28.04 - 수소·희가스(rare gas)와 그 밖의 비(非)금속원소

[호해설]

(A) 수소
수소(hydrogen)는 물을 전기분해하여 얻거나 수성(水性) 가스·코크스로(coke-oven) 가스·탄화수소로부터 얻는다.
이는 일반적으로 비(非)금속 원소로 취급하며 두꺼운 철제 실린더에 가압하여 충전한 상태로 제시한다.
이는 기름과 지방(유지)의 수소화(고체 형태 지방의 조제)·석유제품의 크래킹(cracking)·암모니아 합성·금속의 절단이나 용접(산소-수소 발염장치) 등에 사용한다.
이 호에는 중수소(deuterium)(안정한 수소 동위원소)(제2845호 해당)와 삼중수소(tritium)(방사성 수소 동위원소)(제2844호 해당)를 제외한다.

(B) 희가스(rare gas)
희가스(rare gas)"[불활성가스(inert gases)]는 다음에 열거한 원소이며 화학적으로 다른 원소와의 친화력이 부족하며 전기적 성질이 있고 특히 고압의 방전 작용 하에서 유색광선(예: 네온사인)을 방출하는 특징이 있다.

(1) 헬륨(helium)(비인화성으로 예를 들어 풍선 기구를 부풀이는데 사용된다)

(2) 네온(neon)[장미색의 등황색 광을 내거나, 수은증기 존재 하에서 결합하여 "데이라이트(daylight)"의 빛을 나타낸다]

(3) 아르곤(argon)(무색이며 무취로서, 전구 속에 불활성 공기를 공급하는데 사용한다)

(4) 크립톤(krypton)(아르곤과 동일 용도로 사용하거나 자색광용에 사용한다)

(5) 크세논(xenon)(청광을 나타낸다)
희가스(rare gas)는 액체 공기를 분별(fractionating)하여 얻거나 (헬륨의 경우) 천연가스로부터 얻는다. 이들은 가압 하에서 제시한다.
라돈(radon)은 방사성 원소인 라듐(radium)이 붕괴하면서 형성되며 제2844호에 해당되는 방사성 불활성가스이다.

(C) 그 밖의 비(非)금속원소
이 호에는 다음의 그 밖의 비(非)금속 원소를 분류한다.

(1) 질소(nitrogen)
이는 불에 타지도 않고 연소를 지지하지도 않는 가스이며 불꽃을 소화시킨다. 이는 액체 공기를 분류하여 얻으며 철제 실린더에 압력 하에서 충전하여 제시한다.
이는 주로 암모니아와 칼슘시안아미드 제조에 사용하며 또한 전구 내 불활성 공기를 충전하는데 사용한다.

(2) 산소(oxygen)
이는 연소 지지성의 기체로서 주로 액체 공기를 분류하여 얻는다.
이는 철제 실린더에 가압 하에서나 이중벽의 용기에 액체로 제시한다.
가압한 산소는 철과 같은 금속을 절단이나 용접할 때, 수소와 아세틸렌과 결합하여 산화수소와 산소아세틸렌 불꽃 램프에 사용한다. 또한 산소는 철강 야금(冶金)공업과 의약품용(흡입)에 사용한다.
또한 이 호에는 오존(ozone)이 포함되는데 산소의 동소체(allotropic form)로서 전기스파크나 방전(discharge)의 작용으로 얻는다. 이는 물의 살균(ozonisation)·건성 기름(drying oils)의 산화·면의 표백·방부제와 치료목적에 사용한다.

(3) 붕소(boron)
붕소는 일반적으로 가루 상태인 밤색 고체이며 야금(冶金)공업과 열 제어기·고감도의 온도계 제조에 사용한다.
감속중성자(slow neutrons)의 흡수도가 높으므로 붕소는 순수한 것이거나 철강과 합금된 상태에서 원자로용 가동성의 제어봉을 제조하는데 사용한다.

