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붕소

붕소는 원자번호 5, 원소 기호 B인 화학 원소다. 주기율표에서 2주기, 13족, p 블록에 위치한다. 실온에서의 기준 상태는 고체이며 전자 배치는 [He] 2s2 2p1이다.

원자번호5

표준 원자량[10.806, 10.821]

족13

주기2

블록p

전자 배치[He] 2s2 2p1

전자 구조

화학적 성질을 결정하는 요인

13족 원자는 바깥 s와 p 부분껍질에 세 개의 원자가 전자를 가진다. 원자 크기와 금속성이 아래로 갈수록 증가하면서 공유 결합과 양의 산화 상태 사이의 균형도 달라진다.

붕소는 13족을 하나의 균일한 화학 계열로 보기보다 바로 위와 아래의 원소와 비교할 때 성질을 더 잘 이해할 수 있다.

화학적 형태

화합물, 이온과 물질

13족 화학에는 산화물, 할로젠화물과 공유 결합 또는 이온성 화합물이 포함된다. 가벼운 원소는 공유 결합 성격이 강하고, 무거운 원소로 갈수록 금속성이 커진다.

물리적 거동

상태와 상전이

실온에서의 기준 상태는 고체이다. 제시된 밀도는 2.34g/cm³이다. 녹는점은 2 365 K (2 092 °C), 끓는점은 4 200 K (3 927 °C)이다. 압력, 순도와 결정 구조에 따라 실제 측정되는 물리적 성질은 달라질 수 있다.

존재와 활용

붕소는 어디에서 발견되고 어떻게 쓰이는가

실제 활용에서 붕소는 붕규산 유리 · 유리 섬유 · 식물 영양 같은 분야와 관련된다. 어떤 경우에는 원소 자체가 아니라 특정 화합물, 합금 또는 동위원소의 성질을 이용한다.

실제 활용

실제 사용 사례

붕규산 유리

붕소를 포함한 유리는 열팽창이 작아 급격한 온도 변화에 잘 견디며, 이것이 붕규산 유리의 중요한 특징이다.

유리 섬유

붕소는 유리 조성이나 섬유에 첨가되어 열적, 기계적 또는 화학적 성질을 조절한다.

식물 영양

붕소는 식물 생장에 필요하며 식물이 흡수할 수 있는 화합물 형태로 공급된다.

주기율표상의 위치

이웃 원소가 알려 주는 것

붕소는 2주기 13족에 있다. 여기 표시된 주변 원소에는 탄소, 알루미늄, 규소 등이 있다. 이 위치 관계를 이용하면 원자 크기, 이온화 에너지와 결합 성향이 주기율표에서 어떻게 변하는지 비교할 수 있다.

참고 데이터

물리적·원자적 성질

분류준금속

실온에서의 상태고체

전자 껍질2 · 3

밀도2.34g/cm³

녹는점2 365 K (2 092 °C)

끓는점4 200 K (3 927 °C)

폴링 전기음성도2.04

1차 이온화 에너지800.6 kJ/mol

전자 친화도26.99 kJ/mol

값은 해당되는 경우 원소 자체 또는 중성 원자를 기준으로 한다. 물리적 데이터는 동소체, 압력과 측정 조건에 따라 달라질 수 있다.

역사

발견과 확인

붕소의 발견은 Joseph Louis Gay-Lussac와 관련되어 있다. 원소의 인식, 순수한 시료의 분리, 현대적인 원자번호의 부여는 반드시 같은 시기에 이루어진 것은 아니다.

동위원소와 원자량

동위원소 조성이 수치에 미치는 영향

표준 원자량은 [10.806, 10.821]의 범위로 제시된다. 자연 시료마다 동위원소 비율이 조금씩 달라질 수 있으므로 하나의 고정된 소수값만으로는 실제 변이를 나타내기 어렵다.

붕소는 적어도 하나의 안정 동위원소가 있다. 동위원소는 양성자 수가 같아 같은 원소이지만 중성자 수와 원자 질량이 서로 다르다.

안전

취급과 노출

붕소의 위험성은 화학적 형태, 노출량과 노출 경로에 따라 달라진다. 순수한 원소, 이온과 화합물은 생물학적·환경적 영향이 크게 다를 수 있으므로 실제 취급 물질의 안전 자료를 확인해야 한다.