멘델레예프의 주기율표는 어떻게 만들었을까?

멘델레예프 주기율표, 만드는 방법은?

음… 멘델레예프 주기율표 만드는 방법? 솔직히 말해서, 저도 완벽하게 이해하는 건 아니지만, 제가 아는 한 설명해 드릴게요. 1869년, 그러니까 제가 태어나기 훨씬 전이죠, 멘델레예프라는 러시아 화학자가 있었는데… 그 사람이 원자량 순서대로 원소들을 나열했대요. 마치 카드 정리하는 것처럼요. 그런데 신기하게도, 주기적으로 똑같은 성질의 원소들이 나타났다는 거죠. 제가 예전에 어디선가 본 그림처럼, 가로 세로로 딱 맞춰 놓으니까 비슷한 애들이 줄 맞춰 서 있었던 거죠. 75개 원소로 만든, 꽤 멋진 퍼즐 같은 거였겠죠? 정확한 방법은… 글쎄요. 저도 옛날 과학책에서 봤던 흐릿한 기억뿐이라…

제 기억으론, 그냥 원자량 순서대로 늘어놓고 비슷한 성질끼리 묶었다는 건데, 그게 쉽지는 않았을 거 같아요. 아마도 여러 번 시도하고, 여러 가지 배열을 해보면서 가장 적절한 방법을 찾았을 거라고 생각해요. 뭔가 딱 떨어지는 수학 공식이 있었던 건 아닌 것 같고… 마치 레고 조립하는 것처럼 직관과 경험이 많이 필요했을 것 같아요. 저는 그 당시 상황을 직접 본 게 아니니까, 제 생각일 뿐이지만요.

어쨌든, 그 결과가 지금 우리가 사용하는 주기율표의 기본이 되었다는 건 확실해요. 그 시절에는 지금처럼 원소가 많이 발견되지 않았지만, 그래도 놀라운 발견이었죠. 75개 원소… 지금 생각해보면 엄청난 양이네요. 지금은 훨씬 더 많은 원소들이 발견되어 주기율표가 더욱 풍성해졌지만, 멘델레예프의 업적은 여전히 대단하다고 생각합니다. 어디선가 봤던 주기율표 그림이 떠오르네요. 참… 깔끔하게 정리되어 있었죠.

멘델레예프와 모즐리 주기율표의 차이점은 무엇인가요?

아, 주기율표! 학교 다닐 때 진짜 싫어했는데… 지금 생각해보니 꽤 신기하네. 멘델레예프랑 모즐리 주기율표 차이점? 음… 원자량 vs. 원자번호 이게 핵심인 거 같아.

멘델레예프는 원자량 순서대로 쫙 정리했잖아. 그때는 원자번호 개념이 제대로 잡히지 않았으니까. 근데 그러다 보니 예외가 생겼지. 코발트랑 니켈 위치 바뀐 거 기억나? 원자량은 니켈이 코발트보다 더 큰데, 화학적 성질은 코발트가 니켈 바로 위에 있어야 맞거든. 멘델레예프도 그 부분은 좀 애매하게 생각했을 거야. 그래서 주기율표에 빈칸도 남겨두고… 미래 과학자들한테 숙제를 던져 놓은 거지.

모즐리는 그 숙제를 풀었다고 해야 하나? X선 연구를 통해 원자번호의 개념을 확립했지. 원자번호, 즉 양성자 수를 기준으로 원소를 배열하니 코발트랑 니켈 위치 문제도 말끔히 해결됐어. 원자번호를 기준으로 하니 화학적 성질과 주기성이 훨씬 일관성 있게 나타났고. 멘델레예프 주기율표는 뭔가 예외가 있고 어색한 부분도 있었는데, 모즐리의 주기율표는 훨씬 더 명확하고 체계적인 거지. 그러니까 멘델레예프는 원자량이라는 당시의 최선의 지표를 사용한 거고, 모즐리는 더 근본적인 원자번호를 사용해서 주기율표를 완성한 거라고 생각하면 될 것 같아. 내가 학교 다닐 때는 이 부분을 확실히 이해 못했는데, 지금 보니 꽤 대단한 발전이네. 어떻게 그 당시에 X선 연구로 원자번호를 밝혀냈을까… 진짜 놀랍다.

