원소로 보는 화학사 Vol.063, 원자번호 87번 '프랑슘'을 소개합니다.

원자번호 87번 ‘프랑슘(Fr)’을 소개합니다.

원자번호 87번 프랑슘(Fr)은 소듐, 포타슘과 함께 알칼리금속 원소에 속하며, 천연으로 존재하는 방사성원소입니다. 은색의 무른 금속으로 화학 반응성이 크고 밀도와 녹는점, 끓는점이 낮아 상온에서는 액체가 되며 수명이 짧습니다. 프랑슘은 무척 희귀한 원소입니다. 우라늄과 토륨광 속에 극미량 존재하며, 지구에 기껏해야 20~30g 정도 있는 것으로 추정됩니다. 프랑슘은 자연에 존재하는 원소 중 가장 늦게 발견한 원소이기도 합니다. 프랑슘은 모든 원소 중에서 전자를 끌어당기는 전기음성도가 가장 작습니다. 또 강력한 방사성을 가지며 매우 불안정한 세슘과 비슷한 성질을 지닌 원소이기도 합니다.

‘프랑슘’의 발견과 원소명의 유래

이미지출처: en.wikipedia.org/wiki/Marguerite_Perey

프랑슘은 에카-세슘(eka-cesium)이라는 가칭이 붙여진 상태로 오랫동안 발견되지 않았습니다. 수많은 과학자가 이 원소를 발견하기 위해 실험으로 버지늄, 몰다븀, 알칼리늄 등의 원소 명을 거론하며, 새로운 원소의 발견을 주장했지만 모두 오류로 밝혀지거나 실패에 머물렀습니다.

프랑슘이 발견된 것은 1939년 프랑스의 물리학자 마르게리트 페레(Marguerite C. Perey, 1909~1975)에 의해서 입니다. 페레는 파리의 퀴리연구소에서 마리 퀴리의 조수로 일했던 여성 과학자인데요. 그녀는 정제한 악티늄의 방사성 붕괴를 연구하던 중 어떤 원소가 생성되며 새로운 원소가 알칼리금속의 성질을 지니고 있다는 사실을 밝혀냈습니다. 페레는 자신의 고국인 프랑스(France)의 이름을 따 프랑슘(Francium)이라 이름 붙였습니다.

‘프랑슘’은 어디에 사용될까요?

프랑슘은 자연계에 존재하는 양이 매우 적을 뿐 아니라 추출과 분리가 어렵습니다. 따라서 연구 목적으로 쓸 때는 가속 장치인 사이클로트론(대전 입자를 가속시키는 장치의 일종)을 이용해 양성자와 토륨을 충돌 시켜 인공적으로 만들어 냅니다. 하지만 이렇게 만들어도 프랑슘의 반감기(방사성 붕괴되어 양이 반으로 줄어드는 데 필요한 시간)는 최대 22분에 불과해 물리적, 화학적 분석조차 어렵습니다. 연구가 어려워 밝혀진 정보가 많지 않기 때문에 프랑슘이1족 알칼리 금속의 마지막 원소라는 정도만 밝혀진 상태입니다. 이론적으로는 다음 알칼리 금속이 존재하리라 추측되나 아직은 어떤 단서도 없는 상태입니다. 사용 분야 역시 의학적 이용이 제시되기는 했지만 실제로 사용될 가능성은 매우 낮습니다. 앞으로도 연구 이외의 용도로 사용되기는 어려울 것으로 예측합니다.

오늘은 알칼리금속의 마지막 원소이자 희귀한 방사성 원소인 ‘프랑슘(Fr, 원자번호 87번)’에 대해 알려 드렸습니다. 다음 이 시간에는 그리스 신화에 나오는 탄탈루스 (Tantalus) 의 딸 ‘니오브’의 이름을 딴 원소 ‘나이오븀(Nb, 원자번호 41번)’에 대한 재미있는 이야기로 돌아오겠습니다.