9. 플루오르 F
Fluorine
| 라틴어의 flou(흐르다)에서 유래. 플루오르 광석의 형석이 용광로의 찌꺼기를 흐르기 쉽게 하기 때문이다. |
규소의 단결정을 녹일 때에는 흔히 플루오르화 수소산에 질산을 가해서 썼다. 고무 장갑을 끼고 조심스럽게 했으며, 조금이라도 손에 묻으면 손에 묻었던 시간만큼 수도물로 손을 씻어야 한다고 말했다.
플루오르화 수소산(hydrofluoric acid)은 웬만한 것을 침식할 만큼 반응성이 강한 산으로, 유리 그릇은 쓰지 못한다. 이 성질을 이용하여 유리를 젖유리로 만들거나 비이커에 눈금을 새기거나 하는데 사용할 정도이다.
플루오르는 염소 등과 같은 주기율표 7B 족의 할로겐(halogen, 鹽素族 )족이라 불리는 원소로서, 결코 지상에 적은 원소는 아니다. 그러나 이 플루오르가 단체로서 추출되어 발견된 것은 다른 할로겐족에 비교하여 훨씬 뒤의 일이었다.
할로겐족은 하나의 전자를 얻으면 가장 바깥 전자껍질이 채워져서 [가장 바깥 전자껍질이 영족 기체와 같이 안정화된 전자배치] 안정하게 되므로 다른 원자의 전자를 끌어당기는 힘(전기 음성도 Electronegativity, 電氣陰性度 라 한다.)이 강한데, 플루오르는 특히 이 힘이 강하다. 그 때문에 매우 반응성이 강하다.
이 반응성의 세기 때문에 플루오르의 발견은 도리어 늦어졌던 것이다. 원소의 발견에 얽힌 이야기에는 에피소드와 희극이 많으나 플루오르 발견 이야기는 바로 비극이었다. 영국의 데이비(Davy, Humphrey 1778.12.17 ~ 1829.5.29 화학자.) 라고 하면 칼륨 등 수 많은 원소를 단리(: isolation)한 화학의 도사이지만 플루오르에는 도전하여 패하고 말았다. 플루오르가 백금 그릇을 파괴했기 때문에 플루오르를 빨아들여 그는 생명을 잃고 말았다. 프랑스의 대 화학자 게이 뤼삭(Gay-Lussac, Joseph Louis 1778. 12. 6 ~ 1850. 05. 09.)도 병에 걸렸고 그 밖에도 많은 희생자가 나왔다.
가까스로 1886년에 프랑스의 모아상(Moissan, Ferdinand Frederic Henri 1852. 9. 28 ~ 1907. 2. 20. 화학자. 1906년 노벨 화학상.)이 단리에 성공했다. 그는 플루오르화 수소 HF를 백금 그릇 속에서 전기분해를 하여 투명한 형석( 螢石 : fluorite) 결정을 도려낸 그릇 속에서 근소한 기체로서 추출했다. 이것이 플루오르 기체였다. 이 실험으로 모아상은 금보다도 훨씬 값비싼 백금을 대량으로 소비했다고 한다. 백금도 침식하는 플루오르가 아니고서는 불가능한 이야기다.
오늘날 우리는 거의 모든 원소를 단체()의 형태로 손에 넣을 수 있으나 그 하나하나 뒤에는 냉엄한 역사가 숨겨져 있다는 사실을 잊어서는 안될 것이다.
이 원소는 그 반응성이 강하므로 화합물 따위를 만들지 않는 것으로 생각되어 왔던 영족 기체와도 화합한다는 놀라운 사실을 이 책에서 다시 접하게 된다.
**형석(FIuorite, CaF₂)**은 칼슘과 플루오르로 이루어진 광물로, 일반적으로 투명하거나 다양한 색을 띨 수 있는 결정 구조를 가진 광물입니다. 형석은 플루오르화 수소산을 만드는 데 중요한 원료로 사용되며, **용융 소금 전해(Molten Salt Electrolysis)**를 통해 순수한 플루오르를 추출하는 과정에서 사용됩니다.
형석은 투명하거나 연한 색부터 보라색, 녹색, 파란색, 노란색 등 다양한 색상으로 나타날 수 있으며, 투명한 형석은 보석으로도 사용되기도 합니다. 형석의 특성 중 하나는 **형광(Fluorescence)**으로, 특정 파장의 자외선을 받으면 형석이 밝게 빛나는 성질을 가지고 있습니다. 이러한 성질로 인해 형석의 이름도 형광에서 유래되었습니다.
모아상(Moissan)의 실험에서는 플루오르화 수소를 형석 결정을 녹이는 과정에서 생성하였으며, 이를 전기분해하여 순수한 플루오르 기체를 추출했습니다.