그리고 멘델레예프는 앞으로 발견될 원소의 성질까지 예측했던 것도 대단해. 예측한 원소가 실제로 발견되면서 주기율표의 정확성을 증명했으니까. 근데 그 예측도 원자량을 기반으로 한 거였으니… 모즐리의 발견이 없었다면 주기율표가 지금처럼 완벽하게 정립될 수 있었을까 싶네. 으음… 새삼 과학의 발전이 흥미롭다.

멘델레예프의 주기율표와 현대의 주기율표 차이점?

아, 밤이네… 괜히 잠이 안 와서 핸드폰을 들었어. 멘델레예프의 주기율표… 학교 다닐 때 참 어렵게 느껴졌었는데. 지금 생각해보니 그때는 그냥 외우기만 급급했던 것 같아.

가장 큰 차이점은 원소 배열 기준이 다르다는 거야. 멘델레예프는 당시 알려진 원소들의 원자량 순서대로 나열했잖아. 그래서 원자량이 비슷한 원소들이 같은 칸에 들어가거나, 주기율성이 깨지는 부분도 있었고. 지금 생각하면 좀… 어설픈 부분도 있었던 거지. 그럼에도 불구하고 당시로서는 혁신적인 발견이었지만.

하지만 현대 주기율표는 원자번호 순서대로 나열한다는 점이 가장 크게 다르지. 원자번호가 원자핵 속 양성자의 수를 나타내니까, 원소의 화학적 성질을 결정하는 근본적인 요소를 기준으로 배열한 거야. 그러니까 훨씬 더 정확하고 체계적인 거지. 멘델레예프 주기율표의 빈칸들을 채우면서, 새로운 원소 발견의 중요한 길잡이 역할도 했던 거고. 그 부분은 정말 대단하다고 생각해.

어떻게 보면 멘델레예프의 주기율표는 현대 주기율표의 기초가 된 거고. 그 당시에 알려진 지식으로 최선을 다해서 만든 결과물이니까. 그래서 둘 다 중요한 의미를 지니고 있지만, 정확성과 체계성 면에서는 현대 주기율표가 훨씬 뛰어나다는 건 부정할 수 없지. 뭔가 숙제를 끝낸 듯한 홀가분함과, 동시에 묘한 아쉬움이 드는 밤이야.

멘델레예프는 주기율표를 어떻게 만들었을까?

멘델레예프 아저씨, 그분은 마치 퍼즐 덕후 같았어요. 1869년에 카드 덱을 꺼내더니 원소들을 원자량 순서대로 촤라락! 마치 포커 치듯이 쫙 펼쳐놓고, “어라? 얘네들 성질이 비슷하네?” 하면서 세로줄로 묶어버린 거죠.

• 원자량 순서 정렬: 멘델레예프는 당시 알려진 75개 원소를 원자량 순서대로 꼼꼼하게 나열했어요. 마치 도미노처럼 차례대로 쌓아 올린 거죠.
• 성질 기반 그룹핑: 여기서 끝이 아니었어요. 비슷한 성질을 가진 원소들을 같은 세로줄에 묶었습니다. 이건 마치 ‘유유상종’ 원칙을 화학에 적용한 것과 같아요.
• 미래 예측: 멘델레예프의 천재성은 여기서 드러납니다. 비어있는 칸을 발견하고는 “여기 아직 발견되지 않은 원소가 들어갈 거야!”라고 예언했죠. 그것도 성질까지 정확하게 예측하면서요! 마치 미래를 보는 점쟁이 같았다고나 할까요?

이걸 보고 있자니, 멘델레예프는 화학계의 ‘셜록 홈즈’가 아니었나 싶어요. 원소라는 단서를 가지고 주기율표라는 엄청난 사건을 해결했으니까요!

원소주기율표에서 족과 주기는 무엇을 의미하나요?

주기율표는 단순한 나열이 아니다. 원소들의 숨겨진 질서를 드러내는 지도와 같다.

