탄산바륨
1. 개요
1. 개요
탄산바륨은 화학식 BaCO₃을 가지는 바륨의 탄산염이다. IUPAC명은 Barium carbonate이며, 상온에서 백색의 고체 상태로 존재한다.
이 화합물은 주로 유리 제조 산업에서 원료로 널리 사용된다. 또한 도자기의 유약이나 벽돌 및 타일 제조 공정에서도 중요한 역할을 한다. 그 외에 화학 반응을 촉진시키는 독촉제로도 활용된다.
탄산바륨은 자연에서 휘석이라는 광물 형태로 산출되기도 하지만, 산업적 규모로는 다른 바륨 화합물로부터 화학적으로 생산된다. 이 물질은 독성을 가지고 있어 안전하게 다루어야 한다.
2. 화학적 성질
2. 화학적 성질
탄산바륨은 화학식 BaCO₃를 가지는 바륨의 탄산염이다. IUPAC 명칭은 Barium carbonate이다. 상온에서 백색의 결정성 고체 상태로 존재한다.
물에는 거의 녹지 않는 특성을 보이지만, 산에는 쉽게 반응하여 이산화탄소 가스를 발생시키면서 용해된다. 이 반응은 중화 반응의 일종으로, 염산이나 질산과 같은 강산과 접촉하면 활발하게 진행된다. 또한 탄산보다 강한 산과 반응하여 분해되는 성질을 지닌다.
열에 대한 안정성도 중요한 화학적 성질 중 하나이다. 고온에서 가열하면 이산화탄소를 방출하며 분해되어 산화바륨으로 변한다. 이 분해 반응은 유리나 도자기 제조 공정에서 유용하게 활용된다.
일반적으로 자연계에서는 휘석이라는 광물 형태로 발견되기도 한다. 실험실에서는 염화바륨 수용액과 탄산나트륨 수용액을 반응시켜 침전시켜서 합성할 수 있다.
3. 생산
3. 생산
탄산바륨은 주로 천연 광물인 휘석(witherite)을 채굴하여 얻거나, 화학적 공정을 통해 인공적으로 생산된다. 휘석은 탄산바륨의 주요 천연 광물원이지만, 경제적으로 채굴 가능한 매장량은 제한적이어서 대부분의 상업용 탄산바륨은 화학적 합성법으로 제조된다.
가장 일반적인 생산 방법은 황화바륨을 원료로 하는 탄화법이다. 황화바륨 수용액에 이산화탄소를 불어넣어 반응시키면 탄산바륨이 침전된다. 이 공정은 중질탄산바륨을 생산하며, 추가적인 처리 과정을 거쳐 고순도의 침강성탄산바륨을 제조하기도 한다. 대규모 생산은 주로 이러한 습식 공정을 통해 이루어진다.
또 다른 생산 경로는 탄산나트륨과 수산화바륨 또는 염화바륨과 같은 바륨 염을 반응시키는 방법이다. 이 방법은 상대적으로 고순도의 제품을 얻을 수 있다. 생산된 탄산바륨은 최종 용도에 따라 미세한 분말 형태로 가공되거나, 일부 특수 응용 분야를 위해 소결된 덩어리 형태로 제공되기도 한다.
4. 용도
4. 용도
탄산바륨은 주로 유리 제조 산업에서 중요한 원료로 사용된다. 특히 광학 유리나 특수 유리를 만들 때 산화바륨 공급원으로 첨가되어 유리의 굴절률을 높이고 광학 성능을 개선하는 역할을 한다. 또한 도자기 유약의 성분으로 첨가되어 제품 표면에 광택을 부여하고 내구성을 향상시키는 데 기여한다.
벽돌 및 타일 제조 공정에서도 탄산바륨은 유약 조성에 포함되어 제품의 색상 안정성을 높이고 표면 결함을 줄이는 데 활용된다. 이 외에도 화학 반응에서 촉매 역할을 하는 독촉제로 사용되거나, 다른 바륨 화합물을 생산하기 위한 중간체 원료로도 쓰인다.
5. 안전성 및 위험성
5. 안전성 및 위험성
탄산바륨은 바륨 화합물의 일종으로, 독성을 지니고 있어 취급 시 주의가 필요하다. 물에 잘 녹지 않지만 위산과 같은 강산과 반응하면 수용성인 염화바륨이 생성되어 체내 흡수될 수 있다. 이로 인해 섭취 시 중독 증상이 나타날 수 있다.
섭취 시의 급성 중독 증상으로는 구토, 복통, 설사, 근육 경련, 혈압 상승, 심장 부정맥 등이 있다. 심각한 경우 호흡 마비나 심장 마비로 이어질 수 있다. 만성적으로 노출될 경우 신장 손상이나 신경계 장애를 일으킬 수 있다.
산업 현장에서는 분말 형태로 작업할 때 분진이 발생하여 호흡기를 통해 흡입될 위험이 있다. 따라서 적절한 환기 장치와 호흡 보호구를 착용하는 등의 안전 조치가 필수적이다. 폐기 시에도 환경 오염을 방지하기 위해 규정에 따라 처리해야 한다.
이러한 위험성 때문에 탄산바륨은 유해물질로 분류되어 운송 및 저장에 특별한 규제를 받는다. 사고 발생 시 즉시 의료 기관에 연락하고, 화학 물질 안전 보건 자료를 참고하여 대처해야 한다.
