Gold ( Au ), 79-금

 

지금까지 원소에 대한 화학산책은 주기율표의 3주기 마지막 원소인 아르곤(원자번호 18)까지 다루었으며 대충 원자번호 순으로 게재하였다. 아직도 100개 가까운 원소가 남아있는데, 4주기부터는 전이금속, 란탄족, 악티늄족 원소들이 들어있어 원자번호 순으로 원소를 소개한다면 너무 지루한 감이 있어서, 잠시 2011년 마지막 달에 소개하였으면 하는 몇 가지 원소들을 먼저 취급하고자 한다. 이의 첫 번째로 황금(黃金)이라고도 불리는 금을 소개한다.   금은 고대로부터 사람들이 가장 귀하게 여기고, 좋아하는 원소이다. 거의 천년 이상 동안 사람들은 연금술을 써서 금을 인공적으로 만들고 소유하려고 하였다. 오죽 사람들이 연금술에 몰두했으면 ‘금을 만들려는 협잡의 일에서 탈피하라’고 하였고, ‘금을 돌같이 보라’고 하였겠는가? 그런데 요즘 금값이 진짜 천정부지로 치솟고 있어서 이제는 어린이 돌 반지나 연인들의 커플링도 금으로 하기가 어렵게 되었다. 금은 장신구나 자산 투자에 쓰이는 용도 이외에도 치과, 전자공업, 의료 진단 및 치료 등 여러 분야에서 요긴하게 사용된다. 금의 특성, 생산과 회수, 이용 등에 대해 알아보기로 하자.   원자번호 79번, 금 금(金, gold)은 원자번호 79번의 원소로, 원소기호는 Au이다. 11족(1B 족)에서 구리(Cu), 은(Ag) 등과 함께 있다. 구리, 은, 금을 통틀어 구리족 원소라 하기도 하고 또 화폐 금속(coinage metal)이라고도 부르는데, 이들은 고대부터 자연에서 원소상태로 채취한 금속으로, 금화가 사용되기 전부터 화폐로 사용되었다. 특히 금은 인류 역사의 시작과 더불어 화폐 가치의 기준이 되어왔다. 우리가 수표 등에 돈의 액수를 적을 때, 금(金) XXX 원 이라 적는 것도 이를 보여주는 것이다.

 

원자번호 79번, 금.

금의 원소 정보.

 

 

금은 화학 반응성이 가장 작은 고체 원소 중의 하나이다. 공기나 물에 의해 부식되지 않고 원래의 상태를 유지한다. 또한 전성(두들겨 펴지기 쉬운 성질)과 연성(잡아 늘이기 쉬운 성질)이 매우 크기 때문에 (금속 원소 중에서 가장 크다), 얇은 박(箔, foil)이나 선(또는 실, wire)으로 용이하게 가공될 수 있다. 노란색과 붉은 색을 잘 반사하여 밝은 노란색을 띠므로 사람들이 좋아한다. 이런 이유로 석기시대 후반부터 사람들은 금을 가장 고귀한 금속으로 여기고 갖기를 원하였다. 금이 원소 중의 하나라는 사실이 알려지지 않은 시대에는, 값싼 금속이나 다른 물질로부터 금을 만들려는 연금술이 거의 1000년 이상 유행하였고, 일부 사람들은 실제로 금을 만들었다고 속임수를 쓰기도 하였다.   금은 자연상태에서 덩어리(괴금, 塊金)로 발견되기도 하지만, 대부분은 석영(quartz, SiO2) 또는 황화철(pyrite, FeS) 광맥에 작은 알갱이로 들어 있으며, 금광상이 풍화 침식되어 생긴 사금(沙金)으로 있다. 이들 금은 대부분 순금이 아니고 보통 6~10%의 은을 포함하는 금과 은의 합금이다. 은 함량이 20% 이상인 천연 금-은 합금을 일렉트럼(electrum)이라 하는데, 우리말로는 호박금(琥珀金)이라 부른다. 또한 텔루륨(Te) 등 다른 원소와의 화합물로 광석에 존재하기도 한다.   금은 고대부터 화폐로, 재산 축적의 수단으로, 장신구와 각종 예술품들을 만들거나 치장하는데 사용되어 왔다. 현대 과학∙기술 사회에서 금은 이들 외의 다른 여러 분야에서 중요하게 사용되고 있다. 치과에서는 치아의 보철에, 전자 공업에서는 전기가 흐르는 전선과 이들의 연결 부분에 사용되며, 또한 붉은색을 띠는 유리 제조, 각종 금 도금, 그리고 건물 유리창의 코팅 등에도 금이 사용된다. 심지어는 음식물에 금박을 넣어 장식하고 먹기도 한다. 그리고 금 나노입자는 생물학 연구, 의료 진단과 치료 등에 유용하게 사용될 것으로 기대된다. 어떤 금 화합물들은 루마티스 관절염 치료제로 사용된다.

