붕소족

Boron group
붕소족(13족)
수소 헬륨
리튬 베릴륨 붕소 카본 질소 산소 불소 네온
나트륨 마그네슘 알루미늄 실리콘 인 유황 염소 아르곤
칼륨 칼슘 스칸듐 티타늄 바나듐 크롬 망간 철 코발트 니켈 구리 아연 갈륨 게르마늄 비소 셀레늄 브롬 크립톤
루비듐 스트론튬 이트륨 지르코늄 니오브 몰리브덴 테크네튬 루테늄 로듐 팔라듐 실버 카드뮴 인듐 주석 안티몬 텔루루 요오드 제논
세슘 바륨 란타넘 세륨 프라세오디뮴 네오디뮴 프로메튬 사마리움 유로피움 가돌리늄 터비움 디스프로슘 홀뮴 엘비움 툴륨 이터비움 루테튬 하프늄 탄탈룸 텅스텐 레늄 오스뮴 이리듐 플래티넘 골드 수은(원소) 탈륨 이끌다 비스무트 폴로늄 아스타틴 라돈
프랑슘 라듐 악티늄 토륨 프로탁티늄 우라늄 넵투늄 플루토늄 아메리슘 퀴륨 베르켈륨 칼리포늄 아인스타이늄 페르미움 멘델레비움 노벨륨 로렌슘 러더포디움 두브늄 시보르기움 보리움 하시움 마이트네리움 다름슈타디움 뢴트제늄 코페르니슘 니혼리움 플레로비움 모스코비움 리버모리움 테네신 오가네손
그룹 12 ← → 탄소기
IUPAC 그룹 번호 13
요소별 이름 붕소기
간단한 이름 트라이얼
CAS 그룹 번호
(미국, 패턴 A-B-A)
 IIIA
오래된 IUPAC 번호
(유럽, 패턴 A-B)
 IIIB
↓ 기간
2
Image: Boron chunks
붕소(B)
5메탈로이드
3
Image: Aluminium metal
알루미늄(Al)
13기타 금속
4
Image: Gallium crystals
갈륨(Ga)
31기타 금속
5
Image: Ductile indium wire
인듐(In)
49기타 금속
6
Image: Thallium pieces stored in a glass ampoule under argon atmosphere
탈륨(Tl)
81기타 금속
7 니혼륨(Nh)
113다른 금속

범례

원시 요소
합성 원소
원자 번호 색상:
검정=솔리드

붕소기는 주기율표의 13족에 속하는 화학원소로 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl) 및 화학적으로 특성화되지 않은 니혼륨(Nh)으로 구성된다.붕소 그룹의 원소는 3개의 원자가 [1]전자를 갖는 것이 특징이다.이 요소들은 [a]트릴이라고도 불린다.

붕소는 일반적으로 (금속)으로 분류되며 니혼륨을 제외한 나머지는 전이 후 금속으로 간주됩니다.붕소는 드문드문 발생하는데, 아마도 자연 방사능에서 생성된 아원자 입자에 의한 충격이 붕소의 핵을 교란시키기 때문일 것이다.알루미늄은 지구상에 널리 존재하며, 실제로 지각에서 세 번째로 풍부한 원소이다(8.3%).[3]갈륨은 지구에서 13ppm의 풍부한 양으로 발견됩니다.인듐은 지각에서 61번째로 풍부한 원소이고 탈륨은 지구 전체에서 적당한 양으로 발견됩니다.니혼륨은 자연에서 발생하는 것으로 알려져 있지 않기 때문에 합성원소라고 불립니다.

몇몇 13그룹 요소들은 생태계에서 생물학적 역할을 한다.붕소는 인간의 미량 원소이며 일부 식물에 필수적입니다.붕소의 부족은 식물의 성장을 저해하는 반면, 과잉은 성장을 저해함으로써 해를 끼칠 수 있다.알루미늄은 생물학적 역할이나 유의한 독성이 없으며 안전하다고 간주됩니다.인듐과 갈륨은 신진대사를 [4]촉진할 수 있다; 갈륨은 철분 단백질과 결합하는 능력을 지닌 것으로 알려져 있다.탈륨은 매우 독성이 강하며, 수많은 필수 효소의 기능을 방해하며, [5]살충제로 사용되었습니다.

특성.

다른 그룹과 마찬가지로, 이 패밀리의 구성원들은 전자 구성, 특히 최외각에서 패턴을 보여 화학적 거동의 추세를 초래한다.

