지난 시간에는 치열한 이름 짓기 싸움을 거친 인공원소 ‘더브늄(Db, 원자번호105번)’에 대해 소개해 드렸습니다. 이번 시간에는 란탄족의 첫 번째 원소인 ‘란타넘(La, 원자번호 57번)’에 대한 이야기를 준비했습니다.
원자번호 57번 란타넘은 란탄계열의 첫 번째 원소입니다. 란타넘은 회백색의 금속으로 공기 중에서는 표면이 산화되어 은백색으로 변합니다. 란타넘은 그 자체로 사용되기 보다 합금 형태로 많이 쓰입니다. 대표적인 용도는 니켈수소 전지입니다.
란타넘(Lanthanum)은 1839년 스웨덴 화학자 칼 구스타브 모산데르(Carl Gustav Mosander, 1797~1858)가 발견했습니다.
옌스 야코브 베르셀리우스(Jons Jakob Berzelius, 1779~1848)는 란타넘이 세라이트 광물 안에 들어 있는 불순물에 발견했다는 데에서 착안해 ‘숨어 있는’이란 뜻의 ‘lanthano’를 따서 란타나(lanthana)로, 그리고 산화물을 이루는 새로운 금속 원소를 ‘란타넘(lanthanum)’이라 부를 것을 제안하였습니다.
1842년 무산데르는 란타넘이 실제로는 두 원소라는 것을 밝혀냈습니다. 그 중 하나는 그대로 란타넘, 다른 하나는 ‘쌍둥이’라는 그리스어 디디모스에서 따와 디디뮴(didymium)이라 불렀습니다. 후에 원소라 생각했던 디디뮴은 사마륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴의 혼합물이라는 것이 밝혀졌습니다.
란타넘은 지각에서의 존재비는 약 32ppm(1ppm=0.0001%)로, 대략 28번째로 풍부한 원소입니다. 희토류 금속 중에서는 세륨(Ce, 지각 존재비 46ppm) 다음으로 많이 존재하는데요. 다만, 분리하고 추출하는 과정이 어렵기 때문에 귀하게 여겨지고 있습니다. 란타넘은 반응성이 비교적 높아 그 자체로 쓰이는 경우는 거의 없고, 대부분 합금과 화합물 형태로 많이 쓰입니다.
란타넘은 과거 용접 장비, 캠핑용 램프, 극장의 영사기 등에 사용되어 오다가 니켈수소 합금 전지(nickel-metal hydride, NIMH)가 발명되면서 그 위상이 변했습니다. 니켈수소 전지는 충전이 가능한 이차전지와 여러 산업용 이차전지로 사용되며 특히 일반 자동차에 비해 연비가 월등히 좋은 하이브리드 자동차와 전기자동차에도 쓰입니다. 또한 란타넘의 발화 합금은 라이터에서 불꽃을 내는 부분을 만드는 데 쓰이고, 질 좋은 렌즈 제작에 사용되는 유리 제조나 형광물질에 사용되고 있습니다.
여타 희토류와 비교했을 때 란타넘은 그리 희소한 원소는 아닙니다. 란타넘은 희토류 금속 중에서는 세륨(Ce) 다음으로 많이 존재합니다. 다만 분리하고 추출하는 과정이 어렵기 때문에 귀하게 여겨지고 있습니다. 다음 이 시간에는 노벨 물리학상을 수상한 빌헬름 콘라트 뢴트겐의 이름을 딴 원소 ‘뢴트게늄(Rg, 원자번호 111번)’에 대한 이야기로 돌아오겠습니다.
출처> 누구나 쉽게 배우는 원소 (그림으로 배우는 118종 원소 이야기) /원소가 뭐길래 (일상 속 흥미진진한 화학 이야기) / Big Questions 118 원소 (사진으로 공감하는 원소의 모든 것)
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