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지구는 우주를 이루고 있는 퍼즐 조각의 모임입죠.
아주 넓고 캄캄한 공간에서
우주는 별들로 빛나고
이 별들은 언젠가 초신성이 되어서
퍼즐 조각들을 만들죠. 이 퍼즐조각은 오늘날 우리가
원소라고 알고 있는 것들입니다. .
모든 원소들은 별이 폭발하면서
만들어져 공간 속으로 흩어집니다.
수백년 동안 사람들은 우리를 둘러싼 세상이
어떻게 이뤄졌는지 알아내려고 했어요.
그들은 필요한 모든 조각들이
바로 코 앞에 있었다는 걸 거의 몰랐죠.
이 조각들의 발견은 세상을
이해하는데 혁명을 일으켰고
과학에서 가장 큰 선물이라 여겨지는
주기율표를
만들게 했어요.
자, 이들 원소들은 어디에 있고,
원소들을 나열하는 방법을 어떻게 찾았을까요?
글쎄요, 믿거나 말거나,
고대 문명은 주변에 있는 원소들을
많이 알고 있었지만
우주를 이루는 조각이라고 여기지는 않았어요.
금, 은, 구리와 같은 원소들은
고대 문명에서 쉽게 찾을 수 있었죠.
금, 은, 구리는 보석이나 도구를 만들 때처럼 여러 목적에 맞게 쓰였습니다.
이 원소들은 왜 쉽게 찾을 수 있었을까요?
주기율표를 퍼즐이라고 생각해 보세요.
구석에 있는 조각들은 퍼즐의 모서리에 있고
보통은 쉽게 찾을 수 있어요.
매끄러운 모서리가 두드러지니까요.
그리고 다른 퍼즐조각과 맞물리지도 않아요.
퍼즐 조각들처럼 원소들은 같이 어울릴 상대를 고르는데 까다로울 수 있어요.
어떤 원소들은 다른 원소들과 어울리길 좋아하지만
다른 원소들은 어울리지 않아요.
다른 원소들과 어울리지 않는 원소들은 쉽게 집어낼 수 있어요.
반면에 다른 원소들과 잘 어울리는 원소들은 찾기 어려워요.
금, 은, 구리는 까다로운 원소들이라서
우리가 쉽게 찾을 수 있어요.
자, 1600년대 후반으로 돌아가보죠.
독일의 연금술사, 헤닝 브란트는
실험실에서 일하느라 바빴습니다.
그 시대에 있었던 많은 연금술사들처럼
브란트는 사람 몸에서 금을 추출하려고 했었죠.
그는 문제를 푸는 가장 확실한 답을 생각해냈죠.
오줌입니다.
오줌은 금색이니까 그 속에 금이 들었을지도 모르죠.
그래서 브란트는 모을 수 있는 만큼 오줌을 많이 모았어요.
대부분 자기 몸에서 나온 거죠.
그리고는 금을 얻으려는 희망으로 오줌을 졸였어요.
브란트는 그가 눈 오줌을
반죽이 될 때까지 끓였죠.
그리고 그 반죽을 아주 높은 온도로 달구었습니다.
끝내는 연기가 나서
물질은 활활 타버렸어요.
브란트는 자기도 모르게 오줌에서 인을 추출했죠.
처음으로 원소를 발견한 거죠.
하지만 자기가 뭘 했는지는 알지 못했습니다.
브라트가 살던 시대는 원소라는 개념이 아직 발견되지 않았어요.
오히려 고대 그리스의 물질에 관한 법칙, 물질은
흙,
물,
공기,
불로 이루어져 있다는
철학이 절대적이었죠.
원소가 무엇인지 정의를 내린,
오늘날 화학의 아버지라고 알려진
안토니오 라보아지에가 나올 때까지는 그랬어요.
라보아지에는 기존의 화학방식으로는
더는 쪼갤 수 없는 물질이 원자라고 정의했어요.
라보아지에는 그 당시 알려진 원소들의 목록을 만들었고
원소들을 어떤 순서로든 나열해 보려 했어요..
기체나 금속처럼
분류할 수 있도록 말이죠.
라보아지에는 퍼즐을 맞추려 했던 첫 번째 인물이었죠.
이것이 그 당시 알려져있던 원소들을
나열하기 위한 연구의 시작이었어요.
퍼즐을 알아맞추려고 많은 화학자들이 나타났어요.
그들 가운데 한 사람인 존 돌턴이 원소 무게를 재서
퍼즐을 무게 순서로 배열했어요.
독일 화학자 볼프강 되버라이너는 원자들이 다른 원자들과
반응하는지 보려고 원자들을 결합했습니다.
그가 어떤 원소들은 비슷한 성질과 반응을 가진다는 사실을 알아냈어요.
예를 들어 순수한 리튬, 나트륨, 칼륨은
물에 노출되었을 때
격렬하게 반응합니다.
물 표면에 물방울이 불꽃처럼 튑니다.
그래서 과학자들은 이런 유사성은
우연이 아니라고 깨닫게 됩니다.
동일한 족(族)에 속하는 원소들은 비슷한 성질을 가집니다.
결국 퍼즐을 다 끼어맞춘 화학자는 드미트리 멘델레예프였어요.
멘델레예프는 카드마다 알려진 원소를 적어서
원소의 원자량과 그 특성을 바탕으로 원소를 배열하려 했습니다.
그는 3일 밤낮을 깨어있다가
결국 깊은 잠에 들었는데,
꿈에서 원소를 배열한 표를 봤다는 이야기입니다.
멘델레예프는 주기율표를 만들었을 뿐 아니라
아직 발견하지 못한 원소를 예측할 수도 있었어요.
원소 주기율표에 관한 퍼즐이 풀렸습니다.