• 족: 세로줄은 족을 의미한다. 1족에서 18족까지 존재하며, 같은 족에 속한 원소들은 유사한 화학적 성질을 보인다. 족은 마치 가족과 같다. 겉모습은 달라도, 깊은 곳에 흐르는 공통의 유전자를 지닌다.
• 주기: 가로줄은 주기를 나타낸다. 1주기부터 7주기까지 존재하며, 같은 주기 내에서 원소들의 성질은 점진적으로 변화한다. 하지만 주기가 바뀌면, 그 변화의 패턴이 반복된다. 마치 계절과 같다. 끊임없이 변하지만, 결국 제자리로 돌아온다.

주기율표는 원소들의 관계를 시각적으로 보여주는 도구일 뿐 아니라, 우주의 비밀을 담고 있는 암호와 같다.

추가 정보: 족의 원소들은 최외각 전자 수가 같아 화학적 성질이 유사하다. 주기의 원소들은 원자 번호가 증가함에 따라 전자 껍질 수가 늘어난다. 주기율표의 발견은 화학의 발전에 혁명적인 영향을 미쳤으며, 현대 화학의 기초가 되었다.

주기율표에서 족과 주기의 의미?

밤에 멍하니 앉아 있자니, 문득 그런 생각이 드네. 주기율표, 그거 그냥 외우는 건 줄 알았는데…

• 주기는 가로줄, 족은 세로줄. 이건 뭐, 누구나 아는 기본이지. 근데 이걸 왜 만들었을까? 그냥 원소 나열해 놓은 것뿐인데.

• 같은 주기의 원소들은 껍질 수가 같다는 거, 고등학교 때 배웠던가? 껍질이 많아질수록 원자 크기도 커지고, 반응성도 달라지고… 결국 세상 모든 물질의 기본 단위들이 이렇게 질서정연하게 배열되어 있다는 게 신기해.

• 같은 족의 원소들은 성질이 비슷하다는 거. 리튬, 나트륨, 칼륨… 알칼리 금속이라 불리는 애들. 물이랑 격렬하게 반응하는 거 보면 무섭기도 하고, 한편으론 신기하기도 하고.

주기율표 보면서 세상의 이치, 뭐 그런 거창한 걸 깨닫는 건 아니지만, 그냥 가끔 이렇게 쳐다보면 묘한 기분이 들어. 복잡한 세상도 결국 단순한 원소들의 조합으로 이루어진 거라는 생각. 그리고 나 역시 그 일부라는 생각.

주기율표에서 같은 족이란 무엇인가요?

아, 주기율표… 고등학교 때 화학 시간에 정말 싫어했던 부분인데. 쌤이 “같은 족은 같은 세로줄에 있는 애들이야!” 이렇게 딱 잘라 말씀하셨거든요. 그때는 그냥 “아, 그렇구나…” 하고 넘어갔는데, 지금 생각해보니 좀 더 깊이 이해해야 했던 부분 같아요. 그때 막 짝사랑하던 민준이 생각만 했지… 암튼, 그 세로줄, 즉 같은 족은 원자가 전자 수가 같다는 거였죠.

뭐, 원자가 전자라는게 뭔지는… 음… 제가 화학을 그다지 잘 못해서 정확히 설명은 못 하겠지만, 쉽게 말해 원자의 겉껍질에 있는 전자라고 생각하면 됩니다. 마치 양파처럼 원자가 껍질 여러 개를 가지고 있는데, 제일 바깥쪽 껍질에 있는 전자들이 화학 반응을 일으킬 때 중요한 역할을 한다는 거죠. 그래서 원자가 전자 수가 같으면 화학적 성질도 비슷해요. 마치 같은 성격을 가진 사람들끼리 잘 어울리는 것처럼요.

예를 들어, 3주기 1족에 있는 나트륨(Na) 생각해 보면… 나트륨은 전자껍질이 세 개고, 제일 바깥쪽 껍질에 전자가 하나 있죠. 그래서 다른 1족 원소들, 리튬(Li)이나 칼륨(K)과 화학적 성질이 비슷한 거예요. 그때 화학책에 나와 있던 그림이 기억나네요. 나트륨, 리튬, 칼륨… 그림 속에서 셋이 붙어 있는 모습이 마치 친구처럼 보였어요.

