주기율표

개요

원소를 구분하기 쉽게 성질에 따라 배열한 표로 러시아의 드미트리 멘델레예프가 처음으로 제안하였다.

역사

되베라이너의 세쌍원소

독일의 화학자 되베라이너가 발견한 일종의 법칙으로 당시 알려진 원소인 칼슘-스트론튬-바륨의 화학적 성질이 매우 비슷하고 여기에 스트론튬의 원자량이 칼슘과 바륨의 중간값에 해당한다는 사실을 알게 되었으며, 이후 염소-브롬-요오드, 리튬-나트륨-칼륨 역시 화학적 성질이 비슷하고 원자량도 중간의 원소가 앞뒤의 두 원소의 평균값에 해당한다는 것을 발견하면서 이와 같은 원소를 묶어서 세쌍원소라 명명하였다. 당시에는 별로 중요한 발견은 아니었으나 원소들 사이의 관계와 원자량과 연관성이 있을 수 있다는 사실은 이후 원소들의 주기성인 주기율을 알아내는데 힌트를 제공하게 된다.

눌랜즈의 옥타브법칙

1864년 영국의 화학자 눌랜즈가 발견한 법칙으로 원소를 원자량의 순서대로 늘어놓았을 때 8번째마다 비슷한 성질을 가진 원소가 나타난다는 법칙으로 특히 원자번호 3번인 리튬부터 20번인 칼슘까지 이러한 주기성이 뚜렷하게 나타나는 특성이 있다. 이것으로 원소들이 주기성을 가지고 있을 가능성이 더욱 강하게 제기되었지만 칼슘 뒤에 위치하고 있는 원소들은 그 주기성의 규칙에 전혀 들어맞지 않아 뉼랜즈의 옥타브법칙은 다른 화학자들에게 조롱을 받고 잊혀졌다.

멘델레예프의 주기율표

1871년 드미트리 멘델레예프라는 과학자가 화학 원소들의 성질을 적은 카드로 카드놀이를 하던 도중 원소들을 원자량 순서로 배열하여 미완성의 주기율표를 만들게 된다. 바로 주기율에 해당하는 원소가 없는 칸을 빈칸으로 놔두고 그 빈칸에 놓이게 될 원소의 성질을 예측했으며, 당시 화학계에서 원소로 인지되었으나 자신의 주기율표에 넣을 자리가 없었던 물질은 원소가 아닌 것으로 보고 주기율표에서 빼버렸다.

멘델레예프가 빈칸으로 놔뒀던 칸의 원소들은 시간이 지나면서 실제 발견되었는데, 그 원소의 성질이 멘델레예프의 이 예측에 거의 대부분 들어맞아 멘델레예프의 이론이 옳았음이 증명되었다. 그가 예측한 "에카규소"와 실제 발견된 원소 저마늄의 성질이 서로 정확히 일치한다는 것은 대부분의 화학 교재 그리고 나무위키에 실려있을 정도이다. 심지어, 멘델레예프가 "에카알루미늄"이라고 명명했던 원소인 갈륨을 한 과학자가 실제로 발견했는데, 멘델레예프는 그 논문에서 보고된 "에카알루미늄"의 성질이 자신이 예측한 것과 다르다고 하면서, 본인은 그 원소를 실제로 본 적도 없으면서 해당 과학자에게 훈수를 뒀는데, 나중에 그것이 그대로 맞아떨어짐이 밝혀졌다고 한다.

바로 현대 화학의 시발점이 된 것이다.

모즐리의 주기율표

하지만 멘델레예프의 주기율표도 모든 점에서 맞는 것은 아니었다. 대표적으로 칼륨과 아르곤의 순서 문제가 있는데, 원자량은 아르곤이 칼륨보다 무거워 멘델레예프의 주기율표에서는 아르곤이 칼륨의 뒤에 놓였지만 실제 원소의 주기율적 성질은 아르곤과 칼륨의 순서를 바꿔놔야 맞아떨어지는 문제가 있었다. 멘델레예프는 고심 끝에 그 이유에 대한 해답을 찾지 못한 채 이 부분은 자신의 주기율표가 예외적으로 틀린 부분이라고 인정했다고 한다.

그러다가 헨리 귄 제프리스 모즐리라는, 어니스트 러더퍼드의 제자였던 과학자가 X선 산란 실험을 통해, 후에 "그 원자에 들어있는 양성자의 개수"로 알려지게 되는 원자 번호라는 것을 발견하여, 그에 기반하여 원소들을 다시 늘어놓음으로써 멘델레예프의 이 오류를 수정하며, 이 주기율표가 현대까지 이용되고 있다.

종류

표준 주기율표

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