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[표지로 읽는 과학]150살 생일 맞은 주기율표의 과거와 현재, 그리고 미래

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2019년 02월 02일 08:00 프린트하기

네이처 제공
네이처 제공

올해는 주기율표가 만들어진 지 150주년이 된 해다. 러시아 화학자 드미트리 멘델레예프가 1869년 만든 주기율표는 현대의 주기율표와는 자못 다른 텅 빈 표에 불과했다. 멘델레예프는 원소를 나열하고 같은 열에 유사한 특성을 가진 원소를 배치하도록 함으로써 오늘날 주기율표의 기초를 마련했다. 과학자들은 주기율표의 빈자리를 채워가며 과학사의 한 장면씩을 메웠다. 멘델레예프의 업적을 기리기 위해 유엔은 2019년을 ‘국제 주기율표의 해’로 정했다. 네이처는 유네스코(UNESCO)의 이번 기념행사를 기리는 의미로 주기율표를 표지에 실었다.

 

원소의 주기성을 최초로 발견한 사람은 멘델레예프가 아니다. 1862년 프랑스 지질학자 알렉상드르-에밀 드 샹쿠르투아는 원소의 주기성을 최초로 인식해 원소를 원자량의 순서대로 원통 위에 배열했다. 영국 화학자 존 뉴랜즈와 독일의 화학자 줄리어스 로타르마이어를 비롯한 다른 사람들도 비슷한 개념을 발표했다. 하지만 멘델레예프는 갈륨, 스칸듐, 게르마늄을 발견해 주기율표에 채워 넣으며 예측 도구로써 주기율표의 힘을 보여주며 과학계의 인정을 받았다.

 

현재 주기율표에는 118개 원소가 번호별로 특성에 맞춰 깔끔하게 정리돼 있다. 원자 번호는 원소의 핵 속에 존재하는 양성자의 수다. 원소의 특성은 전자가 원소의 에너지준위를 채우는 과정에서 발생한다. 전자는 1897년 영국 물리학자 조지프 톰슨에 의해 발견됐고 양성자는 1920년 영국 핵물리학자 어니스트 러더퍼드에 의해 발견됐다. 전자도 양성자도 알 수 없던 시절에 멘델레예프는 이를 예측하고 주기율표를 만든 것이다.

 

주기율표는 지금까지 발견한 모든 원소를 포함하고 있을 뿐만 아니라 새로운 원소의 발견을 위한 틀이기도 하다. 희귀 동위원소 가속기를 보유한 일본이화학연구소(RIKEN) 니시나센터를 비롯한 연구소들은 이미 119번 원소를 찾고 있다. 히데토 엔요 RIKEN 니시나센터장은 2017년 “119번과 120번 원소가 5년 내로 발견될 것”이라고 말했다. 원자 번호가 102번 이상인 원소를 뜻하는 초중원소에 대한 연구도 지금의 주기율표를 넓힐 것으로 주목받고 있다.

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