Z 요소 셸당 전자 수
5 붕소 2, 3
13 알루미늄 2, 8, 3
31 갈륨 2, 8, 18, 3
49 인듐 2, 8, 18, 18, 3
81 탈륨 2, 8, 18, 32, 18, 3
113 니혼륨 2, 8, 18, 32, 32, 18, 3 (표준)

붕소기는 위와 같이 전자 구성의 동향과 그 원소의 특성 중 일부에서 두드러집니다.붕소는 경도, 굴절률 및 금속 결합에 대한 거부감에서 다른 그룹 구성원과 다릅니다.반응성 추세의 한 예는 [6]수소와 반응성 화합물을 형성하는 붕소의 성향이다.

P-블록에 위치하고 있지만, 이 그룹은 붕소와 알루미늄의 옥텟 규칙 위반으로 악명이 높다.그룹의 모든 구성원은 3가자로 특징지어집니다.

화학 반응성

하이드라이드

붕소 그룹의 대부분의 원소는 원자 질량이 무거워지고 원자 번호가 높아짐에 따라 반응성이 높아집니다.붕소는 수소와 함께 많은 [7]화합물을 형성할 수 있지만 높은 온도를 제외하고는 일반적으로 반응하지 않는다.가장 간단한 보란은 디보란, 즉26 [6]BH이다.또 다른 예로는1014 BH가 있습니다.

다음 13족 원소인 알루미늄과 갈륨은 AlH와3 GaH가3 모두 존재하지만 안정적인 수소화합물을 덜 형성합니다.인듐의 다음 원소인 인듐은 포스핀 복합체3 HInP(Cy)3[8]와 같은 복합 화합물을 제외하고 많은 수소화물을 형성한다고 알려져 있지 않다.탈륨과 수소의 안정적인 화합물은 어떤 실험실에서도 합성되지 않았다.

산화물

붕소족 원소들은 모두 3가의 산화물을 형성하며, 원소의 2개의 원자가 산소 3개의 원자와 공유 결합되어 있는 것으로 알려져 있다.이러한 원소는 pH(산성에서 염기성)[14]가 증가하는 추세를 나타냅니다.산화붕소(BO23)는 약산성, 산화알루미늄 및 산화갈륨(각각23 AlO23 및 GaO)은 양성, 산화인듐(III)은23 거의 양성, 산화탈륨(III)은23 산중에 용해되어 염분을 형성하기 때문에 루이스 염기이다.이들 화합물은 각각 안정적이지만 산화탈륨은 875°C 이상의 온도에서 분해된다.

붕소의 산화물 중 하나인 삼산화붕소(BO23) 분말 시료

할로겐화물

또한 그룹 13의 원소들은 할로겐과 함께 안정적인 화합물을 형성할 수 있으며, 보통3 공식 MX(여기서 M은 붕소족 원소, X는 할로겐)[15]를 가지고 있다.첫 번째 할로겐인 불소는 테스트된 모든 원소(네온과 [16]헬륨 제외)에서 안정적인 화합물을 형성할 수 있으며 붕소기도 예외는 아닙니다.심지어 니혼륨은 불소인3 NhF와 화합물을 형성한 뒤 니혼륨의 방사능에 의해 자연 분해될 수 있다는 가설도 있다.염소는 탈륨을 포함한 붕소기 내의 모든 원소와 안정된 화합물을 형성하며 니혼륨과 반응하는 것으로 가정된다.모든 원소는 다른 할로겐과 마찬가지로 적절한 조건에서 브롬과 반응하지만 염소나 불소보다는 덜 강력합니다.요오드는 귀한 가스를 제외한 주기율표의 모든 천연 원소와 반응하며 알루미늄과 폭발적으로 반응하여 2AlI를3 [17]형성합니다.가장 무거운 할로겐인 아스타틴은 방사능과 짧은 반감기로 인해 몇 가지 화합물만 형성되었고, 과학자들은 [18]금속과 소금을 형성해야 한다고 생각하지만, At-Al, –Ga, –In, –Tl, 또는 –Nh 결합을 가진 화합물에 대한 보고는 없었다.

