1869년 3월 6일, 드미트리 멘델레예프 (Dmitri Mendeleev, 1834 ~ 1907)가 러시아 화학회에서 주기율표 (週期律表, periodic table)에 대한 논문 발표

1869년 3월 6일, 드미트리 멘델레예프 (Dmitri Mendeleev, 1834 ~ 1907)가 러시아 화학회에서 주기율표 (週期律表, periodic table)에 대한 논문 발표

주기율표 (週期律表, periodic table) 또는 주기표 (週期表)는 원소를 구분하기 쉽게 성질에 따라 배열한 표로, 러시아의 드미트리 멘델레예프 (Dmitri Mendeleev, 러: Дмитрий Иванович Менделеев, 1834년 2월 8일 ~ 1907년 1월 20일)가 처음 제안했다.

1869년 3월 6일, 드미트리 멘델레예프가 러시아 화학회에서 주기율표에 대한 논문을 발표했다.

드미트리 멘델레예프 (Dmitri Mendeleev, 1834 ~ 1907)는 당시 알려져 있던 63개 원소 사이의 규칙성을 찾는 연구를 했다. 그 결과 1869년 ‘원소의 구성 체계에 대한 제안’이라는 논문을 발표했다.
이 논문에는 원자량 증가 순서와 성질별로 원소를 배열한 주기율표가 담겼다.
일설에 따르면 그가 연구에 지쳐 깜빡 잠든 사이에 꾼 꿈에서 주기율표를 봤다고 한다.
이 표에는 아직 발견되지 않은 원소를 의미하는 빈칸도 있었다. 그는 빈칸에 들어갈 원소들의 특성까지 예측했다.
당시 멘델레예프가 주기율표를 발표하자 과학계 분위기는 싸늘했다. 하지만 그가 예측한 원소들이 속속 발견되면서 멘델레예프의 이론에 힘이 실렸다.

한편 1913년 헨리 모즐리는 멘델레예프의 주기율표를 개량시켜서 원자번호순으로 배열했는데, 이는 현대의 원소 주기율표와 유사하다.

가장 많이 쓰이는 주기율표에는 단주기형과 장주기형이 있다.
단주기형 주기율표는 1주기와 3주기를 기준으로 하고, 4주기 아래로는 전형원소와 전이원소가 같은 칸에 있다. 이 단주기형 주기율표는 초기에 쓴 모델로 원자가 많이 알려지지 않았을 때 많이 사용하였다. 장주기형 주기율표는 현재 가장 많이 쓰고 있는 주기율표이다.

○ 역사 (History)

• 되베라이너의 세 쌍 원소

주기율표의 역사는 요한 볼프강 되베라이너의 “세 쌍 원소”로부터 시작된다.

그는 실험을 통해 세 개의 원소로 이루어진 무리 중 어떤 원소들은 첫 번째 원소와 세 번째 원소의 물리량 평균이 두 번째 원소의 물리량과 같음을 확인했다.

그 구체적인 예로는 ‘칼슘 (Ca), 스트론튬 (Sr), 바륨 (Ba)’의 세 원소가 있다. 여기서 스트론튬 (Sr)의 물리량은 칼슘 (Ca)과 바륨 (Ba) 원소의 물리량을 합하여 2로 나눈 평균값과 비슷하거나 같다. 되베라이너는 이들을 세 쌍의 원소라고 불렀다. 이러한 세 쌍 원소 관계를 만족하는 원소들은 칼슘-스트론튬-바륨, 염소-브로민-아이오딘, 그리고 리튬-나트륨-칼륨이 대표적인데 이를 만족하는 원소수가 적어 인정받지 못하였다. 세 쌍 원소는 현대 주기율표에서 같은 족에 해당된다.

• 뉴랜즈의 옥타브 설

영국의 과학자 존 뉴랜즈는 원소들을 원자량의 순으로 배열하면 8번째 원소마다 비슷한 성질의 원소가 나타나는 것을 발견하였고, 이를 피아노의 개념에 대입하여 옥타브 법칙을 세웠다.

