중금속이란 무엇인가
Ⅰ. 중금속의 정의
중금속은 비중이 4 이상되는 금속으로서 주로 산업폐수에 포함되어 바다로 배출되는데 미생물에 의해 분해가 되지 않고 환경과 생물체 내에 계속적으로 축적된다. 수은 카드뮴 납 구리 망간 아연 크롬 비소 니켈 코발트 바나듐 등이 이에 해당하는데 이중 수은과 카드뮴 중독이 가장 잘 알려져 있다.
Ⅱ. 중금속의 종류
1. 수은
은 각종 전기기구의 전도체로 가장 널리 사용되고 있으며 그 밖에는 염소 및 수산화나트륨 제조시 전극으로 페인트 일반산업 용도 등으로도 많이 쓰이고 있다. 우리 생활 주변에서는 치과용 아말감과 형광등 온도계 인주 PVC 제조 농약 각종 제약 등에서도 수은 용도를 쉽게 찾아볼 수 있다. 수은은 무기수은과 유기수은 형태로 산업폐수를 통해 해양으로 유입되는데 수중 미생물에 의해 메틸수은 형태로 바뀌면서 해양생물을 오염시키게 된다. 수은이 농축된 생물을 인간이 섭취하게 되면 시야협착증상 난청 언어장애 지각장애 등 중추신경 마비증상을 일으키게 된다. 이러한 수은중독사건은 1953년 일본 미나마타만에서 처음 발생하여 1989년까지 900여 명이 사망한 미나마타병으로 널리 알려져 있다. 상온에서 액체인 유일한 금속이다.
【역사】 고대로부터 알려진 중요한 금속으로 중국 ·인도 등에서도 많이 사용되었으며 BC 1500년경의 이집트의 분묘에서도 발견되었다. 진사(辰砂)를 태워 수은을 추출하는 일에 대해서는 BC 300년경 로마의 테오프라스투스에 의하여 처음으로 확실하고 상세한 보고가 기록되었으며 6세기 말경에는 금의 광석에서 금을 추출하는 데에 이미 수은이 이용되었다. 수은이 액체라는 점과 여러 가지 금속을 녹여 아말감을 만든다는 점은 특히 연금술사들에게 주목을 받았다. 즉 수은은 모든 금속의 공통 성분이며 수은의 함유량을 변화시킴으로써 어떤 금속을 다른 금속으로 바꿀 수 있다고 생각하였던 것이다. 수은은 라틴어로 hydrargyrum이라고 하며 이것은 그리스어의 물을 뜻하는 hydr와 은을 뜻하는 argyros에서 만들어진 말이다. 라틴어에서는 mercurium이라고도 하는데 이것은 중세 유럽에서 금 ·은 ·수은 ·구리 ·철 ·주석 ·납의 7종을 태양계에 속하는 별인 태양 ·달 ·수성 ·금성 ·화성 ·목성 ·토성에 대응시켰는데 수은은 수성을 뜻하는 mercury와 관계가 있다고 하여 명명된 것이다. 영어의 mercury와 프랑스어의 mercure는 이 말에서 연유한다.
【존재】 천연적으로는 자연수은 ·준진사(準辰砂) 등이 광석으로서 채취되지만 유리상태로는 드문 경우이고 주요 광석은 진사 HgS이다. 클라크수는 제65위 바닷물 속에는 약 0.15 μg/ℓ 함유되어 있다.
【성질】 은백색의 금속광택이 나는 무거운 액체이다. 고체로는 주석백색의 금속광택이 되며 전성(展性) ·연성(延性)이 크고 칼로 자를 수도있다. 비중 ·증기압은 팽창률이 크며 또한 상당히 넓은 온도 범위에서 일정하다. 철 ·니켈 ·코발트 ·마그네슘 등을 제외한 대부분의 금속과 아말감을 만들며 저장할 때는 흔히 철로 만든 그릇을 사용한다. 염산에는 녹지 않지만 질산에는 녹아 질산수은이 된다. 공기 중에서 건조할 경우에는 안정하지만 300 ℃ 이상에서 산화수은이 되고 400 ℃를 넘으면 다시 분해하여 수은이 된다. 습한 공기 중에서는 표면이 산화하여 회색 피막이 생긴다. 또 황과 서로 문지르면 쉽게 황화수은이 된다.
【제조법】 진사를 공기 속에서 가열하여 유리된 수은의 증기를 냉각실로 유도하여 응축시켜 만든다.
HgS+O2 → Hg+SO2
주로 헬스호프로(爐) ·회전로 등을 사용한다. 이렇게 하여 만든 수은 속에는 구리 ·납 ·아연 ·주석 ·비스무트 등이 함유되어 있는 경우가 많으므로 이것에 공기를 불어넣어 불순물인 금속을 산화시키고 묽은 질산을 가하여 잘 흔들어 그것들을 녹여 제거하고 다시 물로 잘 씻은 다음 무두질한 가죽으로 여과한다. 이렇게 해도 금 ·은 등이 남는 경우가 있으므로 정밀한 증류 등을 하여 정제한다. 실험실에서 사용되는 수은을 정제하는 데는 황산산성인 황산철 수용액으로 수은을 덮고 공기를 불어넣어 불순물을 산화시키면 표면에 뜨므로 이것을 분리시킨다. 다음에 묽은 질산 또는 질산산성 질산수은 수용액 속에서 반복하여 떨어뜨려 씻고 감압 증류하여