물리 속성

붕소 그룹의 원소들은 비슷한 물리적 특성을 가지고 있다는 것이 밝혀졌지만, 대부분의 붕소들은 예외적입니다.예를 들어 붕소 그룹의 모든 원소는 붕소 자체를 제외하고 부드럽다.게다가 그룹 13의 다른 모든 원소는 적당한 온도에서 비교적 반응성이 높은 반면 붕소의 반응성은 매우 높은 온도에서만 비슷해집니다.모든 것의 공통점 중 하나는 원자가 껍데기에 3개의 전자가 있다는 것이다.보론은 금속으로 상온에서는 단열재이며,[9] 고온에서는 열과 전기의 좋은 전도체입니다.붕소와 달리, 그룹의 금속은 정상 조건에서 양호한 전도체입니다.이는 모든 금속이 대부분의 [19]비금속보다 열과 전기를 더 잘 전도한다는 오랜 통념에 따른 것입니다.

산화 상태

불활성 s-쌍 효과는 13족 원소, 특히 탈륨과 같은 무거운 원소들에서 유의하다.그 결과 다양한 산화 상태가 발생합니다.가벼운 원소에서는 +3 상태가 가장 안정적이지만 +1 상태는 원자번호가 증가함에 따라 더 널리 퍼져 탈륨에 [20]대해 가장 안정적입니다.붕소는 +1 또는 +2의 낮은 산화 상태의 화합물을 형성할 수 있고 알루미늄도 같은 작용을 [21]할 수 있다.갈륨은 산화 상태가 +1, +2, +3인 화합물을 형성할 수 있다.인듐은 갈륨과 비슷하지만 +1 화합물은 가벼운 원소보다 안정적입니다.불활성-쌍 효과의 강도는 탈륨에서 최대이며, 탈륨은 일반적으로 +1의 산화 상태에서만 안정적이지만 일부 화합물에서는 +3 상태가 나타난다.이후 +2의 공식 산화 상태의 안정적이고 단량체인 갈륨, 인듐 및 탈륨 라디칼이 보고되었다.[22]니혼륨은 +5 산화 [23]상태일 수 있습니다.

주기적인 경향

보론 그룹 멤버들의 특성을 보면 알 수 있는 몇 가지 트렌드가 있다.이러한 원소의 비등점은 주기마다 떨어지는 반면 밀도는 상승하는 경향이 있습니다.

붕소기의 5가지 안정원소
요소 비등점 밀도(g/cm3)
붕소 4,000°C 2.46
알루미늄 2,519°C 2.7
갈륨 2,204°C 5.904
인듐 2,072°C 7.31
탈륨 1,473°C 11.85

핵

합성 니혼륨을 제외한 붕소족 원소들은 모두 안정적인 동위원소를 가지고 있다.모든 원자 번호가 홀수이기 때문에 붕소, 갈륨, 탈륨은 안정적인 동위원소가 2개밖에 없는 반면, 알루미늄과 인듐은 자연에서 발견되는 대부분의 인듐은 약한 방사성 In이지만 단이성 동위원소이다.10B와 B는 모두 안정적이며 Al, Ga, Ga, In, Tl,[24] Tl도 안정적이다.이러한 모든 동위원소는 자연에서 거시적인 양으로 쉽게 발견된다.그러나 이론적으로 66보다 큰 원자 번호를 가진 모든 동위원소는 알파 붕괴에 불안정해야 한다.반대로 원자번호가 66 이하인 모든 원소(Tc, Pm, Sm 및 Eu 제외)는 이론적으로 모든 형태의 붕괴에 안정적인 동위원소를 하나 이상 가지고 있다(단, 원자번호가 있는 원소에는 이론적으로 가능한 양성자 붕괴와 자발적 핵분열이 제외된다).40을 넘습니다).

다른 모든 원소들과 마찬가지로 붕소 그룹의 원소들은 자연에서 미량에서 발견되거나 합성적으로 생성된 방사성 동위원소를 가지고 있다.이러한 불안정한 동위원소 중 가장 오래 지속되는 것은 인듐 동위원소 In으로, 4.41 × 10 y의 매우14 긴 반감기를 가진다.이 동위원소는 약간의 방사능에도 불구하고 자연적으로 발생하는 인듐의 대부분을 차지한다.가장 짧은 수명은 B로, 반감기는 350±50 × 10초이며−24, 중성자가 가장 적고 측정하기에 충분한 반감기가 있는 붕소 동위원소이다.일부 방사성 동위원소는 과학 연구에서 중요한 역할을 한다. 일부는 상업용 상품 생산에 쓰이거나, 더 드물게 [25]완제품의 구성요소로 사용된다.

