개성 있는 원소들이 모여 사는 주기율표
개성 있는 원소들이 모여 사는 주기율표
  • 이건호 기자
  • 승인 2014.05.26 22:45
  • 호수 1563
  • 댓글 0
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지난 3일 독일 GSI 헬름홀츠 중이온 연구소 연구진이 117번 원소 ‘우눈셉튬(Uus)’을 만들어내는 데 성공했다. 이 원소는 곧 주기율표에 정식으로 등재될 예정이다. 원소 주기율표는 '주기성을 나타내는 원소를 원자번호의 순서대로 배열하면서 물리적·화학적 성질이 비슷한 원소들이 같은 족으로 배열되도록 분류한 것'이다. 현존하는 원소들이 모여 있는 주기율표를 파헤쳐보자.

원소를 알아야 주기율표를 알 수 있다
주기율표를 알기 위해선 ‘원소’의 개념이 필요하다. 원소란 모든 물질의 기본 구성 요소다. 예를 들어 물 분자는 산소 원자 1개와 수소 원자 2개로 나뉜다. 원자는 원자핵과 전자로 구성돼 있고, 원자핵은 양성자와 중성자로 이뤄져 있다. 이 양성자 수는 주기율표의 원자번호가 된다. 첫 원소는 빅뱅에 의해 우주가 탄생한 지 약 38만 년 후 생성된 수소 원자(H)다. 곧이어 헬륨 원자(He)가 나타났고, 4억 년 후 다른 원소들도 합성되기 시작했다.
오늘날 발견된 원소의 개수는 118개지만 이론상으로 137개까지 가능하다. 그래서 과학자들은 118번 이상의 원소를 찾기 시작했다. 원소를 합성하는 방법에는 주로 ‘핫 퓨전’이 사용된다. 이 기술은 악티늄족 원소 표적에 중이온 가속기로 가속된 특정 원소의 이온을 충돌시켜 핵을 융합한다. 화학과 박성호 교수는 “새로운 원소가 발견되고 주기율표에 등재되면 그 원소를 이용한 다양한 연구가 진행될 수 있어 큰 의미를 지니고 있다”고 말했다. 
 

주기율표는 어떻게 만들어졌을까
주기율표의 발견은 1817년으로 올라간다. 독일의 예나 대학 되베라이너 교수가 세 개의 원소로 이뤄진 무리 중 어떤 원소든지 나머지 두 원소의 물리량 평균이 두 번째 원소와 같음을 확인하면서 ‘세 쌍 원소설’을 주장했다. 그 후 영국의 화학자 뉴런즈는 ‘옥타브 법칙’을 발표했다. 이 법칙은 원자량 순서대로 원소들을 배열하면 여덟 번째마다 같은 화학적인 성질을 나타내는 원소가 반복적으로 나타남을 보여준다. 마침내 1869년 멘델레예프가 당시까지 발견된 63개의 원소를 원자량의 순서대로 배열했다. 이때 화학적인 성질이 동일한 원소는 같은 세로줄에 배치해 최초의 주기율표가 만들어졌다. 하지만 *동위원소가 발견되면서 멘델레예프의 주기율표에 문제가 생겼다. 이 문제를 해결한 사람은 영국의 화학자, 모즐리다. 그는 음극선관 속에서 큰 운동에너지를 가지는 전자를 금속판에 충돌시켜 만들어진  x선을 연구했다. 이 연구를 통해 원소들의 양성자 수에 따라 화학적 성질이 달라진다는 것을 밝혀냈다. 그래서 그는 양성자 수에 따라 원자번호를 결정해 순서대로 원자를 배열했다. 이렇게 오늘날의 주기율표가 완성됐다.
 

많은 정보가 함축돼있는 주기율표
주기율표를 보면 원소의 △경향성 △상온에서의 상태 △성질 △원자량 △원자번호 등을 알 수 있다. 원소는 크게 전형원소와 전이원소로 나뉜다. 전형원소는 1족, 2족과 12~18족의 원소를 말한다. 이 원소들은 족마다 고유한 화학적인 성질을 나타낸다. 예를 들어 수소를 제외한 1족은 금속 원소로 공기 중의 수분에도 쉽게 반응하기 때문에 석유 속에 보관한다. 반면 17족 원소들은 녹는점이 낮아 상온에서 브롬(Br)은 액체, 플루오르(F)와 염소(Cl)는 기체 상태로 존재한다. 이와 달리 전이원소는 3족부터 12족의 원소와 란타넘족과 악티늄족의 원소다. 이 원소들은 세로줄 족보다 가로줄 주기의 원소끼리 성질이 비슷하다. 또한 이온 상태에서 가지는 형태가 전형원소는 대부분 한 가지이지만 전이원소는 여러 가지인 경우가 많다. 신소재 개발이 주목받고 있는 요즘, 물질의 특성을 파악하는 것은 필수적이다. 주기율표를 읽을 줄 알면 물질의 특성을 파악할 수 있다. 해답은 주기율표 안에 있다.

동위원소=원자 번호는 같지만, 중성자 수가 달라 원자량이 다른 원소.

 

 


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