 

 

금의 역사

금은 인류 역사의 시작과 더불어 화폐 가치의 기준이 되어왔다. 금이 금화로 사용되면서 금의 확보는 곧 부를 확보하는 것이 되었고, 인류는 더 많은 금을 얻기 위해 침략 전쟁을 벌이기도 했다.

투탕카멘. 고대 이집트 인들은 태양을 신으로 숭배하였으며, 금은 태양을 상징하는 것으로 여겼다. <출처: (CC)Bjørn Christian Tørrissen at Wikipedia.org>

 

 

금은 구리와 함께 인류가 맨 처음 발견하고 사용한 원소이다. 인류는 후기 석기 시대부터 금으로 다양한 장식품과 예술작품을 만들었는데, 지금까지 발굴되어 출토된 유물 중 가장 오래된 것은 기원전 5000 경에 만들어진 것이다. 고대 이집트 인들은 태양을 신으로 숭배하였으며, 금은 태양을 상징하는 것으로 여겨 이를 귀히 여겼다. 이들은 기원전 3600년경에 금 광석에서 금을 분리하여 제련하는 방법을 개발하였다. 메소포타미아 인들은 기원전 3000년경에 금으로 만든 투구를 사용하였고, 기원전 1350년에는 금의 순도를 측정하는 방법을 개발하였다. 기원전 650년경에 소아시아 반도의 리디아 왕국에서는 금 약 75%와 은 약 25%의 천연 합금을 사용한 최초의 금화가 만들어졌다. 금화는 이후 고대 그리스와 로마 등에서도 만들어 사용하였다.   금이 금화로 사용되면서 금의 확보는 곧 부를 확보하는 것이 되었다. 따라서 금을 값 싼 금속으로부터 인공적으로 만들고자 했던 연금술이 아랍 및 중세 유럽에서 크게 유행하게 되었다. 또한 금을 다른 지역에서 얻기 위해 침략 전쟁을 하기도 하였으며, 교역을 통해 확보하려는 노력도 하였다. 마르코폴로(Marco Polo, 1254~1324)의 동방 여행이나 콜럼버스의 항해도 동방의 금을 구하려는 목적이 컸다고 볼 수 있다.   아메리카 대륙의 발견과 탐사, 그리고 중∙남미 지역에 금 장식품이 많다는 소문은 곧 유럽이 이들 지역을 침략하는 것으로 연결되었다. 19세기에는 많은 양의 금 매장이 발견된 곳에는 모두 골드러시가 일어났는데, 미국 서부, 호주, 뉴질랜드, 오스트레일리아, 남아프리카, 캐나다 등이 대표적인 예이다. 우리나라에서도 1930년대에 대대적인 골드러시가 있었다.

 

 

