원소주기율의 법칙 발견

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멘델레예프의 원소 주기율 법칙 발견

 

1860년대에 이르자, 화학자들은 그 동안에 원소의 종류를 60가지 이상 찾아냈고, 그 중 많은 원소에 대해서는 성질도 얼마큼 알게 되었다. 이 시기에 러시아의 화학자 멘델레예프(Dmitri Mendeleev 1834-1907)는 그의 나이 35세 되던 1869년까지 알려진 61종의 원소의 원자무게(오늘날은 ‘원자량’이라 부름)와 각 원소의 성질을 카드에 적어 분류해보았다. 그는 카드를 원자무게와 성질에 따라 정리해본 결과, 원소들에게 주기적으로 공통된 화학적 성질이 있음을 발견하고, 원소의 주기율표를 최초로 만들어 발표하게 되었다.

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같은 시기에 독일의 물리학자 메이어(Julius Lothar Meyer 1830-1895)도 주기율표를 독자적으로 만들었다. 그러나 발표를 늦게 했기 때문에 주기율표를 창안한 역사적 영예는 멘델레예프에게 돌아갔다.

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멘델레예프가 61종의 원소를 배열하여 만든 초기 주기율표에는 채우지 못한 빈 공란이 있었다. 그는 “이 빈자리는 아직 찾아내지 못한 원소가 있음을 말해준다.”고 했다. 그는 새로 발견될 원소의 성질까지 예측했으며, 빈자리를 채울 원소 이름을 미리 지어놓기도 했다. ‘알루미늄’, ‘보론’, ‘실리콘’이라고.

 

 

그의 예언대로 1886년까지 갈륨, 스칸듐, 게르마늄이 발견되었으며, 각 원소는 멘델레예프가 예상한 성질을 가지고 있었다. 그의 예언이 맞아들자, 멘델레예프는 당장 세계적으로 유명한 화학자로 인정받게 되었다. 또한 멘델레예프의 주기율표(Mendeleev’s Periodic Table)가 옳다는 것을 확신하게 되면서, 여러 나라의 화학자들은 미처 발견하지 못한 원소들을 경쟁적으로 찾으려 했다.

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화학자들은 1925년까지 자연계에 존재하는 수소에서부터 우라늄까지 92가지 원소를 발견했다. 당시에는 92종이 자연계에 존재하는 원소 종류 전부라고 생각했다. 그러나 1940년에 ‘넵투늄’이라는 인공원소를 만드는데 성공하면서, 이후부터 여러 인공원소를 생산하게 되었다. 1955년에 합성된 인공원소는 멘델레예프의 공로를 기념하여 ‘멘델레븀’이라 부르기로 했다.

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2012년 현재, 주기율표를 채우는 원소의 종류는 모두 118가지가 알려져 있다. 이 중에 자연계에 존재하는 것은 98종이고, 20종은 인공적으로 만든 것이다. 주기율표에 나와 있는 1부터 118까지의 번호를 ‘원자번호’(atomic number)라 하는데, 이는 그 원소의 핵이 가진 양성자의 수와 일치한다. 그리고 원자량(atomic mass, atomic weight)은 각 원소의 원자가 가진 양성자와 중성자의 무게를 합한 질량이다. 원소의 질량이란, 탄소(C-12, C12로도 표기) 원자의 질량을 12로 했을 때, 각 원소의 상대 질량을 나타내는 것이다. 전자는 무게가 너무 작아 원자량에는 거의 영향을 주지 않는다.

 

 

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