[2020-40] 주기율표를 읽는 시간

제목 : 주기율표를 읽는 시간

작가 : 김병민

번역 : 

출판사 : 동아시아

읽은날 : 2020/07/13 - 2020/07/24

세상 살다보면 쓸데없는 일을 할 때가 있다.

돈을 버는 것도 아니고 권력을 가지게 되는 것도 아니고 누가 시킨 것도 아닌데... 그냥 좋아서 하는 일이 있다.

내게는 책읽기가 그런 일이다. 특이 이런 책을 읽는 건 정말 나에겐 쓸데없는 일이다.

도대체 이 나이에 보험상품 만드는 나에게 주기율표가 왜 필요하냐고...

그런데 책 제목을 보고 그냥 읽게 되었다. 

이 책은 주기율표가 만들어지게 된 이야기와 주기율표의 구성에 대해서 알려준다.

뒷쪽에는 현재까지 발견된 118개의 원소에 대한 설명이 붙어있다.

그동안 주기율표는 여러 사람이 각자 만들었다고 한다. 

그중 러시아 화학자인 멘델레예프의 주기율표가 현재까지 쓰이고 있다. 

그의 큰 업적은 주기율표를 만들면서 빈 곳은 앞으로 발견될 것이라고 예측했다는 것. 더구나 그 성질이 어떨 것인지도 예측했다고 한다. 

실제 그 원소가 발견되었을 때 얼마나 기뻤을까? 이런게 과학하는 맛인가?

주기율표는 화학에서 사용하는 것이지만 깊이가 깊어질수록 물리학의 도움을 많이 받는다고 한다. 역시 콜라보가 중요하다. 

내가 일하는 것과도 상관이 없고 내용도 완전히 이해하지는 못하지만 과학책은 나름 즐거운 자극을 준다. 

도서관과 서점이 많이 생겨서 좋다. 인생이 즐겁다. 

 

P18 사이렌 소리가 늘어지는 것은 진동수가 낮아지면서 파장이 길어지기 때문에 일어나는 현상입니다. 마찬가지로 빛의 경우에도 서로 멀어지면 파장이 길어지는 현상이 나타나는 것입니다 

P19 빅뱅이 일어난 뒤 3분까지 쿼크와 렙톤이 생성되고 양성자와 중성자, 전자가 만들어집니다.  

P23 인류에게 물질이 의미로 다가온 것은 1년 중 마지막 날 자정이 되기 10여초 전부터입니다. 10초 동안의 의미를 찾기 위해서, 그 앞의 긴 시간은 여기서 다루지 않겠습니다 

P24 그는 네 가지 근원적 원소가 우주에 일정량 존재하고 파괴되지 않으며, 특성과 함게 모습을 바꿔가며 물질의 모습으로 존재한다고 주장했습니다 

P26 1417년 겨울, 30대 후반의 필사가였던 포조 브라촐리니는 남부 독일의 한 수도원의 서가에서 고대 로마의 시인 루크레티우스의 철학 서사시 사물의 본성에 관하여를 발견합니다 

P31 지금 우리는 열이 에너지란 사실을 알고 있지만, 18세기만 해도 열을 물질처럼 취급했습니다. 

P32 물질의 본질을 파악하려 했던 그는 물질을 분해할 때 더 이상 간단한 물질로 분해되지 않는 입자가 존재한다는 것을 알게 되었고, 그렇게 원소를 정의합니다 

P34 원소의 주기율표를 만든 러시아 화학자 멘델레예프입니다. 그가 없었더라면 화학은 지금처럼 주류 과학으로 발돋움하기 어려웠을 겁니다 

P37 물리학자인 모즐리가 결국 이 의미를 찾아냅니다. 주기율표에서 원소의 번호는 원자량이 아닌 원자핵의 양성자수에 의한 것이라는 분명한 사실을 밝혀낸 것입니다 