금의 물리적 성질

금 원자는 모두 79개의 전자를 갖고 있으며, 이의 바닥 상태 전자배치는 [Xe]4f145d106s1이다. 금은 모든 금속 중에서 가장 전기음성적이며, 비금속인 탄소(C), 황(S), 셀레늄(Se), 아이오딘(I)과 비슷한 전기음성도를 갖는다. 전자친화도도 구리족 원소 중에서 가장 큰 값을 갖는다. 금은 노란색과 붉은색을 잘 반사한다. 이 때문에 금은 밝은 노란색을 띠며, 엷은 반투명 금박을 투과한 빛은 녹청색을 띤다. 또한 적외선도 잘 반사한다. 묽은 염화금(III) (AuCl3) 수용액에 환원제를 넣어 만든 금 콜로이드(나노입자) 용액은 입자 크기에 따라 붉은색에서 보라색까지 다양한 색깔을 나타낸다. 이중 가장 특징적인 것은 환원제로 염화주석(II) (SnCl2)를 사용할 때 얻어지는 자금(紫金, Purple of Cassius)으로, 이는 크랜베리 유리(Cranberry Glass: 보라 빛이 감도는 붉은색 유리)를 만드는데 사용된다.   금의 밀도는 19.30g/cm3로, 대표적인 무거운 금속인 납(밀도 11.36 g/cm3)보다도 월등히 더 크다. 금은 무르며, 전성과 연성이 금속 원소 중에서 가장 크다. 1g의 금으로 1m2 의 금박(두께는 52 nm로, 금 원자 약 230개 두께) 또는 3000 m의 금선(직경 4.7 μm)을 만들 수 있다. 구리나 은과 마찬가지로 전기전도도와 열전도도가 아주 크나, 구리족 원소 중에서는 Ag>Cu>Au 순으로 금이 가장 작다.

금 원소의 전자 배치. <출처: (CC)Pumbaa at Wikipedia.org>

 

자연 상태에서 금은 단 하나의 안정한 동위원소 197Au를 갖는다. 질량수가 169에서 205에 이르는 36가지의 방사성 금 동위원소들이 합성되었는데, 반감기가 가장 긴 것은 195Au (반감기 186.1일)이고, 가장 짧은 것은 171Au (반감기 30 μs)이다.   금의 화학적 성질 금은 높은 온도에서도 물이나 산소와 반응하지 않는다. 질산(HNO3), 염산(HCl), 황산(H2SO4)을 비롯한 대부분의 화학 약품에도 부식되지 않는다. 그러나 강한 산화제가 들어있는 진한 염산에는 녹는다. 예로, 진한 염산과 진한 질산이 3:1로 혼합된 용액에는 녹는데, 연금술사들은 금속의 왕인 금을 녹이는 이 용액을 왕수(aqua regia)라 불렀다.

 

금 합금은 금의 경도를 높이고 금속 성질을 변화시키는데 사용되는데, 보석 세팅이나 장식용으로 많이 사용되는 것도 대부분 순금보다는 금 합금이다.

근래에 일본 과학자들은 아세토나이트릴(CH3CN)에 염소(Cl2)와 염화삼메칠암모니움((CH3)3NHCl)을 녹인 용액이 왕수보다 금을 더 잘 녹인다는 사실을 알아내었다. 금은 알칼리성 사이안화염(청산염)에도 녹는데, 이 성질을 이용해서 금 광석에서 금을 녹여 회수한다.    금은 황(S)과 강한 결합을 한다. 티올(RSH, 알코올의 산소대신 황이 들어간 화합물)은 금에 잘 흡착된다. 따라서 티올을 이용하여 금 나노입자를 안정화시키고, 티올에 여러 기능성 분자를 결합시켜 다양한 유도체화된 금 나노입자를 만들 수 있다.   금은 여러 다른 금속과 합금을 잘 만든다. 금 합금은 금의 경도를 높이고 금속 성질을 변화시키는데 사용되는데, 합금되는 금속의 종류와 양을 달리하면 다양한 색깔의 금 합금을 얻을 수 있다. 보석 세팅이나 장식용으로 많이 사용되는 것도 대부분 순금보다는 금 합금이다. 또한 금이 수은과 합금을 형성하는 성질은 야금 과정에서 금을 회수하는데 이용되기도 한다.

 

 