역사

붕소 그룹은 여러 해 동안 많은 이름을 가지고 있었다.이전 규칙에 따르면 유럽식 이름 체계에서는 그룹 IIIB, 미국식 이름 체계에서는 그룹 IIIA였다.이 그룹은 또한 "토류 금속"과 "트리엘"이라는 두 가지 총칭도 얻었다.후자의 이름은 라틴어 접두사 tri-("three")에서 유래했으며, 예외 없이 이들 모든 원소가 원자가 [1]껍데기에 있는 3개의 원자가 전자를 의미한다.트리엘이라는 이름은 1970년 [26]국제순수응용화학연합(IUPAC)에 의해 처음 제안되었다.

붕소는 고대 이집트인들에게 알려졌지만, 오직 광물 붕사에서만 알려져 있었다.이 금속 원소는 험프리 데이비가 전기 분해 방법으로 추출할 수 있었던 1808년까지 순수한 형태로 알려지지 않았다.데이비는 붕소가 함유된 화합물을 물에 녹여 전류를 흘려 화합물의 원소가 순수한 상태로 분리되는 실험을 고안했다.더 많은 양을 생산하기 위해 그는 전기 분해에서 나트륨으로 환원하는 것으로 전환했다.데이비는 그 원소를 보라슘이라고 이름 지었다.동시에 두 명의 프랑스 화학자 조셉 루이 게이-루삭과 루이 자크 테나르도 붕산을 줄이기 위해 철을 사용했습니다.그들이 생산한 붕소는 [27][28]산화붕소로 산화되었다.

알루미늄은 붕소와 마찬가지로 세계 일부 지역의 흔한 광물인 명반에서 추출되기 전에 광물에서 처음 알려져 있었다.앙투안 라부아지에와 험프리 데이비는 각각 그것을 추출하려고 시도했다.둘 다 성공하지 못했지만 데이비는 그 금속에 현재의 이름을 붙였다.덴마크 과학자 Hans Christian örsted가 다소 불순한 형태의 원소를 성공적으로 준비한 것은 1825년이었다.많은 개선이 뒤따랐고, 불과 2년 후에 프리드리히 뵐러에 의해 상당한 진전이 이루어졌는데, 그의 약간 수정된 절차는 여전히 불순한 제품을 생산했다.알루미늄의 첫 번째 순수 샘플은 Henri Etienne Sainte-Claire Deville이 이 시술에서 칼륨 대신 나트륨을 대체했습니다.그 당시 알루미늄은 귀중품으로 여겨져 금과 [28][29]은과 같은 금속 옆에 전시되어 있었다.오늘날 사용되는 방법인 빙정석에 용해된 산화 알루미늄의 전기 분해는 1880년대 [28]후반 찰스 마틴 홀과 폴 에룰트에 의해 개발되었습니다.

인듐이 발생할 수 있는 스팔레라이트라고 더 일반적으로 알려진 미네랄 아연 블렌드.

붕소족에서 가장 무거운 안정 원소인 탈륨은 1861년 윌리엄 크룩스와 클로드 오귀스트 라미에 의해 발견되었다.갈륨과 인듐과는 달리, 탈륨은 멘델레예프가 주기율표를 발명하기 전에 발견되었기 때문에 드미트리 멘델레예프에 의해 예측되지 않았다.그 결과, 크룩스와 라미가 황산 생산의 잔류물을 검사하던 1850년대까지 아무도 그것을 찾는 사람이 없었다.이 스펙트럼에서 그들은 완전히 새로운 선, 즉 짙은 녹색의 줄무늬를 보았는데, 크룩스는 녹색의 새싹이나 나뭇가지를 의미하는 그리스어 ααααδα(탈로스)에서 이름을 따왔다.Lamy는 더 많은 양의 새로운 금속을 생산할 수 있었고 대부분의 화학적,[30][31] 물리적 특성을 확인했습니다.

인듐은 붕소 그룹의 네 번째 원소이지만 세 번째 갈륨 이전과 다섯 번째 탈륨 이후에 발견되었습니다.1863년 페르디난드 라이히와 그의 조수인 테오도르 리히터는 새롭게 발견된 탈륨 원소의 분광학적 선을 위해 스팔레라이트(ZnS)라고도 알려진 광물 아연 혼합물의 샘플을 찾고 있었다.라이히는 백금 금속으로 된 코일 안에서 광석을 가열했고 분광기에 나타난 선을 관찰했다.그가 기대했던 녹색 탈륨 선 대신, 그는 짙은 남색 계열의 새로운 선을 보았다.새로운 원소에서 나온 것이 틀림없다고 판단하고,[30][32] 그들은 그것이 만들어내는 특징적인 남색의 이름을 따 명명했다.

