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인광석 개요

지식창고지기 2009. 8. 13. 00:00

개요
 

  ㅇ 인은 주기율표 제 5B족에 속하는 질소족 원소의 하나로 1669년 독일의 H. 브란트가 은을 금으로 바꾸는 액체를 만들려고 공기를 차단하고 뇨(尿)를 가열했을 때 발견하였다. 그는 이 제조법을 비밀에 붙이고 있었으나 그 물질 자체가 발하는 차갑고 사라지지 않는 빛이 사람들의 주의를 끌게 되어 여러 가지로 연구하게 되었는데 1680년 영국의 R. 보일에 의해서 뇨(尿)에서 같은 물질이 석출되어 원소로서의 인이 확인되었다. 그때까지 어두운 곳에서 빛을 발하는 것은 모두 phosphorus라고 불렀는데(그리스어로 phos는 빛, phoros는 운반차의 뜻) 그 후 이것이 인의 명칭이 되었다.

  ㅇ 인은 클라크수(지각 내의 평균 함유량) 0.08로 지각에서 11번째로 풍부한 원소이다. 자연계에서 홑원소 물질로는 발견되지 않으나 화합물로는 아주 널리 분포한다. 즉, 인산염 광물로 산출되며 화산암과 바닷물 속에도 미량이 함유되어 있다. 생물과도 밀접한 관계가 있는데, 식물에는 0.2~0.8% 함유되어 있다. 동물의 몸 속에서는 뼈, 이(齒) 등의 주요 성분이며 피틴, 인지질(燐脂質), 인단백질, 핵산 등 각종 중요한 유기화합물로 함유되어 있다. 해조(海鳥)의 배설물이 퇴적되어 형성된 구아노(guano)에도 다량의 인산칼슘이 함유되어 있다.

  ㅇ 주로 인산 비료 생산 원료로 쓰이는 인광석은 중국, 모로코 및 서사하라, 남아공, 미국 등에 세계 매장량의 83%가 편중되어 있다. 연간 생산량은 1억4천만톤 이내로 이중 미국, 모로코, 중국 등이 생산량의 62%(2005년)를 생산하고 있다. 

  ㅇ 우리 나라에서는 인광석이 산출되지 않아 전량 수입에 의존하고 있으며 현재 연간 약 146만톤의 인광석을 약 $7,700만에 수입하고 있다.

  ㅇ 주요 인광물은 인회석(apatite)이다. 인광석의 주 용도는 비료 원료, 비누,세척제 원료, 도금,광택 표면처리, 가축사료 등이며, 기타 쥐약, 연수제, 염료, 치약, 살충제, 정당(精糖) 등이다. 이중 비료원료로 사용되는 인광석이 전체의 90.7%를 차지하며, 인산질 비료로 사용하기 위한 인광석의 품질요건은 P2O5 32% 이상, H2O 5% 이하, Fe2O3, Al2O3 5% 이하여야 한다. 인광석의 품위를 Ca3(PO4)2로 표시할 때 BPL 단위를 사용하며, 100% BPL은 P2O5 48.5%와 동일하고 자연에서 산출되는 인광석은 대부분 70~72 BPL(32-33% P2O5) 범위이다.


 
 
  특성
 

  ㅇ 흔히 황린(黃燐)이라고 하는 것은 담황색의 투명한 납 모양의 고체이나 순수한 것은 무색의 결정이며 백린(白燐)의 동소체이다. 동소체로는 백린 외에 자린(紫燐), 흑린(黑燐)이 있다. 백린의 표면에 소량의 자린이 생긴 것이 황린이고 백린과 자린의 고용체로 된 것이 적린(赤燐)이다. 백린을 납 또는 창연으로 가열,용해하여 냉각시킨 다음 연,창연 등을 제거하면 보라색 결정의 자린을 얻을 수 있다. 또 백린을 1㎠당 1,200㎏의 압력 하에서 200℃로 가열하거나 35,000atm으로 가압하면 흑린이 된다.

  ㅇ 백린은 습한 공기 속에서 인광을 발하나 다른 인은 빛을 발하지 않는다. 백린 또는 황린은 화학적으로 활성이며 공기 속에서는 50℃에서 발화 연소하여 산화물인 오산화인(P2O5)이 된다. 또 탄소,질소 등을 제외한 대부분의 원소와 직접 화합하는데 특히 할로겐,황,산소 등과 격렬하게 화합한다. 진한 질산에 녹아 인산이 되고 진한 알칼리에서는 포스핀을 발생한다. 자린,흑린은 공기 속에서 안정적이어서 위와 같은 반응을 보이지 않는다.

  ㅇ 인의 동소체인 백린, 자린, 흑린의 물리,화학적 특성은 다음 표와 같다.


    - 인의 동소체    

구분

백린

자린

흑린

외관

무색, 등축정계 결정

무색, 능면체 결정

회색, 금속광택이 있는 석묵같은 물질

녹는점

33.1℃

589.5℃(43.1기압)

587.5℃

끓는점

280.5℃

416℃(승화)

-

비중

1.82

2.34

2.69

전기전도성

없음

불량도체

양도체

용해성

벤젠, 이황화탄소에

잘 녹는다.

보통 용매에 녹지 않는다.

보통 용매에 녹지 않는다.

안정성

습한 공기 속에서 인광을 발하며 산화된다.

공기 속에서 인광을 발하지 않는다.

공기 속에서 인광을 발하지 않는다.

독성

맹독

무독

무독

    - 원자기호 : P

    - 원자번호 : 15

    - 원자량 : 30.9736

 

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