금 화합물 금 화합물의 제조는 대부분 금을 왕수에 녹여 +3가 상태로 산화시키는 것에서 출발한다. 금을 녹인 용액을 농축시키면 클로로금산(chloroauric acid, HAuCl4)이 얻어진다.  Au + 4 HCl + 3 HNO3 → HAuCl4 + 3 NO2 + 3 H2O 또는 Au + 4 HCl + HNO3 → HAuCl4 + NO + 2 H2O   클로로금산은 전기분해법을 써서 높은 순도의 금을 생산할 때 전해질로 사용되며, 금 나노입자를 만드는 원료 물질로도 사용된다. HAuCl4를 가열하면 HCl을 내어놓고 금의 산화수가 +3인 염화금(III)이 된다. 염화금(III)의 분자식은 Au2Cl6이나, 보통 실험식인 AuCl3로 나타낸다. AuCl3는 높은 온도에서 금 분말에 염소 기체를 통과시켜 만들기도 한다.   HAuCl4  HCl + AuCl3 2 Au + 3Cl2 → 2 AuCl3   AuCl3는 물은 물론 에탄올에도 잘 녹으며, 가열하면 염화금(I) (AuCl)과 염소로 분해된다. AuCl은 420 oC 이상에서 AuCl3와 Au로 불균등화 반응을 한다.   3 AuCl → AuCl3 + 2 Au   AuCl3은 또한 여러 금 화합물을 만드는 출발 물질로 사용되는데, 예로, 사이안화포타슘(청산가리, KCN)과 반응하면 사이안화금(III)포타슘(Potassium Gold(III) Cyanide: K[Au(CN)4])을 생성한다. AuCl3은 여러 유기합성 반응에서 약한 루이스산 촉매로도 사용된다.   AuCl3 + 4 KCN → K[Au(CN)4] + 3 KCl   AuCl3 수용액에 수산화소듐(가성소다, NaOH)과 같은 염기를 넣으면 산화금(III)의 수화물 (Au2O3∙H2O)이 침전된다. 이 침전을 거르고 약하게 가열하면 산화금(III)(Au2O3)이 얻어지고, 이는 다시 금속 금과 산소로 분해된다. 산화금(III)은 붉은색의 크랜베리 유리를 만드는데 사용된다.   사이안화금(I)포타슘 (Potassium Gold(I) Cyanide: K[Au(CN)2])을 청화금(靑化金) 또는 PGC나 GPC라 하는데, 금의 산화수가 +1인 이 금 착화합물은 사이안화포타슘(청산가리: KCN) 수용액에서 금을 전기 용해시켜 만들며, 금의 야금 또는 회수 과정에서도 얻어진다. K[Au(CN)2]은 백색 고체로 물에 잘 녹으며, 무게의 68%가 금인데, 년간 100톤 이상이 생산되어 금 도금 등에 사용된다.

 

 

금 나노입자

직경이 100nm 이하인 금 입자가 물에 분산되어 있는 것이 콜로이드성 금인데, 최근에는 이를 금 나노입자라 부른다. 이 분산 용액은 입자의 크기에 따라 다른 색을 띠는데, 20nm 정도의 크기는 붉은색이며 크기가 클수록 단파장의 색을 낸다. 오래 전부터 산화금을 사용하여 만든 붉은색 유리도 사실은 유리의 제조 과정에서 균일한 크기의 금 나노입자가 생성되기 때문이며, 자금(紫金)도 금 나노입자이다.   가장 간단한 금 나노입자 제조방법은 HAuCl4 용액에 환원제를 넣어 +3가 상태의 금을 금속으로 환원시키는 것인데, 이때 만들어진 나노입자들이 엉겨 붙지 않도록 입자 표면에 흡착되는 안정제를 첨가한다. 환원제로 시트르산 이온(citrate ion)을 사용하면, 직경이 10-20 nm로 거의 균일한 크기의 금 나노입자가 만들어지는데, 이때 시트르산 이온은 환원제와 안정제로 모두 작용한다. HAuCl4와 시트르산의 비율을 조절하면 크기가 다른 금 나노입자를 얻을 수 있다. 환원제, 안정제, 그리고 분산제를 달리하여 여러 크기의 금 나노입자를 만드는 방법들이 고안되어 사용되고 있다.

금 나노입자 용액의 색은 입자 크기에 따라 달라진다. <출처: Aleksandar Kondinski at Wikipedia.org>

 

티올 화합물은 금에 잘 흡착된다. 단백질에는 보통 아미노산 시스테인(cysteine)에서 나온 티올기(-SH 기)가 있으므로, 금이 잘 흡착된다. 한편, 금 나노입자에 기능기가 부착된 티올 화합물을 흡착시키면 그 기능기가 부착된 금 나노입자가 얻어진다. 과학자들은 금 나노입자에 항암제 등 약물을 부착시켜 이를 약물 운반제로 이용하거나, 특정 항체를 부착시켜 세포 표면에서 항원을 검출하는데 사용하는 연구를 하고 있다. 또한 금 나노입자와 이의 유도체는 생물 시료의 전자현미경 사진에서 명암 대비를 높이는데 많이 사용되어 왔으며, 루마티스 관절염의 치료제로 효능이 있음이 밝혀졌고, 치매 치료에도 사용될 가능성을 보여주고 있다.