하지만 이 대응성은 3번째 줄에서부터 어긋나기 시작했고, 처음 이 이론이 발표되었을 때만 해도 그는 웃음거리가 되었으나 이후 여러가지 실험이 뉴랜즈의 법칙의 중요성을 보였다.

현대 주기율표에서 주기개념의 시초가 되었다.

• 멘델레예프 (1834~1907)

드미트리 멘델레예프는 화학 교수였다. 멘델레예프는 원소의 규칙을 밝히기 위해 이런저런 시도를 하다가 결국 원소들을 원자량순으로 나열하면 되베라이너의 세쌍원소, 뉴랜즈의 옥타브 법칙을 만족하게 된다는 것을 알게 되었다.

그는 원소가 어떤 함수의 결과라는 것을 확실히 믿었지만 비활성 기체가 발견되면서 그의 주기율표는 바뀌기 시작했다.

멘델레예프가 만든 주기율표에는 빈자리가 있었다. 그리고 그 빈자리에 언젠가는 빈 칸을 채울 원소가 발견될 것이라고 주장했다.

• 모즐리의 법칙

멘델레예프의 문제는 영국의 모즐리에 의해 풀렸다. 그는 음극선관을 이용하여 생성되는 X선의 파장을 연구하여 양성자 수에 따라 화학적 성질이 달라진다는 것을 밝혀냈다.

이를 모즐리의 법칙이라하며, 이것을 기본으로 현대적 의미의 주기율표가 탄생하였다.

○ 주기율표 원소이름

• 비활성 기체

주기율표의 오른쪽에 있는 이 원소들은 다른 원소들과 다르게 화학 반응을 하지 않는다. 그래서 비활성 기체라는 이름을 갖게 되었다.

헬륨 (2번, He)

네온 (10번, Ne)

아르곤 (18번, Ar)

크립톤 (36번, Kr)

제논 (54번, Xe)

라돈 (86번, Rn)

오가네손 (118번, Og)

• 할로젠

17족의 원소들로 구성되어있다. 전자를 가져오려는 성질이 강하다. 수소와 반응한다.

플루오린 (9번, F)

염소 (17번, Cl)

브로민 (35번, Br)

아이오딘 (53번, I)

아스타틴 (85번, At)

테네신 (117번, Ts)

• 준금속

준금속은 금속과 비금속 사이에 있어 금속과 비금속의 성질을 모두 갖고 있다. 특히 규소나 저마늄은 반도체의 주 원료이다.

붕소 (5번, B)

규소 (14번, Si)

저마늄 (32번, Ge)

비소 (33번, As)

안티몬 (51번, Sb)

텔루륨 (52번, Te)

폴로늄 (84번, Po)

• 알칼리 금속

알칼리 금속은 수소를 제외한 1족 원소들이다. 칼로 잘릴 정도로 무른 금속이며, 물과 격렬하게 반응을 하여 때론 폭발을 하기도 한다.

리튬 (3번, Li)

나트륨 (11번, Na)

칼륨 (19번, K)

루비듐 (37번, Rb)

세슘 (55번, Cs)

프랑슘 (87번, Fr)

• 알칼리 토금속

알칼리 토금속은 2족 원소들이다. 알칼리 금속과 희토류 원소의 중간 성질을 띤다.

베릴륨 (4번, Be)

마그네슘 (12번, Mg)

칼슘 (20번, Ca)

스트론튬 (38번, Sr)

바륨 (56번, Ba)

라듐 (88번, Ra)

• 란타넘족

란타넘족은 란타넘 (57번, La)에서 루테튬 (71번, Lu)까지의 희토류 원소이다. 란타넘족은 원자번호가 늘어나면서 4f 오비탈을 채운다.