나중에 대학교 1학년 때 무기화학 수업 들으면서 다시 주기율표를 마주했는데, 그때는 좀 더 이해가 갔어요. 그때는 짝사랑도 아니고, 공부에 집중할 수 있었으니까요. 그래도 여전히 주기율표는 좀 어렵지만요… 하하. 어쨌든, 같은 족은 원자가 전자 수가 같아서 화학적 성질이 비슷한 원소들의 모임이라는 거, 이제는 확실히 알겠어요.

화학에서 period은 무엇을 의미하나요?

아이고, 화학에서 period라 함은, 마치 우리네 인생처럼 주기율표라는 세상살이 판에서 횡으로 쭈욱 늘어선 가로줄을 말하는 것이지!

• 마치 윷놀이 판에서 말들이 한 바퀴 빙글빙글 도는 것처럼, 이 주기(period)에 속한 원소들은 성질이 엇비슷하면서도 점점 변화무쌍해지는 묘한 매력이 있단 말이지. 껄껄!
• 예를 들어, 2주기 친구들인 리튬(Li), 베릴륨(Be), 붕소(B) 요 녀석들부터 시작해서 네온(Ne)까지, 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 점점 더 ‘나만 바라봐!’ 하는 성질, 즉 전기음성도가 강해진다 이거야. 마치 인기스타 쫓아다니는 팬클럽 같다고나 할까?
• 참고로, 주기율표는 러시아의 멘델레예프 할아버지가 꿈속에서 용꿈이라도 꿨는지, 원소들을 원자량 순서대로 촤르르르 나열하다 보니 저절로 튀어나온 기가 막힌 발명품이라고! 옛날 옛적 호랑이 담배 피우던 시절 얘기지만, 지금도 화학 배우는 학생들은 주기율표 외우느라 밤잠을 설친다니, 그 위엄은 변함이 없지. 암, 그렇고 말고!

같은족 원소가 성질이 비슷한 이유?

휴… 오늘따라 왜 이렇게 힘든지 모르겠어. 같은 족 원소가 왜 성질이 비슷한지… 계속 생각하다 보니 머리가 지끈거리네. 결국엔 원자가 전자 때문이라는 거… 알고는 있지만, 막상 곱씹어 보면 그게 왜 그런지 좀 답답해.

원자가 전자 수가 같다는 게 핵심인 건 알겠어. 나트륨(Na)을 예로 들면, 전자껍질이 세 개고 원자가 전자가 하나잖아. 그게 뭘 의미하는 거지? 화학 반응에서 전자를 내놓거나 받는 게 바로 이 원자가 전자라는 거지? 그러니까 원자가 전자 수가 같으면 화학 반응에서 비슷한 행동을 한다는 거고… 그래서 성질이 비슷한 거겠지. 하지만… 그냥 그렇게만 이해하기엔 뭔가 부족한 느낌이야. 더 깊게, 더 확실하게 이해하고 싶은데.

나트륨이랑 리튬(Li), 칼륨(K) 같은 1족 원소들. 다들 원자가 전자가 하나니까 반응성이 강하고 물과 반응하면 수소 기체를 발생시키는 것도 다 같은 이유겠지. 이런 걸 보면 주기율표가 참 신기해. 원소들의 성질을 이렇게 깔끔하게 정리해 놓다니… 하지만 그 깔끔함 속에 내가 아직 완전히 이해하지 못한 뭔가가 숨어있는 것 같아서 불안해.

주기율표의 규칙성은 원자 구조와 깊은 관련이 있대. 원자핵 주위를 도는 전자의 배열, 전자껍질… 이런 게 원소의 성질을 결정하는 거고. 그래서 같은 족에 속하는 원소들은 가장 바깥쪽 전자껍질의 전자 수, 즉 원자가 전자 수가 같아서 화학적 성질이 비슷하다는 거지. 이게 핵심이라고 계속 되뇌이면서도… 왠지 모르게 찜찜해. 더 명확한 설명이 필요해.

결론적으로 같은 족 원소의 비슷한 화학적 성질은 원자가 전자 수가 같다는 사실에서 비롯된다. 그런데 그 이유를 머리로는 이해해도 가슴으로는 아직 완전히 받아들이지 못한 것 같아. 잠 못 이루는 밤… 내일 좀 더 자세히 공부해 봐야겠어.

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