갈륨 광물은 원소 자체가 발견된 1875년 8월 이전에는 알려지지 않았다.그것은 주기율표의 발명자인 드미트리 멘델레예프가 6년 전에 존재할 것으로 예측했던 원소들 중 하나였다.프랑스 화학자 Paul Emile Lecoq de Boisbaudran은 아연 혼합물의 스펙트럼 분석 라인을 조사하는 동안 광석에서 새로운 원소의 징후를 발견했습니다.불과 3개월 만에 그는 샘플을 만들어 수산화칼륨(KOH) 용액에 녹여 전류를 흘려 정제했다.다음 달, 그는 프랑스 과학 아카데미에 그의 연구 결과를 제출했고, 현대 [33][34]프랑스인 갈리아의 그리스 이름을 따서 새로운 원소의 이름을 지었다.

붕소족에서 마지막으로 확인된 원소인 니혼륨은 발견되지 않고 생성되거나 합성되었다.이 원소의 합성은 2003년 8월 두브나 팀이 성공적으로 실험을 수행했지만 러시아의 두브나 공동 핵 연구소와 미국의 로렌스 리버모어 국립 연구소에 의해 처음 보고되었다.니혼륨은 귀중한 니혼륨 원자를 몇 개 만들어 낸 모스크바의 붕괴 사슬에서 발견되었다.그 결과는 이듬해 1월에 발표되었다.그 이후로 약 13개의 원자가 합성되었고 다양한 동위원소가 특징지어졌습니다.그러나 그 결과는 발견으로 간주되는 엄격한 기준을 충족하지 못했고 IUPAC에 의해 [35]니혼튬을 직접 합성하기 위한 2004년의 RIKEN 실험이었다.

어원학

"보론"이라는 이름은 붕소가 추출되기 전에 알려진 광물 붕사를 뜻하는 아랍어에서 유래했습니다."-on" 접미사는 "carbon"[36]에서 따온 것으로 생각된다.알루미늄은 1800년대 초에 험프리 데이비에 의해 명명되었다.그것은 쓴 소금을 뜻하는 그리스어 알루멘 또는 [37]광물인 라틴 알루멘에서 유래되었다.갈륨은 발견 [38]장소인 프랑스를 가리키는 라틴 갈리아에서 유래했다.인듐은 인디고 염료를 뜻하는 라틴어 인디쿰에서 유래했으며, 원소의 두드러진 인디고 분광 [39]라인을 나타냅니다.탈륨은 인듐과 마찬가지로 그리스어로 분광선 색깔을 따왔다: 탈로스, 녹색 가지 또는 [40][41]새싹을 의미한다."니호늄"은 그것이 발견된 일본의 이름을 따서 붙여졌다.

발생 및 풍부성

붕소

붕소는 원자번호 5로 매우 가벼운 원소이다.자연에서 거의 발견된 적이 없는, 이것은 매우 낮은 존재로, 지구 지각의 0.001%(10ppm)[42]만을 구성한다.그러나 그것은 100개 이상의 다른 광물과 광석에서 발생하는 것으로 알려져 있다: 주 공급원은 붕사이지만 콜마나이트, 보라카이트, 케나이트, 튜전라이트, 베르보라이트,[43] 플루오보라이트에서도 발견된다.세계 주요 붕소 채굴국 및 추출국에는 터키, 미국, 아르헨티나, 중국, 볼리비아, 페루가 포함된다.터키는 세계 붕소 추출량의 약 70%를 차지하는 이들 중 단연 가장 두드러진다.미국은 두 번째이며, 생산량의 대부분은 캘리포니아 [44]주에서 나온다.

알루미늄

알루미늄은 붕소와 대조적으로 지각에서 가장 풍부한 금속이며 세 번째로 풍부한 원소이다.그것은 지구 지각의 약 8.2%(82,000ppm)를 차지하며, 산소와 [42]규소로만 추월된다.하지만 자연에서 자유 원소로는 흔치 않다는 점에서 붕소와 같다.이는 알루미늄이 산소 원자를 끌어당겨 여러 개의 산화 알루미늄을 형성하려는 경향 때문입니다.알루미늄은 현재 가넷, 터키석, 베릴을 포함한 붕소만큼이나 많은 광물에 존재하는 것으로 알려져 있지만, 주요 공급원은 광석 보크사이트이다.세계에서 알루미늄 추출을 선도하는 나라는 가나, 수리남, 러시아, 인도네시아이며 호주, 기니,[45] 브라질이 그 뒤를 잇는다.