P38 주기율표는 화학의 전유물이라고 생각했지만, 원소가 왜 그렇게 종류별로 만들어졌는지, 원자와 원자의 결합은 왜 그래야 하는지를 아는 것은 물리학의 설명 없이는 불가능해진 겁니다 

P55 연금술로 출발한 화학은 원소의 결합과 원소가 갖는 고유의 성질에 주목할 수밖에 없었고, 결국 이 모든 문제의 해답은 양자역학이 풀어냈습니다 

P60 영국의 많은 화학자는 퍼킨의 성공을 보고 인공화합물이 돈이 된다는 사실을 깨닫게 됩니다 

P67 원자핵의 무게에 따라 원자량이 결정되고 원소가 구별되는 것처럼 보이지만, 핵을 구성하는 양성자와 중성자 질량 때문에 소듐처럼 폭발하거나 염소처럼 사람에게 해를 가하는 능력이 생기는 것은 아닙니다 

P69 전자는 입자이면서도 파동성을 가집니다. 파동은 원자와 같이 아주 작고 일정한 공간에 갇히면 특정한 진동만 지니게 됩니다 

P70 도로 위를 달리는 자동차에 과속 측정용 레이저 빛이 충돌해도 자동차의 속도는 변하지 않지만 원자 크기의 세계에서는 광자가 전자에 충돌하면 전자의 운동량을 교란합니다 

P81 현대 표준 주기율표의 들쑥날쑥한 모양은 보어의 전자껍질 정보를 바탕으로 만들어지기 시작한 겁니다. 보어가 전자의 개수와 원자의 이온화 에너지 그리고 원자 반지름을 고려해 현재의 주기율표로 수정한 겁니다 

P91 원자의 가장 바깥쪽 껍질에 있는 전자가 다른 원소와 반응을 일으키는 원인이 됩니다. 그 안쪽의 전자는 다른 원소를 만나지 못합니다. 결국 바깥쪽 껍질의 전자 개수가 화학적 성질을 결정하는 것이죠 

P93 공통적인 특징은 모든 원소의 바깥쪽 전자껍질에 전자가 한 개 밖에 없다는 것입니다. 

P96 화학적 성질은 결국 반응의 모습입니다. 그리고 바깥껍질의 전자수가 다른 원소와 반응하는 데 사용되죠. 결국 바깥껍질에 같은 수의 전자수를 가진 원소라면 비슷한 반응을 한다는 의미이기도 합니다 

 p104 물리학자에 의한 원자 번혼는 질량이 아닌 양성자수로 밝혀졌지만, 화학자도 질량에 대한 접근을 했던 것은 무의미하지 않았습니다 

P108 포타슈의 양성자가 하나 더 많은데도 아르곤이 더 무겁습니다. 이런 역전 현상이 동위원소 때문입니다. 동위원소에서 중성자수가 많아지면 이런 현상이 발생하는 것이지요 

P118 알칼리 금속은 반응성이 다른 금속보다 좋습니다. 공기 중의 산소와 빠르게 반응하기 때문에 금속의 광택은 바로 사라집니다 

P121 알칼리 금속과 수소는 전자를 내놓고 양이온으로, 할로젠 원소는 전자를 받아 음이온으로 전하를 띠는 입자로 바뀝니다. 이제 둘 사이에 다른 극성으로 인해 인력이 생깁니다. 이온 결합을 하며 물질을 만드는 거죠. 우리는 이런 결함을 흔하게 볼 수 있습니다. 가장 먼저 떠오르는 물질이 바로 염입니다 

P123 전자가 아무리 많아도 반응에 관여하는 건 바깥쪽 전자입니다. 안쪽 껍질에 있는 전자는 다른 원자에게 보이지 않기 때문입니다 

P129 주기율표의 3족에서 12족에 해당하는 영역을 전이원소라고 부릅니다. 또 대부분의 원소가 금속이기 때문에 전이금속이라고도 합니다. 앞서 전이금속에 넘겨놓은 숙제가 많기 때문에, 우선 숙제들을 먼저 해결하고 가야겠지요 

P138 탄소는 s와 p오비탈로 혼성 오비탈을 만드는 덕에 탄소는 탄소끼리도 다양한 결합을 하게 됩니다. 탄소 간 공유 결합은 전자쌍을 세 개까지 공유하는 삼중결합도 할 수 있죠 

P140 같은 족임에도 어떤 원소는 금속으로, 다른 원소는 비금속의 성질을 보이지요. 그 이유는 바로 가깥껍질을 이루는 전자 구조 때문이고, 핵과의 인력 작용이 다르기 때문이기도 합니다. 