란타넘 (57번, La)

세륨 (58번, Ce)

프라세오디뮴 (59번, Pr)

네오디뮴 (60번, Nd)

프로메튬 (61번, Pm)

사마륨 (62번, Sm)

유로퓸 (63번, Eu)

가돌리늄 (64번, Gd)

터븀 (65번, Tb)

디스프로슘 (66번,Dy)

홀뮴 (67번, Ho)

어븀 (68번, Er)

튤륨 (69번, Tm)

이터븀 (70번, Yb)

루테튬 (71번, Lu)

• 악티늄족

악티늄족은 악티늄 (89번, Ac)에서 로렌슘 (103번, Lr)까지인 족이다. 악티늄족은 원자번호가 늘어나면서 5f 오비탈을 채운다.

악티늄 (89번, Ac)

토륨 (90번, Th)

프로트악티늄 (91번, Pa)

우라늄 (92번, U)

넵투늄 (93번, Np)

플루토늄 (94번, Pu)

아메리슘 (95번, Am)

퀴륨 (96번, Cm)

버클륨 (97번, Bk)

캘리포늄 (98번, Cf)

아인슈타이늄 (99번, Es)

페르뮴 (100번, Fm)

멘델레븀 (101번, Md)

노벨륨 (102번, No)

로렌슘 (103번, Lr)

• 전이 금속

전이금속은 주기율표에서 4~7주기, 3~12족 까지의 원소들을 말한다. 원자번호가 늘어나면서 d 오비탈이 채워진다.

스칸듐 (21번, Sc)

티타늄 (22번, Ti)

바나듐 (23번, V)

크로뮴 (24번, Cr)

망가니즈 (25번, Mn)

철 (26번, Fe)

코발트 (27번, Co)

니켈 (28번, Ni)

구리 (29번, Cu)

아연 (30번, Zn)

이트륨 (39번, Y)

지르코늄 (40번, Zr)

나이오븀 (41번, Nb)

몰리브데넘 (42번, Mo)

테크네튬 (43번, Tc)

루테늄 (44번, Ru)

로듐 (45번, Rh)

팔라듐 (46번, Pd)

은 (47번, Ag)

카드뮴 (48번, Cd)

하프늄 (72번, Hf)

탄탈럼 (73번, Ta)

텅스텐 (74번, W)

레늄 (75번, Re)

오스뮴 (76번, Os)

이리듐 (77번, If)

백금 (78번, Pt)

금 (79번, Au)

수은 (80번, Hg)

러더포듐 (104번, Rf)

더브늄 (105번, Db)

시보귬 (106번, Sg)

보륨 (107번, Bh)

하슘 (108번, Hs)

마이트너륨 (109번, Mt)

다름슈타튬 (110번, Ds)

뢴트게늄 (111번, Rg)

코페르니슘 (112번, Cn)

• 전이후 금속

전이후 금속은 주기율표의 p-구역에 있는 금속 원소를 말한다. 전이 금속에 비해 녹는 점과 끓는 점이 낮고, 무르다.

알루미늄 (13번, Al)

규소 (14번, Si)

인 (15번, P)

황 (16번, S)

갈륨 (31번, Ga)

저마늄 (32번, Ge)

비소 (33번, As)

셀레늄 (34번, Se)

인듐 (49번, In)

주석 (50번, Sn)

안티모니 (51번, Sb)

텔루륨 (52번, Te)

탈륨 (81번, Tl)

납 (82번, Pb)

비스무트 (83번, Bi)

폴로늄 (84번, Po)

○ 수소 위치 논란

수소와 헬륨의 위치에 대한 논쟁이 이어지고 있다. 현재의 주기율표에서는 수소를 알칼리 금속과 마찬가지로 가장 바깥쪽 껍질에 전자를 하나 가진 리튬 위에 배열한다. 그러나 일부에서는 수소는 금속 원소가 아니며 수소가 전자의 구조 면에서는 알칼리 금속이 아닌 할로겐에게 가깝고 할로젠 원소와 성질이 비슷하다고 주장하며, 수소의 위치를 17족 원소로 옮겨야 한다고 주장한다.
마찬가지로 생각해서, 수소가 1족 원소라면 헬륨도 베릴륨 위에 2족 원소로 배치해야 한다는 설이 있다. 그러나 헬륨은 비활성 기체이므로 현재처럼 네온 위인 18족 원소가 가장 적당하다고 한다.