갈륨

갈륨은 지구 지각에서 비교적 희귀한 원소이며 가벼운 상동체만큼 많은 미네랄에서 발견되지 않는다.지구에서의 그것의 풍부함은 단지 0.0018%(18ppm)[42]이다.다른 원소에 비해 생산량은 매우 낮지만, 추출 방법이 개선되면서 몇 년 동안 크게 증가했습니다.갈륨은 보크사이트와 스팔레라이트를 포함한 다양한 광석과 디아스포어, 게르마나이트와 같은 광물에서 미량으로서 발견될 수 있다.석탄에서도 [46]미량이 발견되었다.갈륨 함량은 갈라이트(CuGaaS2)를 포함한 몇몇 광물에서 더 높지만, 이것들은 너무 드물어서 주요 공급원으로 간주되지 않고 세계 공급에 거의 기여하지 못한다.

인듐

인듐은 붕소족에서 또 다른 희귀 원소이다.갈륨보다 적은 0.000005%(0.05ppm)[42]로 지각에서 61번째로 흔한 원소이다.인듐을 함유한 광물은 거의 알려져 있지 않으며, 모두 희귀하다. 예를 들어 인듐이 있다.인듐은 여러 개의 아연 광석에서 발견되지만 극미량의 광석일 뿐입니다. 마찬가지로 일부 구리와 납 광석도 미량을 포함하고 있습니다.광석과 광물에서 발견되는 대부분의 다른 원소의 경우와 마찬가지로, 인듐 추출 과정은 최근 몇 년 동안 더욱 효율화되었고, 궁극적으로 더 많은 생산량으로 이어졌다.캐나다는 인듐 매장량에서 세계 1위지만 미국과 중국 모두 비슷한 [47]양을 보유하고 있다.

탈륨

작은 섬유 유리 다발

탈륨은 지각에 중간 풍부하게 함유되어 있으며, 0.00006%(0.6ppm)[42]로 추정된다.탈륨은 지각에서 56번째로 흔한 원소이며, 상당한 양으로 인듐보다 더 많다.그것은 땅 위 바위, 흙, 점토에서 발견됩니다.철, 아연, 코발트의 많은 황화물 광석에는 탈륨이 함유되어 있습니다.광물질에서 그것은 적당한 양으로 발견됩니다: 몇몇 예로는 크룩사이트(처음 발견된), 로란다이트, 루티에라이트, 부코바이트, 허친소나이트, 사바티에라이트 등이 있습니다.소량의 탈륨을 함유하고 있는 다른 광물들이 있지만, 그것들은 매우 드물고 일차적인 공급원으로서의 역할을 하지 않는다.

니혼리움

니혼륨은 자연에서는 찾아볼 수 없는 원소로 실험실에서 만들어졌다.따라서 안정 동위원소가 없는 합성 원소로 분류된다.

적용들

합성 니혼륨을 제외한 붕소군의 모든 원소는 많은 품목의 생산 및 내용물에 다양한 용도와 응용을 가지고 있다.

붕소

주요 기사:Boron » 어플리케이션

보론은 최근 수십 년간 많은 산업 용도를 발견했으며, 새로운 용도가 여전히 발견되고 있다.일반적인 용도는 [48]섬유 유리입니다.붕규산염 유리 시장은 빠르게 확대되어 왔습니다. 붕규산염 유리 시장의 특징 중 가장 눈에 띄는 것은 일반 유리보다 열팽창에 대한 저항이 훨씬 크다는 것입니다.붕소와 그 유도체의 상업적으로 확대된 또 다른 사용은 세라믹에 있다.몇몇 붕소 화합물, 특히 산화물은 독특하고 가치 있는 특성을 가지고 있으며, 이로 인해 유용성이 낮은 다른 물질로 대체되었습니다.보론은 단열성 때문에 항아리, 꽃병, 접시 및 세라믹 냄비에 들어 있을 수 있습니다.

