붕소(Boron), 보론, 역사, 용도, 추출, 인체의 필요성

붕소(Boron)

붕소는 지구의 지각에서 비교적 드문 원소이지만, 그 특성과 응용 분야에서의 중요성으로 인해 다양한 산업 분야에서 많은 관심을 받고 있습니다.

붕소는 영어로 보론(Boron)이라고 부릅니다.

 

 

붕소, 원소기호: B

원소 기호: B

원자 번호: 5

원자량: 약 10.81

상태: 고체

밀도: 2.08g/㎤

녹는점: 2076℃

끓는점: 3927℃

분류: 금속이 아닌 원소 (비금속)

물리적 특성: 상온에서 고체 상태. 흑연과 같은 방사형 구조로 인해 아주 단단하며, 탄소와 같이 고온에서 산화하지 않습니다.

 

 

붕소 발견의 역사

발견: 1808년에 서로 독립적으로 조셉 가이-루쌔크과 험프리 데이비에 의해 발견되었습니다.

붕소는 1808년에 영국의 험프리 데이비(Humphry Davey), 프랑스의 조제프 루이 게이뤼삭(Joseph Louis Gay-Lussac), 그리고 루이 자크 테나르(Louis Jacques Thénard)에 의해 거의 동시에 발견되었습니다. 그들은 각각 서로 독립적으로 진행한 실험에서 붕소를 분리하는 데 성공했습니다.

이 원소의 발견과 분리는 전기분해를 이용한 방식에 의해 이루어졌습니다:

조제프 루이 게이뤼삭과 루이 자크 테나르 이들 두 과학자는 물의 전기 분해를 사용하여 붕산(Boric Acid)을 분해하여 붕소를 얻었습니다.

당시에는 순수한 붕소를 얻기 어려웠고 1909년에 순수한 붕소를 얻게 됩니다.

붕소는 자연 상태에서 순수한 형태로 발견되지 않습니다. 대신, 여러 붕산염들과 연관된 형태로 존재하며, 이러한 연결을 끊어내서 순수한 붕소를 분리하는 것은 상당한 과학적 도전이었습니다.

중국에서는 3세기부터 도자기를 만들 때 사용하였고, 다른 나라에서는 8세기에 금과 은의 정화에 사용하였다고 전해집니다.

이후에, 이 원소는 그 특성과 화학적 성질, 그리고 다양한 응용 분야에서의 중요성으로 인해 많은 관심을 받게 되었습니다.

 

붕소의 용도 및 사용처

붕소와 그의 화합물은 다양한 응용 분야에서 사용됩니다. 주요한 사용처와 용도를 다음과 같이 나열해 보겠습니다:

유리 및 세라믹 제조: 붕소는 특히 보로실리케이트 유리의 제조에 사용됩니다. 이 유리는 높은 내열성과 내화학성을 가지며, 주방 용품에서 실험실 장비에 이르기까지 광범위하게 사용됩니다.

붕소가 함유된 유리는 일반유리보가 열 팽창률이 작아서 열을 가해도 잘 깨지지 않습니다.

폭죽: 불꽃 축제할 때 초록색 불빛을 만들 때도 붕소를 사용합니다.

세제: 붕산염은 세제의 표백제 및 설거지용 세제와 같은 제품에서 부드럽게 만드는 첨가제로 사용됩니다.

세제

농업: 붕소는 식물에게 필요한 미량 원소로, 비료의 성분으로 추가됩니다.

방사선 차폐: 붕소는 중성자를 흡수하는 능력이 있기 때문에, 핵 반응에서 발생하는 중성자의 방사선을 차폐하는 데 사용됩니다.

반도체: 순수한 붕소는 반도체 제조에서 도핑제로 사용됩니다.

반도체 생산

로켓 연료: 일부 고에너지 연료에서, 붕소는 연료의 구성요소로 사용됩니다.

난연제: 붕소 화합물은 몇몇 제품에서 난연 처리제로 사용됩니다.

유화합물 제조: 붕소를 포함하는 화합물은 고온 저항, 절연성 및 항산화 능력으로 인해 고성능 세라믹, 항공 우주 공학 소재 등에 사용됩니다.

고성능 플라스틱: 일부 플라스틱에는 붕소 화합물이 첨가되어 높은 내열성과 강도를 갖게 합니다.

항균제: 붕소를 포함하는 몇몇 화합물은 항균 특성을 가지며, 목재 보존제나 다른 응용 분야에서 이용됩니다.

이 외에도 붕소와 그의 화합물은 다양한 산업 분야에서 광범위하게 사용되며, 그 응용은 계속 확장되고 있습니다.

 

 

붕소의 추출, 생산

붕소는 자연에서 주로 보론과 같은 여러 화합물의 형태로 발견됩니다. 세계의 대부분의 상업적으로 이용 가능한 붕소는 미국의 캘리포니아와 터키의 여러 지역에서 추출됩니다. 붕소의 주요 추출 및 생산 과정은 다음과 같습니다:

광산에서의 채굴: 붕소는 주로 보론, 콜먼(Colemanite) 광석, 울렉사이트(Ulexite) 및 팬더마이트(Pandermite) 같은 광석에서 추출됩니다. 이러한 광석은 지하나 오픈피트 광산에서 채굴됩니다.

정제: 채굴된 광석은 분쇄되고, 물로 세척된 후, 중력 분리 또는 플로테이션 방법으로 보론을 함유하는 성분과 그렇지 않은 성분을 분리합니다.

보론산의 생산: 광석에서 추출된 보론은 보론산의 형태로 변환될 수 있습니다. 이를 위해 추출된 보론을 물과 함께 끓이면 보론산이 생성됩니다.