러시아의 화학자로 최초 주기율표를 작성한 드미트리 멘델레예프 (Dmitri Mendeleev, 1834 ~ 1907)

드미트리 이바노비치 멘델레예프 (Dmitri Mendeleev, 러: Дмитрий Иванович Менделеев, 1834년 2월 8일 ~ 1907년 1월 20일)는 러시아의 화학자이다.

주기율표를 최초로 작성한 이 중 한 명으로 알려져 있다.

– 드미트리 멘델레예프 (Dmitri Mendeleev)
.출생: 1834년 2월 8일, 러시아 토볼스크
.사망: 1907년 1월 20일, 러시아 상트페테르부르크
.부모: 이반 파블로비치 멘델레예프, Maria Dmitrievna Mendeleeva
.배우자: 안나 이바노바 포포바 (1882 ~ 1907)
.자녀: 류보비 블로크, 올가 멘델리바, 마리아 멘델리바, 바실리 멘델레예프 등
.형제자매: Masha Mendeleeva
.분야: 화학, 물리학, 경제학, 지질학, 도량형학

○ 생애 및 활동

드미트리 멘델레예프 (Dmitri Mendeleev, 1834 ~ 1907)는 시베리아 서쪽에 있는 토볼스크현 Verkhnie Aremzyani에서 11, 13, 혹은 17명의 자녀 중 막내로 태어났다 (그 수는 출처마다 다르며, 정확한 수는 아무도 알지 못하는 것으로 보인다). 그가 태어난 해에 그의 선생님이었던 아버지 이반 파블로비치 멘델레예프 (Ivan Pavlovich Mendeleev)가 시력을 상실하여 그의 어머니 마리아 드미트리브나 (Maria Dmitrievna Mendeleeva)가 가족의 생계를 책임지게 된다. 그녀는 그녀 가족의 유리공장을 다시 세워 살림을 꾸려나간다. 1847년 아버지가 사망하고 유리공장이 화재로 파괴되는 등 일련의 시련을 겪는다.

멘델레예프가 15세이던 1849년 그의 어머니는 멘델레예프에게 고등교육을 시키겠다는 목표를 가지고 남은 두 자녀 (멘델레예프와 리자)를 데리고 시베리아에서 모스크바로 건너가 정착했다. 멘델레예프는 모스크바에 있는 대학에 지원했으나 받아들여지지 않았고, 곧 그의 어머니는 그를 데리고 상트페테르부르크로 향한다. 상트페테르부르크에서도 상황은 별반 다르지 않았다. 그러나 죽은 남편 친구의 도움을 받아 Main Pedagogical Institute에 들어가게 된다. 그가 이 기관에 들어간지 10주가 안되어 그의 어머니가 사망하고, 2년 후 그는 결핵 진단과 함께 단지 수개월 정도 살 수 있을 거라는 말을 듣게 되었다.

1869년 3월 6일, 러시아화학회에서 그는 주기율표에 관한 자신의 논문을 처음으로 공식 발표했다. 그는 원소를 일정한 규칙에 따라 나열하여 발견되지 않은 원소의 성질까지도 예측할 수 있다고 주장하였으며, 실제로 멘델레예프가 예측한 원소들의 성질과 실제 원소의 성질이 맞아떨어진 사례가 몇 개 존재한다. 로타르 마이어도 거의 같은 시기 거의 유사한 주기율표를 생각해 내었으나 발견되지 않은 원소의 성질을 예측할 생각은 하지 못했다.