 

 

금의 생산과 회수

괴금. <출처: (CC)Rob Lavinsky at Wikipedia.org>

산금. <출처: (CC)Rob Lavinsky at Wikipedia.org>

사금.

 

 

금은 덩어리 상태의 괴금(塊金), 금 광상에 자연금 또는 은과의 합금(일렉트럼) 형태의 미립자로 있는 산금(山金), 금 광상의 풍화 잔해물인 강 모래 등에 미립자로 들어있는 사금(沙金) 등 여러 형태로 존재한다.   전통적으로는 사금에서 모래(비중, 약 2.5g/cm3)와 금(비중 19.3g/cm3)의 비중 차이를 이용하여 금을 채취하여 왔다. 사금이 거의 고갈된 지금은 주로 금이 들어있는 암석(보통 5~15 ppm의 금 함유)을 채광하여, 이를 고운 가루로 부순 후 금을 추출해 낸다. 금의 추출에는 사이안화 법과 수은 아말감 법이 가장 많이 이용된다. 사이안화 법은 공기를 불어 넣으면서 묽은 사이안화소듐(청산나트륨, NaCN)이나 사이안화포타슘(청산가리, KCN) 용액으로 금을 녹여 낸 다음 아연(Zn)을 넣어 금을 침전시키는 것이다.   4 Au + 8 NaCN + O2 + 2 H2O → 4 Na[Au(CN)2] + 4 NaOH  4 Na[Au(CN)2] + 2 Zn → 2 Na2[Zn(CN)4] + 4 Au   아말감 법에서는 금이 수은과 쉽게 합금을 만드는 것을 이용하는 것으로, 금 아말감에서 수은을 증류하면 금이 얻어진다. 그러나 금의 회수율이 40~70%로 낮은 단점이 있다. 이미 사용한 금이나 폐기된 전자제품에서 금을 회수하는데도 같은 방법을 사용할 수 있다. 위의 방법을 써서 추출하거나 회수한 금은 보통 순도가 85~98%이다. 이들을 정제하여 높은 순도의 금을 얻기 위해서는 습식 공정(Wohlwill process)인 전기분해 과정을 거치거나, 건식 공정(Miller process)인 용융 상태에서 염소가스를 사용하는 방법을 거친다. 습식 공정에서는 보다 높은 순도(99.99%)의 금이 얻어지나 소규모 생산만 가능한 반면, 건식 공정은 대규모 생산이 가능하나 생산된 금의 순도가 99.95% 정도로 습식 공정에 비해 낮다. 이들 방법 이외에도 회수된 금을 왕수에 녹이고, 고온에서 아황산가스(SO2)로 금을 선택적으로 환원시키는 방법도 사용된다.   바닷물에도 금이 들어 있는데, 그 농도는 바다에 따라 다르다. 현재의 평균 추정 농도는 1 km3당 10~30 g으로, 바닷물 전체에 녹아있는 양은 대략 15,000톤으로 어림된다. 그러나 과거에는 이보다 수천 배에서 수만 배 이상 높게 보고되었다. 이 때문에 여러 사람들이 바닷물에 녹아있는 금을 회수하려고 하였으며, 프리츠 하버(Fritz Haber, 1868~1934)도 제1차 세계대전 후 조국 독일의 전쟁 배상금을 마련하려고 이에 대한 연구를 하였다. 그러나 이들 시도는 바닷물에 들어있는 금의 실제 농도가 보고된 것보다 너무 낮아 모두 실패하였다. 현대에는 핵반응에 의해 금을 만들 수는 있으나, 예측할 수 있는 미래에 이 방법이 경제성이 있을 것으로는 여겨지지 않는다.   지금까지 채광된 금은 약 16.5 만 톤이고, 이중 약 85%는 현재 활용할 수 있는 상태로 있을 것으로 추정된다. 1830년 이전의 세계 전체 금 보유량의 상당 부분은 고대 문명 (특히 중∙남미 문명)에서 온 것이고, 새로운 금 생산은 연간 12 톤에 불과하였다. 이후 시베리아에서 금이 채광되기 시작하고, 호주, 미국, 캐나다 등에서의 골드러시로 금 생산이 크게 증가하였다. 현재 연간 금 생산량은 2260톤(2008년 기준)이다. 1905년 이래 남아프리카가 최대 금 생산국이었으나, 2007년부터는 중국이 최대 생산국이 되었다.

