주기율표의 모든 것!

수헬리베붕탄질산

수헬리베붕탄질산…. 우리가 중, 고등학교 과학 시간에 선생님이 이렇게 주문처럼 외우면 쉽게 외울 수 있다고 알려주셨던 ‘주기율표 암기법’의 첫 소절입니다. 
‘수’는 수소(H)의 약자이고, ‘헬’은 헬륨(He), 그리고 ‘리’와 ‘베’는 각각 리튬(Li)과 베릴륨(Be)을 의미하는 약자입니다. 원소 이름의 앞 글자를 딴 이 같은 암기법을 활용하면 나머지 원소들의 이름을 쉽게 떠올릴 수 있습니다.
그렇다면 혹시 주기율표의 역사와 그 속에 숨겨진 이야기들에 대해서 아시나요?
지금부터 주기율표가 가지고 있는 역사와 어떻게 해서 지금의 주기율표의 모습을 갖춰지게 되었는지에 대해서 한번 알아볼까요? 

주기율표의 역사

주기율표를 처음  제안한 멘델레예프 (1834~ 1907) 

1869년 러시아의 화학자 멘델레예프(1834~1907)는 주기율표를 처음으로 제안했습니다. 그는 기존의 정형화되어있지 않은 화학 교육에 불만이 있었던 그는 모든 원소들이 하나의 규칙적인 체계를 이룬다는 사실을 처음으로 이해한 화학자였으며, 그때까지 여러 분야로 나누어져 있던 화학을 논리적인 과학으로 바꾸어 놓는 계기가 되었습니다.

이 같은 특징에 규칙이 있다는 것을 발견하게 된 멘델레예프는 종이카드에 직접 원소의 성질과 원자량을 작성한 다음, 여러 번에 걸쳐 배열하기를 시도했지만, 수많은 시도에도 불구하고 정확한 배열 방법을 찾지 못해 애만 태우며 시간을 보낼 수밖에 없었습니다. 

그러던 1869년의 어느 날, 멘델레예프는 꿈속에서 새로운 주기율표의 모습을 보게 됩니다. 잠에서 깬 그는 뇌리에 생생하게 남은 꿈속의 장면을 그대로 종이에 옮겨 적었습니다. 그것이 바로 오늘날 우리가 사용하고 있는 주기율표의 초기 모델이 되었습니다.

멘델레예프의 주기율표

멘델레예프가 처음 만든 주기율표는 그 당시까지 발견된 63개 원소를 차례로 배열했습니다. 그리고 그의 주기율표에는 빈자리가 남겨져 있었는데, 이 빈자리를 채울 원소들이 새롭게 발견될 것이라고 생각했기 때문입니다.

하지만 그 당시에 멘델레예프가 만든 주기율표는 지금의 주기율표와 다르다고 합니다. 현재 우리가 쓰고 있는 주기율표는 영국의 물리학자 모즐리가 수정했다고 합니다.

영국의 물리학자 모즐리 (1887~1915)

멘델레예프와 모즐리 주기율표의 가장 큰 차이점은 원자번호를 정렬하는 기준에 있습니다. 멘델레예프는 원자량을 기준으로 원자번호를 정했지만, 모즐리는 원자의 양성자 수를 기준으로 원자번호를 정립했습니다. 대표적인 예로 코발트와 니켈이 있습니다. 

멘델레예프의 기준에 따르면 코발트의 원자량이 니켈의 원자량에 비해 약간 크기 때문에 니켈이 27번 원소가 되고 코발트가 28번 원소가 됩니다. 

모즐리가 제안한 주기율표

하지만 모즐리의 기준인 양성자 수에 따라 원자번호를 정하면 코발트가 27번 원소가 되고 니켈이 28번 원소가 됩니다. 즉, 모즐리의 객관적인 원자번호 측정법 덕분에 주기율표를 올바르게 정할 수 있었기 때문에 현재의 주기율표의 모습을 갖추게 되었습니다.

주기율표는 영원하지 않다?

과연 주기율표 속의 원소들은 어떻게 이름이 불리게 되었을까요? 새로운 원소 발견에 대한 검증은 국제 순수·응용화학연맹(IUPAC)과 국제 순수·응용물리학 연맹(IUPAP)이 공동으로 구성한 합동실무위원회(Joint Working Party, JWP)에 의해 이루어집니다. 앞서 언급한 것처럼 멘델레예프는 63개 원소를 차례로 배열시킨 후 남은 자리를 비워놨으며 현재에 들어서 그 빈자리들이 새로운 원소들로 추가되고 있습니다.

가장 최근에 발견되어 추가하게 된 원소들은 2015년에 새로 합류하게 된 113, 115, 117, 118번으로 모두 핵융합 반응으로 합성해서 발견된 인공 원소들입니다. 

실제로 독일에서는 이미 수년 째, 119번, 120번을 만드는 충돌 실험을 진행하고 있고, 미국과 러시아에서도 유사한 실험이 진행되고 있습니다.  

새로운 원소의 발견이 거듭될수록 원소의 크기는 커지게 됩니다. 원소의 크기가 커질수록 만들어지기 어렵다는 이유 때문에 세계 화학 학계에서 회의적으로 보는 과학자들도 있지만 충분히 찾을 수 있을 것이라는 낙관적인 견해도 있다고 합니다. 만약 새로운 원소를 찾게 된다면 새로운 주기를 추가해야 하므로 주기율표의 대규모 수정 사태도 벌어질 것이라는 의견이 나오고 있습니다.

플루토늄(Pu), 금(Au), 아메리슘(Am), 오가네손(Og)들 모두 각각 다른 방식으로 이름이 불리게 되었는데요, 다음에는 주기율표 내 원소들이 어떻게 그 이름을 불리게 되었는지 명명법에 대해서 알아보도록 하겠습니다!