복합 붕사는 옷과 치아 모두에 표백에 사용된다.붕소와 그 화합물의 경도는 붕소에 광범위한 추가 용도를 제공한다.생산된 붕소의 일부(5%)는 [48]농업에 사용된다.

알루미늄

주요 기사:알루미늄 † 용도

알루미늄은 일상생활에서 많이 사용되는 금속입니다.건축 자재, 전기 장치, 특히 케이블의 도체, 조리 및 저장용 도구와 용기에서 가장 많이 볼 수 있습니다.알루미늄은 식품에 대한 반응성이 낮기 때문에 통조림에 특히 유용합니다.산소에 대한 친화력이 높기 때문에 강력한 환원제가 됩니다.미세하게 분쇄된 순수 알루미늄은 공기 중에 빠르게 산화되어 프로세스에서 엄청난 양의 열(약 5500°F 또는 3037°C에서 연소)을 발생시켜 용접 등에 많은 양의 열이 필요합니다.알루미늄은 항공기용 경량 보디를 만드는 데 사용되는 합금의 성분이다.또한 자동차는 때때로 프레임워크와 차체에 알루미늄을 포함하며, 군사 장비에도 이와 유사한 용도가 있습니다.덜 일반적인 용도로는 장식 부품과 일부 기타가 있습니다.이 소자는 또한 다양한 전자제품 [49][50]분야에서 사용될 것으로 보인다.

갈륨은 파란색 LED의 주요 구성 요소 중 하나입니다.

갈륨

주요 기사: Galium »어플리케이션

갈륨과 그 파생상품은 최근 수십 년 동안만 적용되고 있다.비화 갈륨은 반도체, 증폭기, 태양전지(예를 들어 위성) 및 FM 송신기 회로의 터널 다이오드에 사용되어 왔습니다.갈륨 합금은 주로 치과용으로 사용된다.트랜지스터의 [51]리드에는 염화 갈륨 암모늄이 사용된다.갈륨의 주요 응용 분야는 LED 조명입니다.순수 원소는 반도체에서 [citation needed]도판트로 사용되어 왔으며, 다른 원소와 함께 전자 장치에서도 추가로 사용되고 있습니다.갈륨은 유리와 도자기를 '습식'할 수 있는 특성이 있어 거울과 다른 반사율이 높은 물체를 만드는 데 사용될 수 있습니다.갈륨은 다른 금속의 합금에 첨가되어 녹는점을 낮출 수 있다.

인듐

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인듐의 용도는 4가지 범주로 나눌 수 있습니다. 생산의 가장 큰 부분(70%)은 코팅에 사용되며, 일반적으로 인듐 주석 산화물(ITO)로 결합됩니다. 더 작은 부분(12%)은 합금과 납땜에 사용됩니다. 전기 부품과 반도체에 유사한 양이 사용되고, 최종 6%는 소규모 용도에 [52]사용됩니다.인듐이 검출될 수 있는 항목으로는 플레이팅, 베어링, 표시장치, 열반사체, 인광체, 핵제어봉 등이 있다.인듐 주석 산화물은 유리 코팅, 태양 전지판, 가로등, 전기광학 디스플레이(EPD), 일렉트로루미네센스 디스플레이(ELD), 플라즈마 디스플레이(PDP), 전기화학 디스플레이(EC), 전계 방출 디스플레이(FED), 나트륨 램프, 윈드실드 유리 및 음극선 튜브를 포함한 다양한 용도를 찾아냈습니다.st 중요한 인듐 화합물.[53]

탈륨

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탈륨은 다른 붕소족 원소보다 원소 형태로 더 자주 사용된다.미경화 탈륨은 저융해 유리, 광전지, 스위치, 저범위 유리 온도계용 수은합금 및 탈륨염에 사용된다.이것은 램프와 전자제품에서 발견될 수 있으며 심근 영상촬영에도 사용됩니다.반도체에서 탈륨을 사용할 가능성이 연구되었으며, 유기 합성에 있어 알려진 촉매이다.수산화탈륨(TlOH)은 주로 다른 탈륨 화합물 생산에 사용된다.황산탈륨(TlSO24)은 뛰어난 해충 살충제이며, 일부 쥐와 쥐 독의 주요 성분입니다.하지만, 미국과 일부 유럽 국가들은 이 물질이 사람에게 매우 독성이 강하다는 이유로 금지시켰다.하지만 다른 나라에서는 이 물질의 시장이 커지고 있다.TLSO는24 광학 [54]시스템에서도 사용됩니다.