 

 

금의 거래 단위와 순도

1960년~2011년의 금값 변동 추이. 1980년에는 금값이 1 트로이 온스당 미화 2395 달러에 달하기도 하였다. 검은 색은 단순 가격, 붉은 색은 물가 상승률을 조정한 가격.

금의 국제적 거래 단위는 트로이 온스(troy ounce)인데, 1 트로이 온스는 31.1034768g이다. 이는 보통 사용하는 무게 단위인 1 온스(ounce, oz: 28.3495g)와는 다르다.  국내에서 보통 거래 단위로 사용되는 1돈은 3.75g이니, 1 트로이 온스는 8.294돈이다. 이 글을 마무리할 당시(2011년 11월 29일)의 국제 순금 가격은 1 트로이 온스당 미화 1707.7달러이고, 환율은 미화 1 달러당 1152.4원이다. 따라서 1돈 당 국제 순금 시세는 원화로 237,300원이 된다.   순금은 무르고 비싸기 때문에 보통 합금으로 경도가 높으면서 저렴한 제품을 만든다. 금 합금의 가격은 거의 전적으로 이의 금 함량에 따라 결정된다. 금 합금에서 금 함량을 나타내는 것이 캐럿(carat: K)이다. 순금을 24K로 하고, 합금에 들어있는 순금의 무게 비로 캐럿(K)을 정하는데, 합금 속의 순금 무게를 합금 전체 무게로 나누고 24를 곱하면 캐럿이 얻어진다. 따라서 18K 금은 순금 함량이 75%이고, 14K금의 순금 함량은 58.3%이다.

 

보통 금화는 21.6K(금 함량 90%), 치과 보철은 20~22K(금 함량 83.3~91.7%), 장신구는 18K(금 함량 75%), 금 펜촉은 14K(금 함량 58.3%) 금을 사용한다. 캐럿은 보석의 무게를 나타내는데 쓰이기도 하는데, 이 경우에는 1캐럿이 0.200g이다.    금의 합금에 사용되는 금속은 주로 은(Ag), 구리(cu), 아연(Zn), 니켈(Ni)이다. 이들 합금 재료의 종류와 함량에 따라 금의 색깔이 달라지는데, 황색금(yellow gold)은 구리, 은, 아연을, 백색금(white gold, 원소인 백금(Pt)이 아님)은 니켈, 구리, 아연을, 녹색금(green gold)은 은과 소량의 구리를 넣은 것이다.     금의 소비와 산업적 이용 연간 생산된 금의 약 50%는 보석과 장신구로, 40%는 투자용으로 사용되며, 나머지 10%가 산업용으로 이용된다. 세계에서 금을 가장 많이 소비하는 나라는 인도인데, 연간 800톤을 주로 장신구 제조에 소비하고, 이중 400톤을 수입에 의존한다. 다음은 중국으로 약 400톤을 장신구 제조에 소비한다. 우리나라의 장신구용 금 소비량은 년간 20톤 미만이다.   금은 좋은 전기 전도체이고 부식성이 없기 때문에 전자제품의 도선, 도선 연결 부품, 집적회로 등에 많이 사용된다. 전기전도도로만 따지면, 은과 구리가 금보다 약 30% 더 좋으나, 금은 공기 중에서 부식되지 않기 때문에 공기에 노출되는 부분에는 대부분 금을 사용한다. 폐 전자제품에서 금을 회수하려는 것은 이들 금을 회수하겠다는 것이다.

