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1. 교실 벽에 붙어있는 따분한 원소주기율표.. 정도로 생각하겠지만 사실은 커다란 커닝 페이퍼(cheet sheet)이지 않은가?

2. 원소주기율표는 1869년 러시아 성(聖)페테르스부르그 대학의 까탈스러운 교수 드리트리 멘델레예프가 만들었다. 이후 화학을 공부하는 학생들에게 도움을 주어 왔다.

3. 당시 출판사 마감일은 다가오고, 멘델레예프는 이미 알려진 63개의 원소들에 대해 기술할 시간이 없었다. 그래서 그는 남들이 꼼꼼하게 수집한 원자량(atomic weight) 자료에 의지했다.

4. 원자량을 결정하기 위해서 과학자들은 다양한 수용액에서 전류를 흘려 구성 원자들로 가려 내려고 하였다. 배터리 극성에 따라, 어떤 원소의 원자들은 이쪽으로 움직이고 또 어떤 원소의 원자들은 저쪽으로 움직이고 했다. 원자들은 별도의 용기에 수집되어 무게를 달았다.

5. 이 과정에서 화학자들은 상대적 무게를 정했다 - 그리고 멘델레예프가 순위를 매기는 데는 그것으로 충분했다.

6. 카드 게임을 좋아했으므로, 멘델레예프는 각 원소의 무게를 별도의 인덱스 카드에 적었고, 이것들을 솔리테어(solitaire, 카드 게임)에서처럼 분류했다. 유사한 속성을 갖는 원소들은 카드 게임 처럼 한 열(column)에 놓아서 세트(카드에서는 suit라고 한다)로 만들고, 이를 원자량을 올림차순으로 하여 배열하였다.

7. 이제 멘델레예프는 63개의 원소들을 하나의 패턴으로 기술할 수 있는 새로운 주기율 법칙 - 원소들이 원자량에 따라 배열되면서 명백히 하나의 주기성을 보여 주었다 - 을 갖게 되었다.

8. 맨델레예프의 테이블에 공란이 있으면 그는 해당 원자가와 화학적 특성을 정확하게 예측했다. 갈륨, 스칸디움, 그리고 게르마늄 등..

9. 하지만 1984년 아르곤이 발견되자, 멘델레예프가 분류한 열에는 어느 곳에도 적합하지 않았다. 그래서 그는 이 원소의 존재를 부인했다. 헬륨, 네온, 크립톤, 그리고 라돈 모두를 부정했다.

10. 1902년 그는 자기가 일부 원소들의 존재를 예상하지 못했음을 인정했다. 이들은 믿을 수 없을 정도로 반응성이 없으나 - 비활성 기체, 혹은 노블 가스였다 - 이제는 (원소주기율표 상의) 8 족 원소 그룹을 구성하고 있다.

11. 이제 우리는 원소를 분류할 때 양성자 수, 혹은 "원자가"에 의해서 분류한다. 이로써 대응하는 수의 전자가 결정되고 따라서 화학적 속성도 결정된다.

12. 비활성 기체(주기율표 맨 오른쪽)는 최외각에 전자가 꽉 차 있다. 따라서 그 성격이 비활성인 것이다.

13. 원자의 '사랑': 지금 주기율표를 가져다, (4주기 이후에 나타나는) 복잡한 중간 열들(전이원소들)을 제외하고 4 족 원소열을 중앙으로 해서 한번 접어 보라. 서로 '키스'하게 되는 쌍들은 전자의 수가 보완적이라서 - 키스하는 두 원소의 전자 수를 합하면 최외각 전자 수가 꽉 차게 된다 - 화학적으로 서로 결합한다.

14. 나트륨은 염소와 만난다. 소금(염화나트륨)이다! 치명적인 독약이 될 수 있는 염화칼륨 같은 흔한 화합물도 이제는 예상되지 않는가.

15. 중간에 엤는 4족(IVA 로 표시되는 열) 원소들은 같은 족 원소, 혹은 스스로 잘 결합한다. 예를 들면, 실리콘 + 실리콘 + 실리콘 .. 식으로 무한정 연결되어 결정 격자 구조로 되고, 보통 컴퓨터 반도체에 사용된다.

16. 4족의 탄소 원자들이 길게 연결되면.. 보라, 설탕이 될 수도 있다. 그 화학적 유연성 때문에 탄소는 생명체의 주된 분자가 되었다.

17. 멘텔레예프는 모든 원소가 결코 변하지 않는다고 잘못 생각했다. 그러나 방사성 원자들의 원자핵은 불안정하기 때문에, 주기율표를 돌아다닐 수 있다. 예를 들면, 우라늄(92번 원소)은 서서히 보다 가벼운 원소로 붕괴하는데, 최종적으로 납(82번 원소)이 된다.

18. 한도를 넘어서: 원자량 92보다 큰 원소들은 자연상태에 존재하지 않는다. 이들은 원소를 다른 원소로 충돌시켜 생성시킬 수 있다.

19. 주기율표 가장 밑에 있는 두 원소 114번과 116번은 아직 이름이 없다. 지난 해 6월 공식적으로 확인되었다. 116번 원소는 수 밀리초(miliseconds)만에 붕괴하여 사라졌다. 110~112번 원소(3개)는 지난 11월 초에 공식적으로 명명되었다. 각각110번 다름스타치움(Darmstadtium), 111번 뢴트케니움(Roentgenium). 그리고 112번 코페르니시움(Copernicium)이다. * 최근 114번4 및 116번 원소명이 제안되었다. 114번 플레로비움(flerovium, 원소 기호 Fl) 과 116번 리버모리움(l ivermorium, 원소 기호 Lv)이다. 아직은 공식 승인된 것은 아니다.

20. 물리학자 리챠드 파인만은 원소 주기율표를 채울 수 있는 원소 수는 최대 137개라고 예측했다. 왜냐하면 그 이상의 양성자는 허수로만 정량화 가능한 에너지를 생성하게 되는데, 다시 말하면 원자번호 138번과 그 이상은 불가능하다는 의미이다.

* [ 참고] 원자핵 내부에서 핵의 상태를 유지(붕괴하지 않도록)하는 힘은 핵력(강한 핵력)이지만, 아무리 핵력이 강하다고는 해도 원자핵 내부에는 중성자만 있는 것이 아니라 양성자도 있다. 따라서 이들 양성자의 수가 많아지면 같은 양성자 간에 전기적인 척력 또한 강해지므로 결국 원자는 붕괴하게 된다. 파인만의계산이 틀린다고 하더라도 그 숫자가 틀린 것일 뿐, 정확한 예측이라는 것을 알 수 있다.