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크롬

마태복음 2024. 9. 28. 09:07
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[ Chromium음성듣기 ]

원자번호원소기호원자반지름산화 상태평균 원자량녹는점끓는점밀도전자구조
24
Cr
140pm
-2, -1, +1, +2, +3, +4, +5, +6
52.00
1860℃
2672℃
7.19g/cm3
[Ar] 3d5 4s1

주기율표의 6족에는 널리 알려진 원소인 크롬과 텅스텐 그리고 덜 알려진 원소인 몰리브덴이 포함되어 있다. 6족에는 자연에 존재하지 않는 방사성 원소인 시보귬도 포함되어 있지만 우라늄보다 원자번호가 큰 시보귬은 초우라늄 원소에서 다룰 것이다.

광택이 좋은 순수한 크롬 덩어리

지각에 21번째로 많이 존재하는 크롬은 1797년 베릴륨을 발견한 니콜라 루이 보클랭(Nicolas Louis Vauquelin)이 발견했다. 보클랭은 1760년대에 시베리아 광산에서 발견된 붉은 납이라고 부르던 밝은 오렌지색 광석을 조사하고 있었다.

그는 이 광물에 대해 여러 가지 화학적 조사를 진행하여 다양한 밝은 색깔의 화합물을 만들어냈을 뿐만 아니라 이전에 알려지지 않은 원소를 포함하고 있다는 것도 알아차렸다. 보클랭은 이 원소를 ‘색깔’을 나타내는 그리스어 크로마(chroma)를 따라 크롬이라 부르고, 1년 뒤 광택이 있는 금속 상태의 크롬을 분리해냈다.

보클랭이 조사했던 붉은 납의 오렌지 색깔은 크롬 이온(CrO42-)에 의한 것이었다. 이 아름다운 색깔의 광물은 예술가들이 즐겨 쓰는 염료인 크롬 황색을 만드는 데 사용되고 있다. 20세기에 크롬 황색은 상업용 페인트에 대량으로 사용되었지만 크롬과 납 이온 모두 독성을 가지고 있어 현재는 더 이상 사용되지 않고 있다.

크롬산염 이온은 산화 상태가 +6인(화학반응과 화합물 참조) 크롬(VI)을 포함하고 있다. 이것은 전자가 여섯 개 모자라는 것처럼 결합한다는 것을 의미한다. 또 다른 아름다운 색깔의 크롬(VI) 이온은 19세기 이래로 가죽을 무두질할 때 사용해온 이크롬산 이온(Cr2O72-)으로 대부분 이크롬산칼륨(K2Cr2O7)의 형태로 사용된다. 독성이 없는 크롬(III) 화합물도 가죽의 무두질에 사용되면서 독성 있는 크롬(VI) 제품을 대체하고 있다.

롬염 칼륨의 용액을 질화납(II)에 첨가했을 때 석출된 크롬염 납(II)석출물의 노란색은 크롬산 이온(CrO4)2-의 고유한 색깔이다.

다이아몬드로 둘러싸인 백금 펜던트의 커다란 에메랄드에메랄드는 보석인 녹주석의 한 형태이다. 순수한 녹주석은 색깔이 없으며 에메랄드의 녹색은 크롬 때문이다.

+3 산화 상태의 크롬은 독성이 없을 뿐만 아니라 사람에게 중요한 원소이다. 크롬(III)은 인슐린의 작용을 강화하여 혈당을 조절하는 것을 돕는다. 인간의 몸은 소량의 크롬만 필요로 하며 굴, 달걀노른자, 잣에 많이 포함되어 있다.

1837년에 과학자들은 니켈 이온을 포함한 용액을 이용하여 표면에 금속 니켈을 입힐 수 있다는 것을 발견했다. 1848년 프랑스 화학자 쥐노 드 뷔시(Junot de Bussy)가 크롬으로도 같은 것을 할 수 있음을 발견한 이후 과학자들은 거울 같은 표면에 부식 방지를 위해 크롬을 입히는 전기도금 방법을 완성하기 위해 노력했다.

크롬 이온을 포함하고 있는 용액을 이용한 상업용 크롬 도금은 1920년대에 완성되었지만 제2차 세계대전 후에야 자동차나 항공기에 널리 사용되었다. 1970년대에 과학자들은 플라스틱 표면에 전기도금하는 방법을 개발했다. 그 후 자동차 차체에 부착되는 장식품들과 다른 많은 제품들이 광택을 내면서 빛으로부터 보호할 수 있는 값싼 크롬을 도금한 플라스틱으로 제작되었다.

크롬을 도금한 강철 범퍼와 휠 캡 그리고 장식을 단 1965년형 캐딜락

크롬 도금이 현대 사회에 그 존재를 서서히 드러내는 동안 크롬의 또 다른 용도인 스테인리스 스틸은 이미 세상 깊숙이 뿌리 내리고 있었다. 소량의 탄소와 10% 이상의 크롬을 첨가한 철 합금인 스테인리스 스틸은 1920년대에 처음 상업적으로 생산된 뒤 값이 싸고 대량으로 생산할 수 있으며, 내식성이 좋아 현재도 칼, 냄비, 많은 외과용 기구, 건축 자재 등 널리 사용되고 있다. 크롬은 토스터나 헤어드라이어의 열선으로 사용되는 니켈-크롬 도선을 포함하여 여러 가지 합금에도 사용되고 있다.

미국 시카고에 있는 밀레니엄 공원의 클라우드 게이트 조각 작품이 조각은 10% 이상의 크롬을 포함하고 있는 스테인리스 스틸로 만들었다.

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출처: 화학원소

[네이버 지식백과]크롬(크로뮴) [Chromium] (사진으로 이해하는 원소의 모든 것, 2015. 11. 1., 잭 챌리너, 곽영직)