P148 아직 인류는 아주 깊숙하게 들어있는 전자를 끄집어내어 원소를 손쉽게 분리하는 방법을 알지 못합니다 

P150 우라늄보다 큰 원소는 언제, 어떻게 만들어진 걸까요? 우라늄보다 큰 원소들은 20세기 중반 이후 인류가 원자력을 다루기 시작한 뒤로, 원자로에서 합성되어 발견한 원소들입니다 

P151 103번 이후 원소의 대부분은 화학자가 아니라 물리학자가 인공 합성 연구를 통해 만들어낸 것이고, 아직 그 성질이 제대로 밝혀지지 않았기 때문입니다. 

P163 이온화 경향이 큰 금속에 대한 서열은 이온화 에너지를 기준으로 만들어진 순서인 셈이지요. 반대로 전자를 얻으면 에너지가 방출됩니다. 외부에서 들어온 전자는 원자핵에 인력으로 묶이면서 에너지가 낮은 상태로 되기 때문이죠 

P167 전이금속은 늘 예외가 있다라는 말에 예외가 없는 모습을 보입니다 

P172 결국 이산화탄소를 제거하기 어려운 이유는 인류가 화석연료를 사용한 이유와 같습니다. 큰 에너지를 얻기 위해서이지요 

P176 이 반응을 물에 녹는다라고 표현하지요. 하지만 과학적으로 엄밀하게 따지자면, 이 과정에는 녹는다라는 말 대신에, 이온 상태로 흩어진다는 의미를 담은 해리라는 용어가 적절합니다 

P185 금속 중에 실온에서 액체로 존재하는 원소가 수은밖에 없으니 단연 가장 낮은 녹는점을 차지합니다 

P187 이렇게 금속을 펴거나 늘여도 부서지거나 끊어지지 않는 이유는 금속의 결정 구조와 자유전자 때문입니다 

P192 사실 금속을 따라 흐르는 것은 전하이고, 전류는 전하의 흐름입니다. 그러니까 전류가 흐른다는 표현은 적합하지 않은 것이죠. 전하를 전자라고 혼동하는 경우가 있는데, 분명 다른 개념이지요. 전하는 양으로 표현이 가능합니다 

P203 전에도 주기율표가 있었지만 그가 주기율표의 창시자로 대표성을 가지게 된 이유는 원소 위치의 정확성 때문입니다. 기존에 알려진 원자량의 어긋남을 재검토하고 원자량을 변경해 원소를 제 위치에 배치했죠 

P207 1번 수소에서부터 92번 우라늄까지의 원소 중 반감기가 짧아 지구에서 사라지고 인공적으로 만들 수 밖에 없는 43번 테크네튬과 61번 프로메튬 두 가지를 제외한 아흔개만 자연계에서 존재하고, 나머지 스물여덟 개의 원소는 인공적으로 만든 원소입니다. 

P209 이렇게 118개의 원소 중에 인체에서 발견된 예순 개의 원소는 인체에서 중요한 기능을 한다고 알려졌거나 혹은 인체에서 아무런 기능이 없거나 어떤 기능을 할지 모른다는 것들입니다. 118개 중 나머지 쉰여덟 개의 원소는 인체에 존재하지 않습니다 

P214 존재를 부정하는 것이 아니라, 존재의 부정을 확신할 수 없으니 존재할 가능성도 동시에 인정하는 겁니다