(4) 텔루르(tellurium)
비중이 6.2의 무정형이나 결정 모양의 고체이다. 비교적 열과 전기의 전도도가 양호하며 특정 금속의 성질을 가지고 있다. 이는 특정 합금[예: 텔루르(tellurium)-납 합금]과 가황제로 사용한다.

(5) 규소(silicon)
규소는 전기아크로(爐 : electric arc-furnaces)를 이용하여 이산화규소를 탄소열환원법(carbothermal reduction)에 의하여 독점적으로 얻는다. 이는 열과 전기의 전도도가 약하며 유리보다 경질이고 밤색 가루나 부정형의 덩어리(lump) 모양이다. 이는 금속광택을 가진 회색 바늘 모양으로 결정화된다.
규소는 전자공업에 사용하는 가장 중요한 물질 중 하나이다. 예를 들어 결정인상법(crystal pulling)에 의하여 얻어진 고(高) 순도의 규소는 가공하지 않은 것이나 실린더 모양이나 봉 모양으로 된 것도 있으며 ; 붕소·인 등으로 도포된 것은 예를 들면, 다이오드·트랜지스터(transistor)와 그 밖의 반도체 디바이스와 태양전지의 제조용으로 사용한다.
또한 규소는 야금(冶金)공업(예: 철이나 알루미늄 합금)과 규소화합물(예: 사염화 규소) 제조에 사용한다.

(6) 인(phosphorus)
인은 전기로에서 모래와 탄소를 혼합하여 광물성 인염을 처리하여 얻는 유연한 고체이다.
주로 두 종의 인이 있다.

(a) 백인("white" phosphorus) : 황색의 투명한 고체로 독성이 있어 처리하는데 위험하며 발화성이 높다. 이는 봉 모양으로 성형되어 흑색 유리제 용기·석제 용기나 때로는 금속제 용기에 물을 채우고 저장하며 ; 이 용기는 결빙(結氷)하도록 노출시키지 말아야 한다.

(b) 적인(red phosphorus) : 무정형으로 알려졌으나 실재에 있어서는 결정일 수 있다. 이는 불투명의 고체로 비독성·비인광성이며 백인("white" phosphorus)보다 활성이 적고 비중은 크다. 적인은 발화성 성냥 화합물의 제조나 촉매(비환식산의 염소치환의 경우)로 사용한다.
특정 의약품은 인(phosphorus)을 함유한다(예: 인화된 대구의 간 기름). 또한 쥐약과 인산·하이포아인산염·인화칼슘 등의 제조에 사용한다.

(7) 비소(arsenic)
비소[비소의 레귤러스(regulus of arsenic)]는 천연의 비소황철광에서 추출한 고체이다.
이는 다음과 같은 두 가지의 형태가 있다.

(a) 소위 "금속" 비소 : 광택이 있고 회색 금속 결정이며 잘 부서지기 쉽고 물에 녹지 않는다.

(b) 황색비소 : 결정성이며 다소 불안정하다.
비소는 이황화비소·탄환·경(硬)브론즈(hard bronze)와 그 밖의 여러 가지의 합금(주석·구리 등)의 제조에 사용한다.

(8) 셀렌(selenium)
셀렌은 황과 유사하며 여러 가지의 형태로 존재한다.

(a) 무정형의 셀렌으로 적색의 플레이크(flake) 모양의 것(flowers of selenium)

(b) 유리 모양의 셀렌으로 열과 전기의 전도도가 약하며 부서진 면이 빛나며 갈색이나 적색을 나타내는 것

(c) 결정형의 셀렌으로 회색이나 적색이며 특히 빛에 노출되면 비교적 열과 전기의 전도도가 양호하며 광전지의 제조(도프상인 경우)와 반도체 디바이스(devices)의 제조와 사진용에 사용하며 분말(적색 셀렌)인 경우는 고무와 특수 렌즈 등의 제조용에 사용하는 것

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