알수록 쓸모 있는 원소 118

138억 년 전 빅뱅에 의해 탄생한 원소는 우주에 존재하는 다양한 물질의 기본 구성요소이다. 지구도 바다도 우리 인체도 원소의 조합이다. 이와 같은 원소의 형태와 활용된 예시를 직접 사진으로 확인해보자.

■■■ 원소는 2016년까지 총 118종류가 명명되었다. 자연에 존재하는 원소는 약 90종류이고, 나머지는 입자가속기를 통해 인공적으로 만들어진 원소이다. 또한 원소끼리 화학반응을 통해 만들어지는 화합물의 종류는 5천 만 종 이상으로, 앞으로도 그 수는 늘어날 것으로 보인다.

원소의 발견과 연구는 우리 삶을 변화시키고 발전시켰다. 그리고 우리는 그 원소의 시각적 형태를 직접 확인해 볼 수 있다!

우주는 약 138억 년 전 빅뱅에 의해 탄생했다. 탄생의 순간 우주에는 ‘쿼크’라 불리는 소립자가 이리저리 퍼졌으며 아직 원소는 존재하지 않았다. 그리고 0.0001초 후 우주의 온도가 떨어지자, 쿼크가 융합하여 중성자와 양성자가 만들어졌다.

양성자가 최초로 만들어진 원소인 수소의 원자핵이다. 그리고 얼마 지나지 않아 양성자와 중성자가 결합하기 시작해 헬륨, 리튬 등 가벼운 원소의 원자핵이 만들어졌다.

우주 탄생 후 약 3억 년이 지났을 때 수소 기체가 뭉쳐 최초의 별이 형성되었다. 빅뱅 이후 우주는 수소와 헬륨이 대부분이었으나 별 내부에서는 핵융합반응이 진행되었는데, 헬륨의 원자핵끼리 핵융합반응을 일으켜 탄소가 생성되었다. 그리고 그 탄소가 핵융합을 일으켜 더욱 무거운 원소를 만들어냈다. 이런 과정이 반복된 결과, 산소와 규소를 비롯한 철까지의 원소가 만들어졌다. 하지만 철보다 무거운 원소는 별 내부의 핵융합반응을 통해서는 생성되지 않는다. 별은 이윽고 대폭발함으로써 일생을 마치게 되는데, 철 이후의 원소는 이 초신성 폭발에 의해 생성되는 것으로 여겨진다.

인류가 최초로 발견하고 이용한 원소는 탄소, 금, 은, 구리, 주석, 납, 철 등이었다. 중세에는 연금술 실험 도중 아연이 발견되었고 이어서 안티몬, 비소 등이 발견되었다.

하지만 원소가 본격적으로 발견되기 시작한 것은 18세기 후반, 즉 근대 화학이 발전하고부터의 일이었다. 이후 영국의 화학자 돌턴이 원자설을 제안하며, 원자는 실제로 존재하고 각각 특정의 질량(원자량)이 있다는 사실을 발표했다. 그러는 사이 비슷한 화학적 성질을 가진 원소들이 발견되면서 원소들 사이에 어떤 법칙성이 있을 것이라 여겨지게 되었다.

그 법칙성을 논리적으로 정리하는 데 성공한 사람이 19세기 러시아 화학자인 멘델레예프였다. 멘델레예프는 그때까지 발견된 원소들을 수소, 질소, 탄소와 같이 가벼운 원소에서부터 차례로 배열해본 결과 주기적으로 성질이 비슷한 원소가 나타난다는 사실을 깨달았다. 1869년 발표된 그의 주기율표는 더욱 발전하여 현재까지 사용되고 있는 주기율표가 되었다. 그리고 이제 과학자들은 인공원소를 만드는 단계까지 왔다.

원소는 우리의 몸을 비롯해 지구상 모든 것들을 구성하는 기초이다. 심지어 우주도 원소의 조합으로 이루어져 있다. 우리는 끊임없이 원소를 연구하고 새로운 화합물을 만들며 우리 삶을 변화시키고 있다. 이제 이런 원소가 어떻게 이용되고 있는지 직접 사진으로 만나보자! 

감수 : 오시마 켄이치

옮긴이 : 원형원

한국예술종합학교를 졸업하고 이화여자대학교 통역번역대학원에서 한일번역을 공부했다. 이후 LG하우시스와 에너지경제연구원에서 상근 통번역사로 근무했으며 현재 출판 번역가로 활동 중이다. 옮긴 책으로는 《프로의 방정식 BLOCK 7》《헤어컬러 시크릿 레시피》《누구나 쉽게 배우는 원소》《선생님도 놀라게 하는 미적분》《아름다운 원소118》《실전 살롱워크 가이드북》<월간 보브(공역)> 등이 있다.

