🔬 돌에서 추출할 수 있는 주요 원소와 화합물

1. 원소 주기율표 📜

원소 주기율표는 모든 화학 원소를 원자번호 순서대로 배열한 표입니다. 이 중 일부 원소는 직접 암석에서 추출할 수 있으며, 나머지는 화학적 변환 과정을 거쳐 얻어집니다.

원소	주기율표 그룹	주된 존재 형태	추출 가능한 암석 또는 광물	추출 방법
수소 (H)	1족	물, 유기화합물	없음 (물에서 전기분해)	전기분해
헬륨 (He)	18족	천연가스	없음 (천연가스 분리)	분별 증류
리튬 (Li)	1족	광물	스포듀민, 페탈라이트	소성 및 황산처리
베릴륨 (Be)	2족	광물	녹주석 (베릴)	황산침출
붕소 (B)	13족	광물	붕산염 광물 (보라크스)	용해 및 결정화
탄소 (C)	14족	유기물, 광물	흑연, 다이아몬드	직접 채굴
질소 (N)	15족	대기	없음 (공기 분리)	분별 증류
산소 (O)	16족	대기, 산화물	없음 (공기 분리)	분별 증류
플루오린 (F)	17족	광물	형석 (플루오라이트)	황산 침출
나트륨 (Na)	1족	광물, 바닷물	암염 (할라이트)	전기분해
마그네슘 (Mg)	2족	광물, 바닷물	감람석, 돌로마이트	열환원법
알루미늄 (Al)	13족	광물	보크사이트	홀-에롤트 공법
규소 (Si)	14족	광물	석영	고온 환원
인 (P)	15족	광물	인광석	열처리
황 (S)	16족	광물	황철석, 자연 황	칼스너 공법
염소 (Cl)	17족	바닷물	없음 (전기분해)	전기분해
칼륨 (K)	1족	광물	칼리염	용매 추출
칼슘 (Ca)	2족	광물	석회석, 방해석	소성
철 (Fe)	8족	광물	적철석, 자철석	고로 제련
구리 (Cu)	11족	광물	황동석, 휘석	부유선별법
아연 (Zn)	12족	광물	방연석, 섬아연석	소성 후 전기분해
은 (Ag)	11족	광물	방연석, 은광석	시안화법
금 (Au)	11족	광물	금광석	아말감법

2. 암석에서 추출할 수 없는 원소와 그 대체 방법 🧪

일부 원소는 암석에서 직접 추출되지 않으며, 대신 화학 반응이나 물리적 분리 과정을 통해 얻어야 합니다.

✔ 헬륨 (He) – 천연가스 분리 

✔ 질소 (N), 산소 (O) – 대기 중에서 분별 증류 

✔ 염소 (Cl) – 바닷물 전기분해 

✔ 수소 (H)– 물 전기분해 

✔ 네온 (Ne), 아르곤 (Ar), 크립톤 (Kr), 제논 (Xe) – 공기 중에서 분별 증류

 

3. 원소별 추출 방법 ⚙️

원소는 암석에서 여러 가지 방법으로 추출됩니다. 여기 주요 원소들의 추출 방법을 정리했습니다.

3.1 철 (Fe) - 고온 용광로 환원법 🔥

• 원료: 적철석 (Fe₂O₃), 자철석 (Fe₃O₄)
• 방법: 코크스를 이용한 환원 반응을 통해 철을 추출
• 적용 산업: 철강 제조

3.2 알루미늄 (Al) - 전기 분해법 ⚡

• 원료: 보키사이트 (Al₂O₃)
• 방법: **홀-에루 공정(Hall-Héroult Process)**을 통해 알루미늄을 전기 분해로 추출
• 적용 산업: 항공, 자동차, 포장재

3.3 구리 (Cu) - 부유 선광 및 제련 🏭

• 원료: 황동석 (CuFeS₂)
• 방법: 부유 선광법으로 농축 후 제련하여 순수 구리 추출
• 적용 산업: 전선, 전자 제품

3.4 금 (Au) - 시안화 침출법 💰

• 원료: 금광석
• 방법: 시안화나 아말감법을 이용해 금을 추출
• 적용 산업: 귀금속, 전자기기

3.5 우라늄 (U) - 용해 및 침출법 ☢️

• 원료: 피치블렌드 (UO₂, U₃O₈)
• 방법: 황산이나 중탄산나트륨을 이용해 용해 후 침출
• 적용 산업: 원자력 발전

3.6 석회 (Ca) - 소성 공정 🏗️

• 원료: 석회암 (CaCO₃)
• 방법: 가열하여 이산화탄소를 제거하고 생석회를 얻음
• 적용 산업: 시멘트, 건축재료

 

🌋 화성암에서 원소 추출하기

화성암은 마그마가 식어 형성되며 다양한 금속 원소를 포함합니다.

• 철 (Fe) – 반려암, 현무암에서 추출 ⚒️
• 구리 (Cu) – 페그마타이트, 화강암에서 채굴 🔩
• 리튬 (Li) – 페그마타이트 광상에서 주로 발견 🔋

🌎 퇴적암에서 원소 추출하기

퇴적암은 풍화, 침식, 퇴적 과정을 거쳐 형성되며 화학적 원소가 집중되는 경우가 많습니다.

• 칼슘 (Ca) – 석회암에서 주로 추출 🏗️
• 붕소 (B) – 붕사 광물 포함, 보론 화합물 생산 🧪
• 소금 (NaCl) – 암염에서 채굴 🧂

🔥 변성암에서 원소 추출하기

변성암은 기존 암석이 열과 압력을 받아 변형되며, 특정 원소가 고농도로 포함됩니다.

• 대리석 (Marble) – 석회암 변성으로 형성, 칼슘 추출 가능 🏛️
• 석류석 (Garnet) – 편암과 편마암에서 발견 💎
• 흑연 (Graphite) – 탄소 변성으로 생성 ✏️

🏆 특수암에서 원소 추출하기

특정 환경에서만 형성되는 희귀 암석은 독특한 원소를 포함합니다.

• 킴벌라이트 (Kimberlite) – 다이아몬드 포함 💎
• 페리도타이트 (Peridotite) – 올리빈 광물 풍부 🪨
• 탄소질 콘드라이트 (Carbonaceous Chondrite) – 운석에서 발견 🚀

 

암석과 화학 원소의 연관성을 이해하면, 보다 효율적으로 원소를 추출하고 활용할 수 있습니다. 다음 글에서는 추출된 원소들이 산업적으로 어떻게 활용되는지에 대해 알아보겠습니다! 🔬