생물학적 역할

13족 원소 중 어떤 것도 복잡한 동물에서 주요한 생물학적 역할을 하지 않지만, 일부는 적어도 생물과 관련이 있다.다른 그룹과 마찬가지로 가벼운 원소가 무거운 원소보다 생물학적 역할을 더 많이 한다.가장 무거운 것은 독성이 있고, 같은 시기의 다른 원소들도 독성이 있다.붕소는 대부분의 식물에서 필수적이며, 그들의 세포는 붕소를 세포벽 강화와 같은 목적으로 사용합니다.그것은 사람에게서, 분명히 필수적인 미량 요소로서 발견되지만, 인간의 영양에 있어서 그것의 중요성에 대해서는 논란이 계속되고 있다.붕소의 화학 작용은 탄수화물과 같은 중요한 분자와 복합체를 형성할 수 있게 해주기 때문에, 그것은 이전에 생각했던 것보다 인체에서 더 유용할 수 있다.붕소는 또한 일부 기능, 특히 [55]상처 치유에서 철분을 대체할 수 있는 것으로 나타났다.알루미늄은 [56]자연계에 널리 존재함에도 불구하고 식물이나 동물에서 생물학적 역할을 하는 것으로 알려져 있지 않습니다.갈륨은 인체에 필수적인 것은 아니지만 철분과의 관계는 [57]철분을 운반하고 저장하는 단백질과 결합할 수 있게 해준다.갈륨은 또한 신진대사를 촉진할 수 있다.인듐과 그 무거운 상동물은 생물학적 역할을 하지 않지만, 갈륨과 같이 소량의 인듐 염은 [32]신진대사를 자극할 수 있습니다.

독성

붕소 그룹의 모든 원소는 충분히 높은 용량이면 독성이 있을 수 있습니다.그들 중 일부는 식물에만, 일부는 동물에만, 그리고 일부는 둘 다에게 독성이 있다.

붕소 독성의 예로는 20 mM [58]이상의 농도에서 보리를 손상시키는 것으로 관찰되었다.붕소 독성의 증상은 식물에 많고 연구를 복잡하게 한다: 그것들은 세포 분열 감소, 싹과 뿌리 성장 감소, 잎 엽록소 생산 감소, 광합성의 억제, 기공 전도성의 저하, 뿌리로부터의 양성자 압출 감소, 리그닌과 부기진의 [59]퇴적을 포함한다.

알루미늄은 소량에서는 현저한 독성 위험을 나타내지 않지만, 매우 큰 선량은 약간 독성이 있다.갈륨은 독성으로 간주되지 않지만 약간의 영향은 있을 수 있다.인듐은 독성이 없으며 갈륨과 거의 같은 예방책으로 취급할 수 있지만 일부 인듐 화합물은 약간 독성이 있다.

탈륨은 갈륨과 인듐과는 달리 매우 독성이 강하며 많은 중독 사망자를 초래했다.그것의 가장 눈에 띄는 효과는, 비록 적은 양으로도 명백하게, 전신 탈모이지만, 그것은 많은 장기의 기능을 교란시키고 결국 정지시키는 광범위한 다른 증상들을 일으킨다.탈륨 화합물의 거의 무색, 무취, 무미건조한 성질 때문에 살인범들이 그것들을 사용하게 되었다.탈륨(비슷한 독성 화합물인 황산탈륨)이 쥐와 다른 해충을 통제하기 위해 도입되었을 때 고의적이고 우발적인 탈륨 중독의 발생률이 증가했다.따라서 탈륨 살충제의 사용은 1975년부터 미국을 포함한 많은 나라에서 금지되어 왔다.

니혼륨은 매우 불안정한 원소로 알파 입자를 방출함으로써 분해된다.강한 방사능으로 인해, 상당한 양의 니혼륨(원자 몇 개보다 더 큰)이 [60]아직 조립되지 않았지만, 그것은 분명히 매우 독성이 있을 것이다.

메모들

  1. ^ 그룹 13의 아이코사겐이라는 이름은 그 요소들에 의해 특징적으로 형성된 20면체 구조를 언급하면서 가끔 사용되어 [2]왔다.
  2. ^ 현재까지 니혼륨 화합물은 합성되지 않았으며(아마도 NhOH 제외), 다른 모든 제안된 화합물은 전적으로 이론적이다.

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참고 문헌

외부 링크