원소 주기율표 10 

원소의 기본 12

1 원소란 무엇인가? 12

2 원소와 원자의 차이 13

3 원소의 기원 14

4 원소의 발견 16

5 주기율표 보는 법 17

1 H 수소 22

2 He 헬륨 24

3 Li 리튬 30

4 Be 베릴륨 32

5 B 붕소 33

6 C 탄소 34

7 N 질소 36

8 O 산소 37

9 F 불소(플루오린) 38

10 N 네온 39

11 Na 소듐(나트륨) 44

12 Mg 마그네슘 46

13 Al 알루미늄 48

14 Si 규소 50

15 P 인 52

16 S 황 53

17 Cl 염소 54

18 Ar 아르곤 55

19 K 칼륨(포타슘) 60

20 Ca 칼슘 62

21 Sc 스칸듐 64

22 Ti 티타늄(타이타늄) 65

23 V 바나듐 66

24 Cr 크롬 67

25 Mn 망간 68

26 Fe 철 70

27 Co 코발트 72

28 Ni 니켈 73

29 Cu 구리 74

30 Zn 아연 76

31 Ga 갈륨 78

32 Ge 게르마늄(저마늄) 79

33 As 비소 80

34 Se 셀레늄 81

35 Br 브롬 82

36 Kr 크립톤 83

37 Rb 루비듐 88

38 Sr 스트론튬 89

39 Y 이트륨 90

40 Zr 지르코늄 91

41 Nb 나이오븀 92

42 Mo 몰리브덴 93

43 Tc 테크네튬 94

44 Ru 루테늄 95

45 Rh 로듐 96

46 Pd 팔라듐 97

47 Ag 은 98

48 Cd 카드뮴 100

49 In 인듐 101

50 Sn 주석 102

51 Sb 안티몬 103

52 Te 텔루륨 104

53 I 요오드(아이오딘) 105

54 Xe 제논 106

55 Cs 세슘 112

56 Ba 바륨 113

57 La 란탄 114

58 Ce 세륨 115

59 Pr 프라세오디뮴 116

60 Nd 네오디뮴 117

61 Pm 프로메튬 118

62 Sm 사마륨 119

63 Eu 유로퓸 120

64 Gd 가돌리늄 121

65 Tb 터븀 122

66 Dy 디스프로슘 123

67 Ho 홀뮴 124

68 Er 어븀 125

69 Tm 툴륨 126

70 Yb 이터븀 127

71 Lu 루테튬 128

72 Hf 하프늄 129

73 Ta 탄탈럼 130

74 W 텅스텐 132

75 Re 레늄 134

76 Os 오스뮴 135

77 Ir 이리듐 136

78 Pt 백금 137

79 Au 금 138

80 Hg 수은 140

81 Ti 탈륨 141

82 Pb 납 142

83 Bi 비스무트 144

84 Po 폴로늄 145

85 At 아스타틴 146

86 Rn 라돈 147

87 Fr 프랑슘 152

88 Ra 라듐 153

89 Ac 악티늄 154

90 Th 토륨 155

91 Pa 프로탁티늄 156

92 U 우라늄 157

93 Np 넵투늄 158

94 Pu 플루토늄 159

95 Am 아메리슘 160

96 Cm 퀴륨 161

97 Bk 버클륨 161

98 Cf 칼리포늄 162

99 Es 아인슈타이늄 162

100 Fm 페르뮴 163

101 Md 멘델레븀 164

102 No 노벨륨 164

103 Lr 로렌슘 165

104 Rf 러더포듐 166

105 Db 더브늄 166

106 Sg 시보 167

107 Bh 보륨 167

108 Hs 하슘 168

109 Mt 마이트너륨 168

110 Ds 다름스타튬 169

111 Rg 렌트게늄 169

112 Cn 코페르니슘 170

113 Nh 니호늄 170

114 Fl 플레로븀 171

115 Mc 모스코븀 171

116 Lv 리버모륨 172

117 Ts 테네신 172

원소의 생성 과정 26

매우 치열한 국제분쟁의 쟁점 40

미네랄은 독이 되기도, 약이 되기도 한다? 56

자연계의 균형이 무너지는 순간 84

고유의 색을 내는 원소 107

붕괴하는 ‘불안정 원소’란? 109

화학의 발전에 기여한 인물들 148

21세기판 연금술 174

한눈에 보는 원소명의 유래(발견연도 순) 178

참고문헌 182

이미지 저작권 183