원소와 주기율표, Element and Periodic table

 원소Element에 대한 정의는 '세상 만물은 무엇으로 이루어졌는가'에 대한 답이다. 원소는 기원전 그리스에서 철학자들이 내놓은 답으로부터 시작한다. 그 당시에 세상 만물은 물, 불, 흙, 공기 등으로 이루어졌다고 믿었다. 하지만 현재 화학 원소Chemical element는 원자 번호로 구별되는 한 종류의 원자로 이루어진 순수한 화학 물질을 말한다. 원소는 금속, 준금속, 비금속 등으로 나뉜다. 친숙한 원소의 예로는 탄소, 질소, 산소, 실리콘, 비소, 알루미늄, 철, 구리, 금, 수은, 납 등이 있다.

 이러한 원소의 기원은 빅뱅이론으로 설명한다. 수소를 포함한 헬륨, 리튬, 베릴륨과 붕소와 같이 가장 가벼운 원소들은 빅뱅 동안에 우주선에 의해 만들어졌다고 생각된다. 탄소, 질소, 산소, 마그네슘, 규소, 황에서 철까지 태양과 같은 항성에서 핵합성을 통해 만들어진다고 생각된다. 철 이상으로 무거운 원소들은 초신성 폭발을 통해 핵합성이 되었다고 설명한다.

 18세기 말에 라부아지에Lavoisier는 그 당시에 알려진 23개의 원소를 정리했고, 1870년에는 65개, 1925년에는 88개, 그리고 현재 118개가 알려져있다. 자연계에 존재하는 98개와 인간이 인공적으로 합성한 20개가 합쳐서 118개이다. 1871년 러시아 화학자 멘델레예프Dmitri Mendeleev는 원소를 원자 질량이 증가하는 순서대로 나열하고, 같은 열에 같은 화학적 성질을 갖는 원소들을 배열한 표를 만들어 원소들을 정리했다. 현재 원소의 주기율표Periodic table of the elements는 화학적, 물리적 성질을 쉽게 이해할 수 있게 정리되었다.

[주기율표 Periodic Table]

 주기율표는 몇가지 규칙에 의해 정리된 표이다.

1. 각 원소마다 한 칸이 주어지며, 그 안에 원자 번호, 원소 기호, 원자 질량이 쓰인다.

2. 원자 번호는 각 원소의 양성자 수와 같으며, 원자번호가 증가하는 순으로 왼쪽에서 오른쪽으로 배열된다.

3. 같은 가로줄은 주기period로 맨 위를 1주기, 맨 아래를 7주기라고 한다.

4. 같은 세로줄은 족group으로 맨 왼쪽을 1족, 맨 오른쪽을 18족이라고 한다.

 - 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17, 18족을 전형 원소representative element라고 하고, 3~12족은 전이원소transition element라고 한다.

5. * 와 **로 따로 표시된 줄은 각각 란타넘계열Lanthanide series와 악티늄 계열Actinide series로 2족과 3족 사이에 들어가지만, 그 사이에 표시할 경우 주기율표가 가로로 길어지기 때문에 밑으로 따로 빼서 쓴다.

[확장된 주기율표]

 위 사진이 란타넘 계열과 악티늄 계열을 같이 써서 넣은 확장된 주기율표이다. 

 주기율표의 중요한 점은 같은 족의 원소는 비슷한 화학적 성질을 가지고 같은 주기의 원소는 서로 다른 화학적 성질을 가진다.