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화학이야기

원소로 보는 화학사 PREVIEW ‘멘델레예프의 주기율표가 탄생하기까지’

2017년 4월 26일

원소로 보는 화학사: 멘델레예프의 주기율표가 탄생하기까지, #원소 #원소의역사 #원소의발견 #멘델레예프 #주기율표

수.헬.리.베! 수.헬.리.베? 분명 구구단은 아닌데 마법의 주문 같기도 하고 이게 대체 무슨 말인지 궁금하시죠? 중·고등학교 학창 시절을 떠올려 보세요. 기억 나는 것이 있나요? 이것은 바로 화학 수업시간에 배웠던 ‘주기율표 쉽게 암기하는 방법’인데요. 주기율표에 있는 수많은 원소를 암기하기 위해 원소의 앞 글자만 따서 노래 부르듯 외우고 다녔던 기억이 나시죠? ‘수.헬.리.베’는 수소(H), 헬륨(He), 리튬(Li), 베릴륨(Be)의 앞 글자만 딴 것으로 이 노래의 첫 소절입니다.

주기율표에는 원자번호 1번부터 118번까지의 많은 원소들이 있는데요. 몇 개의 원소를 제외하고 대부분의 원소들은 그것을 발견한 사람이 있고 발견한 연도도 알려져 있습니다. 이렇게 지금까지 확인된 118개의 원소들은 모두 다른 구조와 성질을 지니고 있습니다. 앞으로 LG케미토피아에서 블로그지기가 각 원소가 언제, 어디에서 누구로부터 발견이 되었는지, 어떤 성질이 있는지, 어디에 이용되고 있는지 등의 재미있는 원소이야기를 소개해드리려고 합니다. 오늘은 그 첫 번째 이야기로 ‘원소의 역사’ 이야기를 들려드리려고 합니다.


원자와 혼동하기 쉬운 ‘원소’

원자 물질을 구성하는 기본 입자 원소 다른 물질로 분해되지 않는, 물질을 이루는 기본 성분

원소의 역사를 들여다보기 전에 여러분은 원소와 원자를 확실하게 구분할 수 있나요? 원소와 원자는 단어가 비슷하기 때문에 쉽게 혼동할 수 있습니다. 하지만 이 둘은 엄연히 다른 것이죠. 원자실제로 물질을 구성하는 요소이고, 원소원자의 성질을 말하는 추상적인 개념입니다. 쉽게 말하면 원소종류, 원자개수인 셈입니다. H₂O 물 분자로 예를 들어볼까요? ‘H₂O’라는 물 분자에는 수소 원자 2개, 산소 원자 1개로 즉 3개의 원자로 이루어진 물질인 동시에 수소와 산소의 두 가지 종류의 원소로 이루어진 물질이기도 한 것입니다. 원소의 개념은 고대부터 존재했으며 수많은 철학자 및 과학자들의 다양한 연구를 통해 현재의 원자론이 만들어졌습니다.

원소[element]의 역사

사실 화학 전문가가 아니라면 118개나 되는 모든 원소를 전부 알기에는 어렵겠죠? 원소 이야기가 마냥 낯설기만 한 이야기로 느껴질 수도 있습니다. 하지만 118개의 원소 중 100여 개의 원소는 우리 삶 속에 밀접하게 활용되고 있답니다. 우리 주변의 다양한 물체와 생물은 전부 모든 물질의 기본 구성 요소인 원소로 이루어져 있습니다.

