환경유해물질 납 및 그 화합물 - 1. 성상 및 화합물종류
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성상
및 화합물종류
(1) 원자의 성상
화학식 : Pb(원자량 : 207.19), 비중: 11.3437(16℃), 융점: 327.4, 비점: 1,750oC,
색상: 미색, 결정: 등축결정, 용해성: 질산과 진한 발열황산에 용해.
(2) 특성
창백색의 부드러운 금속으로 절삭면은 광택이 있다. 공기 중에서는 신속히 산화막을 생성하며 연색이 된다. 가열하면 산화되며, 이산화납(황색),
삼산화납(등색)을 거쳐 사산화납(적색)이 된다. 화합물은 1, 2, 3, 4가가 있으며, 4가보다 2가가 안정하다. 할로겐원소와는 잘 반응하지만
묽은 산에는 잘 녹지 않는다.
(3) 제법
납광석을 용광로에서 용련하여 조연을 만들고, 이 조연을 전해정제하여 전기연을 제조하는 습식법(전해법)과 용융해서 정제하는 건식법이 있다.
(가) 제련 : 납광석을 용광로제련에 적합하도록 괴상으로 만들고 그 용광로에 넣어 드와잇로이드식 소결로에서 2회 소결함으로써 유해한 이온을
제거한다. 이 소결로에 연료와 코우크스, 용제로서 석회석, 설철(屑鐵)을 가하여 용광로에 투입하고 옆에서 송풍하여 제련한다. 최근에는 대신
따이란드신다-또는 동제련의 용광로 등을 이용해서 효율을 높이고 있다.
(나) 정제
1) 습식법(전해정제) : 제련공정에서 얻어진 조연을 재용해하여 주형으로 주입해 양극으로 하고, 순납을 음극에 이용, 규소불소화수소산액을
전해액으로 전해 정제한다. 이 방법의 특징은 금, 은, 비스무스 등을 양극 슬라임으로 하면 동시에 99.99% 순도의 납이 음극에 석출된다.
이 때 불순물인 주석이 납과 함께 음극으로 석출되기 쉬우므로 주석이 많이 포함되는 경우에는 미리 건식 정련법으로 제거해 두지 않으면 안된다.
또 양극 슬라임을 용전로로 납을 가하여 용융하고, 회취법에 걸면, PbO에 비스무스가 농축되므로 이 PbO에서 비스무스가 회수된다.
2) 건식법 : 건식법은 비스무스를 함유하지 않는 광석에 한하여 행하여진다. 조연을 용융과에 투입하여 용해하고, 교반하면서 유황을 첨가해서
구리, 안티몬 등의 불순물을 제거한다. 이어서 하리스법에 의해 주석, 안티몬, 비소를 제거한 후, 아연을 투입 교반하면 납중의 금, 은,
동 등이 아연과 함께 부재로 되어 분리된다. 이 기작을 2∼3회 반복한 후 정제로로 옮겨 아연을 증발시키면 99.9%의 고순도의 납이 굳어진다.
(4) 주요 납화합물
표 1.2.1. 주요 납 화합물
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화 합 물
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화 학 식
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주 용 도
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비 고
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일산화납
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PbO
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납유리, 연유, 금속접착제, 착색제, 축전지, 의약, 회반죽, 고무가황촉진제.
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황등색분말, 공기중에서 가열하면 Pb3O4가 됨
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이산화납
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PbO2
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납전지 전극판, 산화제, 안료원료
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가열에 의하여 Pb3O4를 거쳐 PbO가 되는 갈색분말
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사산화삼납
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Pb3O4
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안료, 납전지극판, 의약, 도료, 유약, 연유리, 성냥
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적색분말로 500℃이상 가열하면 분해
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염화납
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PbCl2
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크롬산납안료, 분석시약, 유기합성시약
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수난용성의 백색 결정
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황화납
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PbS
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유약, 반도체, 금속납제조
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수불용성의 흑색 분말
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질산납
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Pb(NO3)2
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성냥, 폭약, 방부제, 날염, 매염제, 안료, 연화합물의 원료
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무색의 결정
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염기성탄산납
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(PbCO3)2· Pb(OH)2
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유약, 페인트용안료, 회구, 의약, 염안정제, 시멘트용
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420℃에서 분해하는 백색안료
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황산납
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PbSO4
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유약, 촉매, 페인트용안료, 고무배합제, 염안정제, 전지
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물에 거의 불용인 백색분말
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초산납
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(CH3COO)Pb2·3H2O
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납도금, 촉매, 염색, 방수, 니스, 납염의 원료, 시약
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초산냄새가 나는 백색결정으로 200℃이상에서 분해됨. 물에 용해
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크롬산납
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PbCrO4
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안료, 도료, 잉크, 시약
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황색분말
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티오시안산납
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Pb(SCN)2
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염색, 안전성냥
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무연분말, 납의 독성이 중심이라고 생각됨
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납산칼슘
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Ca2PbO4
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산화제, 불꽃놀이, 성냥, 유리, 축전지 제조
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녹색의 결정성 분말, 유기물과 접촉하면 발화의 위험있음
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(5) 용도
o 단체(單體) : 피복재(전선, 납관, 화학반응용기의 내장, 탱크의 내장)
o 합금 : 활자용합금(납-주석-안티몬계), 축수합금(납-동계), 저융점합금, 특수황동
o 화합물 : Anti-knock제(내폭제)(4알킬납)
o 기타 : 축전지의 극판, 크리스탈유리, 염화비닐 안정제, 안료(페인트, 그림도구, 고무의 착색, 도기의 유약), 농약, 살충제, 방사선
차폐재, 탄환
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