순수한 붕소의 생산: 보론산 또는 다른 붕소 화합물을 고온에서 전기분해하거나 다른 화학적 방법을 사용하여 순수한 붕소를 추출할 수 있습니다.

다른 붕소 화합물의 생산: 순수한 붕소 또는 보론산은 다양한 붕소 화합물을 만드는데 사용될 수 있습니다. 예를 들면, 보로실리케이트 유리나 붕산염처럼 다양한 제품의 원료로 사용됩니다.

붕소의 추출과 생산은 그 사용처와 목적에 따라 다양한 과정을 거칠 수 있습니다. 연구 및 개발에 따라 추출 및 생산 과정은 지속적으로 개선되고 있습니다.

붕소(위키백과)

붕소의 인체 필요성

붕소는 인체와 관련하여 여러 중요한 기능과 역할을 하며, 특히 미량 원소로서 여러 생물체에 필요합니다. 붕소의 인체와 관련된 몇 가지 주요 사항은 다음과 같습니다:

골 건강: 붕소는 칼슘, 마그네슘 및 인의 대사와 상호 작용하여 골 밀도를 유지하고 골 결합을 도와주는 역할을 합니다.

호르몬 균형: 연구에 따르면 붕소는 에스트로겐과 테스토스테론의 수준을 조절하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다.

염증 감소: 일부 연구에서는 붕소가 염증을 감소시키는 데 도움을 줄 수 있음을 제안하고 있습니다.

항산화 기능: 붕소는 몇몇 항산화 효소의 활성화를 도와주어 산화적 스트레스로부터 세포를 보호하는 역할을 할 수 있습니다.

비타민 D 활용: 붕소는 비타민 D의 활성화와 대사에 관여할 수 있어, 골 건강 및 다른 여러 기능에 중요한 역할을 합니다.

뇌 건강 및 인지 기능: 일부 연구는 붕소가 뇌 건강과 인지 기능을 향상시키는 데 중요한 역할을 할 수 있음을 제안하고 있습니다.

물론, 과다한 붕소 섭취는 건강에 해롭습니다. 붕소의 과다 섭취는 중독 증상을 일으킬 수 있으며, 기침, 코막힘, 발진, 설사, 구토 등의 증상을 일으킬 수 있습니다. 그러므로, 적절한 양의 붕소 섭취는 중요하며, 그 양을 초과하지 않는 것이 좋습니다.

일반적으로, 정상적인 식사를 통해 섭취하는 붕소의 양은 인체에 안전합니다. 하지만 붕소를 포함하는 보충제나 다른 형태로 섭취할 경우에는 주의가 필요합니다.

 

 

붕소가 함유되어 있는 음식 식재료

붕소는 식물성 및 동물성 식품에서 발견될 수 있으며, 특정 식품에는 더 높은 농도로 존재합니다. 붕소를 함유하고 있는 주요 식재료 및 음식은 다음과 같습니다:

견과류: 아몬드, 호두, 땅콩 등의 다양한 견과류에 붕소가 함유되어 있습니다.

과일: 사과, 오렌지, 복숭아, 포도, 배, 수박, 바나나, 자두 및 체리 등의 다양한 과일에 붕소가 함유되어 있습니다.

채소: 브로콜리, 감자, 당근, 양파, 파, 토마토, 무, 레드비트 등의 채소에도 붕소가 들어 있습니다.

곡류: 보리, 오트밀, 밀, 밀가루 등의 곡류에서도 붕소를 찾을 수 있습니다.

펄프 및 레귐: 콩, 렌즈콩, 청피망 등의 다양한 레귐(Legume)과 펄프(pulp)에도 붕소가 함유되어 있습니다.

포도주 및 건포도: 포도는 자체적으로 붕소를 함유하고 있으므로, 포도주 및 건포도에도 붕소가 포함되어 있습니다.

포도

꿀: 꿀에도 작은 양의 붕소가 포함되어 있을 수 있습니다.

커피와 차: 이들 음료에도 작은 양의 붕소가 함유될 수 있습니다.

붕소의 식품 내 함유량은 토양, 물 및 다른 환경적 요인에 따라 변할 수 있습니다. 붕소는 식물의 성장에 필요한 미량 원소이므로, 식물이 성장하는 환경에 따라 식품의 붕소 함량이 달라질 수 있습니다.

 

붕소 섭취 방법

붕소는 우리의 일상 식단의 일부로서 섭취될 수 있습니다. 그러나 특정 상황에서는 붕소의 보충제 형태로의 섭취를 고려할 수도 있습니다. 붕소 섭취의 주요 방법은 다음과 같습니다:

일상적인 식사: 다양한 식품, 특히 식물성 식품은 자연스럽게 붕소를 함유하고 있습니다. 견과류, 과일, 채소, 곡류 등의 섭취를 통해 붕소를 섭취할 수 있습니다.

보충제: 일부 사람들은 특정 건강상의 이유나 영양상의 이유로 붕소 보충제를 섭취할 수 있습니다. 보충제는 종종 캡슐, 정제, 액체 형태로 제공됩니다. 하지만 보충제를 복용하기 전에 의사나 영양사의 조언을 받는 것이 좋습니다.

일부 천연 음료: 일부 천연 음료, 예를 들어 몇몇 허브 차나 천연 음료는 붕소를 함유할 수 있습니다.

붕소의 섭취는 몇몇 유익한 효과를 가져올 수 있지만, 과다한 붕소 섭취는 건강에 해롭습니다. 권장되는 섭취량을 초과하지 않도록 주의해야 합니다. 붕소는 하루에 20mg이상 섭취하면 체내에 독성을 유발할 수 있습니다. 붕소 보충제를 고려하는 경우, 그 필요성, 적절한 용량 및 잠재적 부작용에 대해 전문가와 상의하는 것이 중요합니다.