주기율표 101번째 원소는 그의 이름을 따 멘델레븀이라 불린다.

멘델레예프는 1906년 노벨 화학상 수상 후보에 올랐지만 그 상은 프랑스의 무아상이 수상했고 멘델레예프는 끝내 노벨상을 수상하지 못한 채 1907년 생을 마감했다.

• 주기율표

드미트리 멘델레예프 (Dmitri Mendeleev, 1834 ~ 1907)는 당시 알려져 있던 63개 원소 사이의 규칙성을 찾는 연구를 했다. 그 결과 1869년 ‘원소의 구성 체계에 대한 제안’이라는 논문을 발표했다.
이 논문에는 원자량 증가 순서와 성질별로 원소를 배열한 주기율표가 담겼다.
일설에 따르면 그가 연구에 지쳐 깜빡 잠든 사이에 꾼 꿈에서 주기율표를 봤다고 한다.
이 표에는 아직 발견되지 않은 원소를 의미하는 빈칸도 있었다. 그는 빈칸에 들어갈 원소들의 특성까지 예측했다.
당시 멘델레예프가 주기율표를 발표하자 과학계 분위기는 싸늘했다. 하지만 그가 예측한 원소들이 속속 발견되면서 멘델레예프의 이론에 힘이 실렸다.
그는 1906년 노벨화학상 후보에 올랐으나 플루오르 (불소)를 최초로 분리해낸 앙리 무아상에게 한 표 차이로 밀려 수상하지 못했다.

• 일화

평생 약한 자의 편에 서서 검소한 생활을 했으며, 거칠고 볼품없는 옷을 입고, 여행을 할 때도 늘 3등칸을 탔다. 따라서, 소련 시절에도 격하되지 않고 오히려 영웅시될 수 있었다.

항공학에도 관심을 기울여 과학관측용 풍선기구를 만들기도 했으며 공기보다 무거운 물체의 비행 가능성을 주장했다. 석유화학에도 깊은 관심을 기울여 유조선과 송유관을 설계하고 저장 탱크도 만들었다. 그는 ‘석유는 태워버리기엔 너무 귀한 물건이다’라는 발언도 하였다. 당시만 해도 석유화학은 막 발전하기 시작한 단계여서 석유 가공품도 대부분 경유나 등유 등의 연료 제품이었는데, 이미 멘델레예프는 석유를 이용한 각종 화학 합성수지의 가능성을 제시한 것.

세상의 관행이나 부조리에 저항했던 모친의 영향을 강하게 받아서인지 진보적이고 사회 개혁을 지지하는 모습을 보였다. “미망에 빠지지 말아라, 말이 아니라 행동을 앞세워라. 신성한 진리와 과학 탐구를 위해 꾸준히 노력해라”라는 유언을 소중히 간직하여, 훗날 자신의 논문에 “드미트리 멘델레예프는 어머니의 유언을 소중하게 생각하고 있습니다”라는 구절을 적어놓기도 했다.

상술한 학생들의 시국 활동에 호의적인 모습을 보인 것도 같은 맥락. 위에서 인세로 벌어들인 돈으로 사들인 농장을 경영할 때도 근대적인 농법을 도입해 수익을 올렸는데, 그는 이 농법을 주변의 다른 농가들에게도 흔쾌히 가르쳐주었으며, 아울러 치즈 제조법까지 가르쳐주었다.

그야말로 화학자라는 공인으로서도, 드미트리 멘델레예프라는 개인으로서도, 유능하면서도 선량했던 인물이다.

알렉산드르 보로딘과도 친분이 있었는데, 그의 음악에는 별 관심이 없었으나 보로딘의 화학에 대한 열정에 흥미를 느껴서, 그와 함께 자신의 업적인 주기율표에 대한 논의를 하기도 했다.

참고 = 위키백과

크리스천라이프 편집부