 

골드바. 투자용으로 사용되는 금. <출처: gettyimages>

집적회로에 사용된 금. 금은 좋은 전기 전도체이고 부식성이 없기 때문에 집적회로 등에 많이 사용된다.

 

 

금은 적외선, 가시광선, 마이크로파 등의 전자파를 잘 반사한다. 이 때문에 인공위성과 우주인 복장의 보호 코팅에 사용되며, 고층 건물 유리창의 코팅에도 사용된다. 또 고급 CD의 반사판으로 사용되며, 플라스틱, 장신구, 식기 등 여러 물건의 표면 도금에도 이용된다. 자수(刺繡)에 금실을 사용하기도 하며, 작은 금박 조각으로 음식물을 장식하기도 한다. 금 나노입자와 산화금은 크랜베리 유리의 색을 내는데 사용된다.   앞서 언급하였듯이 금 나노입자는 의료 진단과 생물 및 의학 연구에 광범위하게 사용되며, 반감기가 2.7일인 198Au는 전립선 암 등의 영상 촬영과 치료에 이용된다. 또한 금-황 결합을 갖는 여러 화합물들에서 소염 성질이 발견되어, 루마티스성 관절염 치료제로 사용되는데, 금티오말산 이소듐(disodium aurothiomalate: AuSCH(CO2Na)CH2CO2Na), 금티오말산 소듐(sodium aurothiomalate), 금티오글루코오스(aurothioglucose: AuSC6H11O5), 오라노핀(auronofin) 등이 그 예이다.   금의 독성 순수한 금은 독성이 없고 섭취해도 해가 없으나, 일부 사람들에게는 접촉 알레르기 현상이 나타나기도 한다. 금 원소와 달리, 금 이온은 독성이 있다. 염화금(I)은 피부와 눈에 염증을 일으킬 수 있고, 콩팥 기능을 손상시키고 백혈구 수를 감소시킨다. 전기 도금에 사용되는 금 사이안화물(청화금)은 금 이온뿐만 아니라 사이안산 이온(청산 이온, CN-)의 강한 독성이 더 문제가 된다. 금 이온의 독성에도 불구하고, 금을 식품에 첨가해도 되는 것은, 섭취한 금속 금이 체내에서 금 이온으로 전환되지 않기 때문이다.

 

 

1. 수치로 보는 금

   금의 표준원자량은 196.967g/mol이다. 원자의 전자배치는 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p⁶4f¹⁴5d¹⁰6s¹([Xe]4f¹⁴5d¹⁰6s¹)이며, 화합물에서의 주된 산화수는 +3, +1이다. 지각 암석에서 존재비는 0.004ppm이고, 바닷물에는 0.01~0.03ppt(parts per trillion: 1 ppt는 1조(10¹²)분의 1)의 농도로 들어있다. 녹는점은 1064.18^oC 이고, 끓는점은 2856^oC이다. 녹음열과 증발열은 각각 12.55kJ/mol과 324kJ/mol이다. 첫 번째와 두 번째 이온화 에너지는 각각 890.1과 1980kJ/mol이다. 폴링의 전기음성도는 2.54(비교: C, 2.55; S, 2.58; Se, 2.55; I, 2.66)이고, 전자 친화도는 222.8kJ/mol(비교: Cu, 119.2kJ/mol; Ag, 125.6kJ/mol)이다. 20^oC에서 전기전도도는 4.26x10⁷S∙m^-1(비저항은 23.5nΩ∙m)이고, 열전도율은 318W∙m^-1∙K^-1이다. 자연 상태의 동위원소는 ¹⁹⁷Au(100%)이다.

 

 

 

글 박준우 / 이화여대 명예교수(화학)

서울대학교 화학과를 졸업하고 템플대학교에서 박사학위를 받았다. 오랫동안 이화여대에서 화학을 연구하고 가르쳤다. 저서로 [인간과 사회와 함께한 과학기술 발전의 발자취]와 [아나스타스가 들려주는 녹색화학 이야기] 등이 있고, 역서로 [젊은 과학도에 드리는 조언] 등이 있다.

발행일  2011.12.07

Gold

Atomic Weight		196.96655
Density		19.3 g/cm3
Melting Point		1064.18 °C
Boiling Point		2856 °C
Full technical data

Gold is one of the few elements you can find just lying on the ground. This one-ounce nugget of pure gold was found in Alaska in 1890 by Hogamorth Marion, while on a trip to sell shoes to Eskimos. Seriously.

