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케미칼_테크

헬륨은 2번, 리튬은 3번? 원소 번호는 어떻게 정해질까?

▲출처: Gasworld

지난 시간에는 원소 이름이 어떻게 만들어지는지 소개해 드렸습니다. 세상을 이루는 기본 물질인 원소는 그 종류가 다양해 이를 모두 파악하는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 수많은 원소들을 성질에 따라 배열한 것이 바로 ‘주기율표’입니다. 

 

현대 화학은 18족 7주기로 구성된 주기율표에 놓인 118종의 원소를 중심으로 이뤄져 있는데요. 오늘은 화학에서 절대 빼놓을 수 없는 주기율표가 어떻게 탄생하게 되었는지 알아보도록 하겠습니다. 

 

 

다양한 원소들의 #발견
 

▲출처: Idaho National Laboratory

18세기 초까지만 해도 원소는 동전이나 무기제조에 사용된 몇 가지 금속이 전부였습니다. 18세기 중반에 들어서면서 50여 종의 새로운 원소들이 발견되었으며, 19세기 초에는 더 많은 원소들이 확인되었습니다. 이렇게 원소들이 많아지자 과학자들은 원소들의 성질과 원자량 사이의 연관성을 찾기 위해 노력했습니다. 

 

되베라이너의 #3조원소
 

▲요한 되베라이너의 3조원소(출처: timetoast.com)

독일 화학자 요한 되베라이너(Johann Wolfgang Dobereiner)는 1828년, 반응성이 매우 강한 바륨(Ba), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr)의 성질이 서로 유사하다는 사실에 착안하여 화학적 성질이 비슷한 3가지 원소의 묶음들을 찾아내고, 이들을 ‘3조원소(triads)’라 하였습니다. 되베라이너의 3조원소는 화학원소의 계통적 분류를 밝혀 주기율표 발견에 중요한 단서를 제공해주었습니다. 

 

뉴랜즈의 #옥타브 법칙

 

▲뉴랜즈의 주기율표(출처: meta-synthesis.com)

영국 화학자 뉴랜즈(John Newlands)는 1865년 런던 화학회 모임에서 ‘옥타브 법칙(The Law Octaves)’ 논문을 발표하고, 원소들을 원자량 순서로 배열하면 8의 간격으로 비슷한 성질의 원소가 반복된다고 주장했습니다. 
원소들을 원자량 순서로 배열하면 음악에서 옥타브와 같이, 여덟 번째마다 비슷한 성질이 나타나는 것인데요. 하지만 당시 과학자들은 옥타브 이론을 비과학적이라고 생각해 믿지 않았습니다. 

 

멘델레예프의 #초기 주기율표
 

▲멘델레예프 주기율표(출처: learnfatafat.com)

1869년, 러시아 화학자 드미트리 멘델레예프(Dmitrii Ivanovich Mendeleev)는 현재 우리가 사용하고 있는 주기율표와 유사한 주기율표를 발표했습니다. 당시 알려진 63종의 원소들을 원자량이 증가하는 순서대로 나열하자, 비슷한 성질을 지닌 원소들이 주기적으로 나타나는 것을 발견한 것입니다.
원소의 규칙적인 성질을 바탕으로 가로줄을 일정한주기로 나누고, 세로줄을 8개의 족으로 분류했습니다. 

 

헨리 모즐리의 #현대 주기율표
 

▲원소주기율표(출처: outside-the-box)

영국 물리학자 헨리 모즐리(Henry Gwyn Jeffreys Moseley)는 멘델레예프의 주기율표를 원자번호 순서로 정리해 우리가 사용하고 있는 주기율표를 완성합니다. 그는 X선 스펙트럼 연구를 통해 원소의 화학적 성질은 원자량 크기가 아닌 원자번호에 의해 결정된다는 것을 증명하였는데요. 모즐리 법칙은 원자번호가 명확하지 않은 원소의 주기율표상의 위치를 알아내는데 적용됐습니다. 

초기 주기율표를 고안한 멘델레예프와 지금의 주기율표의 모습을 제안한 헨리 모즐기가 있기 까지. 주기율표에는 수 많은 과학자들의 노력들이 숨어 있습니다. 다음 시간에도 더욱 흥미로운 원소 이야기를 소개해드리도록 하겠습니다. 

 

 

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