인 [Phosphorus, 燐]

인

[Phosphorus음성듣기, 燐]

요약 주기율표 15족 3주기에 속하는 원소로 원소기호는 P, 원자량은 30.974 g/mol, 녹는점 44.2℃, 끓는점 280.5℃, 밀도는 1.823 g/cm³이다.  자연상태에서 홑원소 상태로는 존재하지 않으며, 여러 개의 동소체 흰색, 붉은색, 검은색 인이 존재한다.

원소기호	P
원자번호	15
화학계열	비금속
원자량	30.974 g/mol
전자배열	1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
상태	고체
밀도	흰색인 1.823, 붉은색인 ≈2.34g/c㎥, 검은색인 2.69g/c㎥ (실온)
녹는점	흰색인 44.2℃, 검은인 610℃
끓는점	흰색인 280.5℃
융해열	흰색인 0.66 kJ/mol
기화열	12.4 kJ/mol
비열용량	흰색인 23.824J/mol·K(25℃)
산화상태	5, 4, 3, 2, 1, -1, -2,-3
전기음성도	2.19 (Pauling scale)

목차

1. 역사
2. 인, Phosphorus
3. 제조법
4. 인의 용도

역사

1669년 독일의 헤닝 브란트가 은을 금으로 바꾸는 액체를 만들려고 공기를 차단하고 오줌[尿]을 가열정제하는 과정에서 발견하였다. 그는 이 제조법을 비밀로 하였으나, 그 물질 자체가 발하는 차갑고 사라지지 않는 빛이 사람들의 주의를 끌게 되어 여러 가지로 연구되었다. 그후 1680년대에 영국의 로버트 보일에 의해 오줌에서 같은 물질이 석출되어 원소로서의 인이 확인되었다. 어두운 곳에서 빛을 발하는 것은 모두 phosphorus라고 불려졌는데 그리스어로 phos는 빛, phorus는 운반자의 뜻을 지녔으며  그후 이것이 인의 명칭이 되었다.

인, Phosphorus

동물에는 뼈·이 등의 주요 성분이고, 또 피틴·인지질(燐脂質)·인단백질·핵산(核酸) 등의 중요한 유기화합물로서 체내에 함유되어 있고 식물에는 0.2∼0.8% 함유되어 있다. 자연 상태에서 홑원소 상태로는 존재하지 않으며, 산소와 화합한 상태로 존재하거나 인회석에 포함되어 있다.

인은 물리적·화학적 성질이 다른 여러 동소체가 있다. 그 중에서 크게 흰색인(노란색인), 붉은색인, 검은색인(보라색 인) 세 가지가 있다. 순수한 흰색인은 양초와 같은 투명한 고체로 네 개의 인원소(P₄)가 사면체 구조를 이루고 있다. 동소체들 중에서 가장 불안정하여 붉은색인으로 점차적으로 변환되는데 이런 변환은 열과 빛에 의해 가속된다. 이런 이유로 흰색인은 항상 붉은인을 적은 양 포함하고 있어 노란색을 띤다. 붉은인은 가루 형태로 존재하며 흰색인을 촉매 존재하에 250℃로 가열하거나 햇빛에 노출시켜 얻을 수 있으며 416℃에서 승화하며 밀도는 2.34g/cm³이며 대부분의 액체에 녹지 않는다. 흰색인에서 검은색인(보라색인)으로 변환하는 중간체라고 할 수 있다. 동소체 중 가장 안정한 검은색(보라색)인은 흑연처럼 보이며 흰색인에 고압을 가하여 얻으며 특이한 성질로 비금속임에도 전기전도성이 있다.

인화성이 커서 공기와 접촉하면 자연발화하여 초록빛의 인광을 내며 특이한 마늘 냄새가 난다. 진공상태에서 빛에 노출시키면 승화가 일어난다. 물에 녹지 않고 벤젠이나 클로로포름에 녹는다. 화학적으로 활성(活性)이며, 공기 중에서는 50℃에서 발화 연소하여 산화물인 오산화인 P₂O₅이 되므로 물이 들어 있는 병 속에 보관한다. 또, 탄소·질소 등을 제외한 대부분의 원소와 직접 화합하는데, 특히 할로겐·황·산소 등과는 격렬하게 화합한다. 진한 질산에 녹아 인산이 되고, 진한 알칼리에서는 포스핀을 발생한다.

동위원소로는 안정한 ³¹P(100%)이 존재하며  ³²P과 ³³P 두 개의 방사성동위원소가 있다.

제조법

공업적으로 생산하는 방법은 인광석( Ca₃(PO₄)₂), 코크스 C, 규석(SiO₂)을 분쇄 혼합하여, 전기로(電氣爐) 속에서 세게 가열하면 증기 상태의 인이 생성되고 이를 물 속에서 응축시켜 흰색인을 만든다.

        2 Ca₃(PO₄)₂ + 6 SiO₂ + 10 C → 6 CaSiO₃ + 10 CO + P₄

붉은색인은 흰색인을 쇠로 만든 전화(轉化) 킬른(가마) 속에서 공기를 단절하고 약 200℃로 가열하여 만든다.

인의 용도

흰색인은 인산·적린 등의 제조원료나 살서제(殺鼠劑)로서 사용되고, 붉은색은 성냥 제조, 인청동(燐靑銅) 등의 제조, 인을 함유하는 각종 농약의 합성 등에 사용된다. 또, 인산으로서는 각종 인산염의 제조, 특히 인산나트륨·중합인산나트륨으로서 세제용으로 대량 사용되고 있다.

참조항목

무기염류, 헤닝 브란트, 오줌, 인광, 인단백질, 인중독, 질소족원소

역참조항목

생체원소, 인산칼슘, 인지질, 적린, 쿤켈, 황린, 염화인

카테고리

• 순수과학 >화학 >무기화학 >질소족 및 그 화합물

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