원소의 발견

원소 발견의 역사: 고대~16세기(자연에 존재하는 12개의 원소들 발견), 17~18세기(21개의 원소들 발견 ), 18세기 말(화학원소가 무엇인지, 화합물과의 차이 발견 ), 19세기(51개의 원소들 발견), 1920년대(자연에 존재하는 모든 원소들 발견 및 분리), 20세기(30개의 원소들 발견), 21세기(3개의 원소들 발견)

과연 이런 원소는 언제부터 누가 발견한 것일까요? 고대인들도 지금의 우리가 화학원소라고 부르는 여러 가지 물질을 알고 있었습니다. 탄소, 황이나 금과 같이 비교적 순수한 상태로 자연에 존재하는 12개의 원소들은 고대부터 16세기 사이에 발견이 되었습니다. 그리고 그 이후 17세기에서 18세기 사이에 21개의 원소가 발견이 되면서 18세기 말에는 과학자들이 화학원소가 무엇인지, 화합물과는 어떻게 다른지를 알아냈습니다. 이후 19세기에는 51개의 원소가 발견이 되었고 1920년대에 드디어 자연에 존재하는 모든 원소를 발견해 분리하는데 성공했습니다. 이어서 20세기에 30개, 21세기에 들어서는 3개의 원소가 발견이 되었습니다. 이처럼 원소들은 처음엔 생존의 도구로 발견되어 탐구의 대상이 되었고 지금은 우리의 삶 속에서 한 축을 담당하고 있습니다.

멘델레예프의 주기율표가 탄생하기까지

‘삼조 원소설’을 제창한 독일의 화학자, 되베라이너 (Döbereiner, 1780~1849), ‘옥타브의 법칙’으로 유명한 영국의 화학자, 존 뉴랜즈 (John Alexander Reina Newlands, 1837 ~ 1898)

오늘날 알파벳으로 표기하는 원소기호는 스웨덴의 베르셀리우스가 라틴어로 된 원소 이름의 머리글자로 원소를 표시하도록 한 것이 시초가 되었습니다. 그리고 최초로 원소를 분류한 사람은 독일의 되베라이너인데요. 반응성이 비슷한 원소들을 묶어서 분류한 것이라고 하여 ‘삼조원소’라고 이름을 붙였습니다. 그리고 원소를 원자량의 순서에 따라 ‘나선형’으로 배열하면 성질이 비슷한 원소들이 수직으로 나열되는데요. 이런 원소의 주기성에 주목한 화학자는 바로 프랑스의 샹쿠르투아입니다. 이후 영국의 뉴랜즈는 원소를 원자량 순서에 따라 배열하면 8번째마다 성질이 비슷한 원소가 나타나는 법칙인 ‘옥타브법칙’을 발표했습니다.

주기율표로 유명한 러시아 과학자, 멘델레예프 (Dmitri Mendeleev, 1834~1907), 1869년 멘델레예프 논문에 수록된 주기율표

그리고 지금의 ‘주기율표’는 1869년 드미트리 이바노비치 멘델레예프가 원소를 새롭게 분류하기 위한 패턴을 찾다가 만들게 된 것인데요. 그는 각 원자량과 원자 성질을 카드에 적고 그것을 비슷한 성질의 그룹마다 원자량이 커지는 순으로 카드를 배열하는 방법을 통해 지금의 주기율표를 탄생시켰습니다. ‘주기율표의 아버지’, ‘화학의 아버지’라고 불리는 그는 주기율표를 만들 때 당시 발견된 원소뿐만 아니라 발견되지 않은 원소들의 특징까지 예측하여 주기율표를 만들었습니다. 놀라운 점은 이후에 발견되는 원소들이 그가 예측한 특징과 모두 들어맞았다는 것입니다.


오늘은 화학원소의 기본적인 개념과 함께 화학원소에 담긴 재미있는 역사 이야기를 소개해드렸는데요. 지구의 재료도 원소이고 인체에도 원소가 존재하며 우리 삶 속 많은 부분이 원소로 구성되어 있다는 사실! 놀랍지 않나요? 앞으로도 계속 오늘 블로그지기가 소개해드린 현대 주기율표인 멘델레예프의 주기율표에 담긴 다양한 원소들 각각에 담긴 이야기를 들려드릴게요. 기대해 주세요!

 

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