원소주기율표(Periodic Table ofthe Elements)의 역사, 원소와 원자의 이해

 

 

원소와 원자

원자(Atom):

원자는 물질을 구성하는 가장 작은 입자로서, 원소의 특성을 나타내는 기본 단위입니다. 원자는 어떠한 화학적 반응에서도 더 이상 분할되지 않는다고 가정됩니다. 원자는 양전하를 가지는 중심인 원자핵과 이 주위를 돌고 있는 전자들로 구성되어 있습니다. 원자는 각 원소마다 고유한 구조와 성질을 가지고 있습니다.

 

원소(Element):

원소는 동일한 종류의 원자로 구성된 순수한 물질을 나타냅니다. 즉, 원자 핵에 있는 양성자의 수와 전자의 수가 같은 원자로 이루어진 물질입니다. 원소는 주기율표에 나타낸 원소 기호와 원자 번호로 구별됩니다. 원소는 고유한 물리적, 화학적 특성을 가지며, 다양한 조합을 통해 화합물을 형성할 수 있습니다.

 

원자와 원소는 서로 다른 개념입니다. 원자는 물질을 이루는 가장 작은 입자로서, 원소는 동일한 종류의 원자로 구성된 순수한 물질을 나타냅니다. 즉, 원소는 동일한 종류의 원자로만 구성되어 있으며, 원자는 원소의 기본 구성 요소입니다.

 

 

원소주기율표의 역사

18세기 말부터 19세기 초에 프랑스의 화학자 앙투안 로랑 라부아지에(Antoine Laurent Lavoisier) 가 화학적 원소들을 분류하고 명명하는 작업을 수행했으며, 그는 원소들을 산화 작용과 연관하여 분류하였습니다. 하지만 그의 분류 체계는 주기성이나 원자량 등의 시스템 적인 패턴을 가지고 있지 않았습니다. 그는 33가지의 원소를 분류하였습니다.

라부아지에가 분류한 원소에는 수소, 질소 산소, 빛(당시 빛은 입자로 정의하고 있었음, 세상을 구성하는 기본원소), 칼로리(열소, 열도 입자로 정의함) 등 성질에 따라 구성하였습니다.

 

이후 화학이라는 학문은 연금술에서 과학으로 학문을 구분하게 됩니다.

 

1802년 존 돌턴(John Dalton)은 원자 가설을 주장합니다.

돌턴의 원자 가설은 다음과 같습니다:

1.     모든 물질은 원자라고 불리는 더 이상 나눌 수 없는 작은 입자들로 구성되어 있다.

2.     같은 종류의 원자는 동일한 크기와 질량을 가진다.

3.     다른 종류의 원자는 크기와 질량이 서로 다르다.

4.     원자는 화학 반응에서 분리되거나 합쳐져서 새로운 물질을 생성할 수 있다.

5.     원자는 전기적인 속성을 가지며, 반응에서는 원자들이 재배열되지만 원자의 구조는 변하지 않는다.

돌턴의 원자 가설은 원자를 기본 입자로 간주하고 원자를 조합하여 원소와 화합물을 형성하는 화학 반응을 설명하는 데 큰 역할을 했습니다. 이 가설은 나중에 원자의 내부 구조와 세부적인 특성에 대한 이해의 발전을 이끌게 되었습니다.

  

1817년 독일의 화학자 요한 볼프강 되베라이너(Johann Wolfgang Döbereiner)는 삼원소 이론을 정의합니다.

Döbereiner의 삼원소 이론은 원소들의 성질과 원자량 사이에 관계가 있을 것이라는 아이디어를 제시하였으며, 이는 후에 주기율표의 발전을 위한 기초를 마련하는 데 큰 역할을 하였습니다. 그러나 삼원소 이론에는 한계가 있었습니다. 모든 원소가 삼원소로 그룹화될 수 있는 것은 아니며, 그 당시 알려진 모든 원소를 설명하지 못했습니다. 그러나 Döbereiner의 연구는 뒤이어 Dmitri Mendeleev와 Julius Lothar Meyer 등 다른 화학자들에게 큰 영향을 주어 주기율표의 개발에 이어지게 되었습니다.

삼원소이론이란: 비슷한 성질을 가지며 원자량이 다른 두개의 원소 사이에는 그 원자량의 평균값을 지니는 세번째 원소가 있다.

 

1869년 러시아의 화학자 드미트리 이바노비치 멘델레예프(Дмитрий Иванович Менделеев) 가 56개의 원소를 원자량의 순서로 배열하여 주기율표를 개발하였으며, 그는 원소들을 원자량과 화학적 성질을 기반으로 정리하여 일정한 패턴을 나타내는 주기성을 발견했습니다. 이후 멘델레예프는 미래의 원소들을 예측하기 위해 비어 있는 공간을 남겨두었는데, 이후 예측된 원소들의 발견이 멘델레예프의 주기율표의 정확성을 입증하게 되었습니다.

  

지금까지는 118개의 원소가 발견되어 아래와 같은 원소주기율표에 정렬되어 사용하고 있습니다.

자료는 대한화학회에서 다운받을 수 있습니다.

 

원소주기율표 (출처: 대한화학회)