비스무트

비스무트
번호	83

개요

주기율표 15족 6주기 속하는 전이후 금속 원소로, 원소기호 Bi 원자번호는 83이다. 창연으로도 불린다.

동위 원소

자연계에서는 비스무트-209가 100% 존재하고, 나머지 Bi-210, 211, 212, 214, 215가 극미량 존재한다. 극미량 존재하는 동위체는 반감기가 짧아 잠깐 존재하므로 사실상 무시되도 좋다. 비스무트-209는 우라늄-238의 붕괴 생성물인 탈륨-210의 중성자 방출을 통해 생성된 탈륨-209에서 생성된다.

비스무트는 알파 붕괴를 하며 3.137 MeV의 에너지를 내뿜고 탈륨으로 붕괴한다. 하지만 비스무트-209는 반감기가 2.01*10^19년이며, 반감기가 사실상 영원하기 때문에 방사선의 위험이 전혀 없다. 또한 우주의 나이의 14억 2000만배(태양계 나이의 44억 3000만배)나 되는 긴 반감기 덕분에 사실상 안정 동위 원소로 분류된다. 따라서 화학에서는 비스무트까지 안정 동위체로 분류된다. (물론 물리학에서는 납까지 안정 동위체로 분류된다.)

또한 원자량이 199를 넘어가는 동위체들 중에서 유일하게 비스무트-209는 자연계에 방출되어 해를 끼치지 않는 유일한 동위 원소이다. 이는 비스무트-209가 안정하여 방사선도 내뿜지 않으며, 독성도 없기 때문이다. 수은, 탈륨, 납은 독성이 강하고, 폴로늄부터는 방사성 동위 원소이므로 방사선을 내뿜어 위험하다. 우라늄과 토륨은 방사성 동위 원소이지만, 방사선은 약하지만 그 자체에 독성이 있다.

자연계에 존재량

비스무트는 독성이 없으므로 여러 산업에서 많이 이용되고 있지만, 자연계에서는 지각에 함유량이 48ppb로, 금의 12배, 은의 60%의 양에 불과한 희귀성 원소이다.

연간 1만톤이 생산되며 순수한 광석으로 채굴할 때도 있지만, 대부분 아연, 납, 구리 등의 광석들을 재련할 때 나오는 부산물로 채취되며, 용도는 늘어나고 있지만, 비교적 희귀하므로 가격이 상승하는 자원이다.

성질

비스무트는 고체보다 액체가 밀도가 더 높다. 열 전도성이 수은 다음으로 2번째로 낮고, 모든 원소들 중 반자성이 가장 뛰어나다.

녹는점은 271.5도, 끓는점은 1564도이다. 밀도는 9.8g/cm^3이다.

용도

비스무트는 독성이 없고 전성과 연성이 뛰어나 다양한 산업에 이용된다.

주물 공장에서의 합금 용도, 친환경 합금 재료, 소방 장비, 무게 추 등에도 이용되며, 의약품에도 이용된다. 이는 비스무트가 독성이 없다는 가장 큰 장점 때문이다.

다만 희귀 금속이므로 매장량이 적다는 문제가 있다.