.

금(Au)와 백금(Pt)/사진=픽사베이

백금은 미사일 노즈콘, 제트 엔진 연료 노즐 및 고온에서 장기간 안정적으로 작동해야 하는 기타 장치를 코팅하는 데 사용되며, 백금 저항선은 고온 전기로에 사용된다. 백금 양극은 대형 선박, 파이프라인, 강철 교각 등의 음극 방식 시스템에 광범위하게 사용된다. 미세한 백금 와이어는 메틸알코올의 증기에 넣으면 붉게 빛나는데 상업적으로 담배 라이터와 손난로 생산에 사용되어 왔으며, 수소와 산소는 백금이 있으면 폭발한다. 백금은 금보다 밀도가 높고 반지를 제작할 때에 공임비용도 더 높게 책정된다고 한다.

[케미컬뉴스=김지연 기자]


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