Technical data for Gold Click any property name to see plots of that property for all the elements. Overview Name Gold Symbol Au Atomic Number 79 Atomic Weight 196.96655 Density 19.3 g/cm3 Melting Point 1064.18 °C Boiling Point 2856 °C Thermal properties Phase Solid Melting Point 1064.18 °C Boiling Point 2856 °C Absolute Melting Point 1337.33 K Absolute Boiling Point 3129 K Critical Pressure N/A Critical Temperature N/A Heat of Fusion 12.5 kJ/mol Heat of Vaporization 330 kJ/mol Heat of Combustion N/A Specific Heat 129.1 J/(kg K)[note] Adiabatic Index N/A Neel Point N/A Thermal Conductivity 320 W/(m K) Thermal Expansion 0.0000142 K-1 Bulk physical properties Density 19.3 g/cm3 Density (Liquid) 17.31 g/cm3 Molar Volume 0.00001021 Brinell Hardness 2450 MPa Mohs Hardness 2.5 MPa Vickers Hardness 216 MPa Bulk Modulus 220 GPa Shear Modulus 27 GPa Young Modulus 78 GPa Poisson Ratio 0.44 Refractive Index N/A Speed of Sound 1740 m/s Thermal Conductivity 320 W/(m K) Thermal Expansion 0.0000142 K-1 Reactivity Valence 5 Electronegativity 2.54 ElectronAffinity 222.8 kJ/mol Ionization Energies 890.1, 1980 kJ/mol Health and Safety Autoignition Point N/A Flashpoint N/A Heat of Combustion N/A DOT Hazard Class N/A DOT Numbers N/A EU Number N/A NFPA Fire Rating 0 NFPA Hazards N/A NFPA Health Rating 2 NFPA Reactivity Rating 0 RTECS Number RTECSMD5070000 NFPA Label Classifications Alternate Names Aurum Names of Allotropes None Block d Group 11 Period 6 Electron Configuration [Xe]4f145d106s1 Color Gold Discovery 2500 BC Gas phase N/A CAS Number CAS7440-57-5 CID Number CID23985 Gmelin Number N/A NSC Number N/A RTECS Number RTECSMD5070000 Electrical properties Electrical Type Conductor Electrical Conductivity 4.5×107 S/m Resistivity 2.2×10-8 m Ω Superconducting Point N/A Magnetic properties Magnetic Type Diamagnetic Curie Point N/A Mass Magnetic Susceptibility -1.78×10-9 Molar Magnetic Susceptibility -3.51×10-10 Volume Magnetic Susceptibility -0.0000344 Abundances % in Universe 6×10-8% % in Sun 1×10-7% % in Meteorites 0.000017% % in Earth's Crust 3.1×10-7% % in Oceans 5×10-9% % in Humans 0.00001% Atomic dimensions and structure Atomic Radius 174 pm Covalent Radius 144 pm Van der Waals Radius 166 pm Crystal Structure Face Centered Cubic Lattice Angles π/2, π/2, π/2 Lattice Constants 407.82, 407.82, 407.82 pm Space Group Name Fm_ 3m Space Group Number 225 Nuclear Properties Half-Life Stable Lifetime Stable Decay Mode N/A Quantum Numbers 2S1/2 Neutron Cross Section 98.7 Neutron Mass Absorption 0.017 Known Isotopes 169Au, 170Au, 171Au, 172Au, 173Au, 174Au, 175Au, 176Au, 177Au, 178Au, 179Au, 180Au, 181Au, 182Au, 183Au, 184Au, 185Au, 186Au, 187Au, 188Au, 189Au, 190Au, 191Au, 192Au, 193Au, 194Au, 195Au, 196Au, 197Au, 198Au, 199Au, 200Au, 201Au, 202Au, 203Au, 204Au, 205Au Stable Isotopes 197Au Isotopic Abundances 197Au 100%

Notes on the properties of Gold:

Specific Heat: Value given for solid phase.

Up to date, curated data provided by Mathematica's ElementData function from Wolfram Research, Inc.