비소(砒素, Arsenic)는 화학 원소로, 원소 기호는 As이며 원자 번호는 33이다. 주기율표에서 15족(질소족)에 속하는 준금속 원소로, 같은 족의 인(P)과 안티모니(Sb) 사이에 위치한다. 금속과 비금속의 중간 성질을 띠며, 회색·황색·흑색의 세 가지 동소체로 존재한다. 한국어 명칭 '비소'는 일본어 '히소(ヒ素)'에서 유래한 한자어 砒素에서 비롯된 것으로 알려져 있으며, 영어명 'Arsenic'은 라틴어 'Arsenicum'에서 파생되었다.
물리적·화학적 성질
비소는 상온에서 고체로 존재하며, 가장 일반적인 회색 동소체는 금속성 광택을 띤다. 밀도는 약 5.727 g/cm³이며, 녹는점은 28기압에서 약 1090 K(약 817℃)이다. 상압에서는 녹지 않고 승화하는 특성이 있으며, 승화점은 약 887 K이다. 전자 배열은 [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p³으로, 산화 상태는 주로 -3, +3, +5를 나타낸다. 전기 음성도는 폴링 척도 기준 2.18이다.
동위 원소
비소는 안정 동위 원소가 단 하나뿐인 단일 동위 원소 원소(monoisotopic element)이다. 자연에 존재하는 유일한 안정 동위 원소는 ⁷⁵As이며, 그 외의 동위 원소는 모두 방사성 동위 원소로 합성을 통해 얻어진다. 합성 동위 원소 중 가장 안정한 것은 반감기가 약 80.3일인 ⁷³As이다.
독성
비소와 그 화합물은 동물에게 매우 유독하다. 특히 삼산화 비소(As₂O₃)는 '비상(砒霜)'이라는 별칭으로도 불리며, 역사적으로 살상 목적에 사용되기도 하였다. 과거에는 농약, 제초제, 살충제, 살서제 등에 널리 사용되었으나, 현재는 보다 안전한 물질로 대체되는 추세이다. 비소는 지하수 오염을 통한 인체 노출 문제로도 주목받아 왔으며, 세계보건기구(WHO)는 음용수 내 비소 기준을 엄격히 제한하고 있다.
용도
독성에도 불구하고 비소는 산업적으로 유용하게 사용된다. 구리나 납과의 합금에 첨가되어 강도를 높이는 데 쓰이며, 전자 산업에서는 갈륨(GaAs), 인듐, 알루미늄 등과 함께 화합물 반도체 소재로 활용된다. 이러한 비소 화합물 반도체는 발광 다이오드(LED), 태양전지, 집적회로 등에 사용된다. 또한 비소는 n형 반도체의 도판트(dopant)로도 쓰인다.
의학 분야에서도 비소의 활용 사례가 있다. 유기 비소화합물인 살바르산(Salvarsan)은 최초의 화학요법제로, 20세기 초 매독 치료에 사용되었다. 또한 최근에는 삼산화 비소가 급성 전골수구성 백혈병(APL)의 치료제로 허가되어 사용되고 있다.
이 밖에도 일부 비소 화합물은 목재 방부제, 사료 첨가제, 자동차용 납 축전지의 전극 첨가물 등으로 과거에 널리 사용되었으나, 독성 우려로 인해 그 사용이 점차 제한되고 있다.
