주기율표는 어떻게 만들어졌을까?

화학에서 가장 중요한 것은 아마도 새로운 물질의 발견과 이 물질의 성질 그리고 이러한 물질들끼리의 화학작용일 것이다. 18세기부터 인류에게 새로운 물질 즉 원소들이 하나씩 알려지게 되었다. 많은 화학자가 이러한 새로운 물질들의 규칙성을 찾고 이러한 물질들의 관계로 연구하였는데 이러한 과정을 통해 탄생한 것이 주기율표이며 이를 완성한 사람이 바로 러시아의 멘델레예프이다.

멘델레예프는 시베리아의 동쪽 토볼스크라는 마을에서 태어났다. 그의 아버지가 사망하면서 가세가 급격히 기울어 경제적으로 매우 힘들었지만, 그의 어머니는 희생과 헌신으로 멘델레예프를 위해 모든 것을 쏟아부었다. 하지만 그의 어머니마저 그가 대학에 들어가자마자 사망하게 된다. 멘델레예프는 그의 어머니 장례식을 치르면서 어머니의 희생을 헛되게 하지 않게 하기 위해서는 자신은 학문에 모든 에너지를 쏟아부어 훌륭한 과학자가 되는 것이 어머니를 위한 것으로 생각하고 평생을 과학연구에 정진하게 된다.

그 후 그는 프랑스와 독일에 가서 선진학문을 배운 후 러시아 페테르부르크 공업대학의 교수가 된다. 그는 교수 생활을 하며 “화학의 원리”라는 책을 쓰게 되는데 이를 위해 여러 가지 자료를 모아 연구하던 중 화학원소의 성질 사이에 비슷한 양상이 존재한다는 점에 확신을 갖게 되었다. 그는 1868년을 전후로 이에 관한 연구를 본격적으로 추진하였다. 멘델레예프는 당시에 알려진 63개의 원소를 카드로 만들어서 원소의 이름과 성질을 기록하였다. 이어 그 카드를 실험실의 벽에 꽂아 모아 놓고 그가 모은 자료를 다시 검토했다. 그랬더니 원소의 성질이 놀랄 만큼 원자량과 관련되어 있다는 것을 알아내게 되었다. 멘델레예프는 같은 성질을 갖는 원소가 주기적으로 나타난다는 점을 확인한 후 원소의 성질이 원자량의 주기적인 함수라고 가정하였다. 멘델레예프는 1869년 3월 러시아 화학회에서 “원소의 구성 체계에 대한 제안”이라는 논문을 발표한다. 그 논문은 원자량의 순으로 배열한 원소의 성질이 주기적으로 변한다는 가설을 바탕으로 당시 알려져 있던 원소들 사이의 관계를 설명한 것이었다. 그는 그것을 근거로 원소들을 원자량의 순서대로 배열하여 이를 표로 정리하게 되었고 이것이 바로 주기율표가 탄생하게 된 것이다.

주기율표에서는 세로 열을 족이라고 부르고 가로 행은 주기라고 부른다. 원소의 원자번호는 그 원소의 원자핵 안에 들어 있는 양성자의 수와 같다. 원자의 번호와 원자량을 결정할 때 중성자는 무시한다. 현대의 주기율표는 모든 원소를 간결하게 정리해서 보여 줄 뿐만 아니라 일정하게 두드러지는 특징을 바탕으로 한 성질이나 경향에 따라 원소들이 가족을 형성하고 있음을 보여준다. 현재 주기율표에는 98개의 원소들이 원자번호 순으로 나열되어 있다.

주기율표는 화학의 발전에 있어서 아주 획기적인 것으로 이를 통해 인류는 아직 발견되지 않았던 원소도 발견하게 되었고 화학의 비약적인 발전의 계기를 마련하게 되었다.