원소 이야기

1 수소 우주에서 가장 오래된 원소 12
2 헬륨 공기보다 가벼운 기체 14
원소란 무엇일까? 16
3 리튬 물에 뜨는 가벼운 금속 18
4 베릴륨 아름다운 보석을 만드는 원소 20
5 붕소 유리를 단단하게 하는 원소 22
6 탄소 '유기계의 왕 '이라고 불리는 원소 24
지구온난화 26
7 질소 생명 순환의 고리가 되는 원소 28
8 산소 지구에서 가장 중요한 원소 30
오존 32
9 플루오린(불소) 반응성이 좋은 유독한 원소 34
10 네온 희귀하고 새로운 원소 36
원자의 세계 38
11 소듐(나트륨) 소금을 만드는 원소 40
12 마그네슘 광합성에 필요한 원소 42
13 알루미늄 가볍고 부드러운 금속 44
원자의 발견 46
14 규소 ' 무기계의 왕 '이라고 불리는 원소 48
15 인 도깨비불을 만드는 원소 50
16 황 성냥과 화학에 쓰이는 원소 52
순물질과 동소체 54
17 염소 화학공업에 많이 쓰이는 원소 56
전자의 궤도I 58
전자의 궤도II 60
18 아르곤 잘 변하지 않는 기체 62
19 포타슘(칼륨) 식물을 키우는 원소 64
20 칼슘 뼈와 치아를 만드는 원소 66
21 스칸듐 스칸디나비아반도에서 발견된 원소 68
원자핵 70
22 타이타늄(티탄) 전투기를 만드는 원소 72
23 바나듐 바다 생물에 풍부한 원소 74
24 크로뮴(크롬) 아름다운 색깔을 내는 원소 76
25 망가니즈(망간) 건전지에 많이 쓰이는 원소 78
원소의 기원 80
26 철 가장 중요한 금속 82
27 코발트 푸른빛을 내는 원소 84
28 니켈 전지를 만드는 원소 86
29 구리(동) 동전을 만드는 금속 88
30 아연 놋쇠와 함석을 만드는 원소 90
주기율표 92
31 갈륨 쉽게 녹아내리는 금속 94
32 저마늄(게르마늄) 반도체인 금속 96
33 비소 독약을 만드는 원소 98
34 셀레늄 빛을 인식하는 데 이용되는 원소 100
35 브로민(브롬) 냄새가 지독한 원소 102
36 크립톤 피부암을 일으키는 원소 104
37 루비듐 빛과 인연이 깊은 원소 106
방사능 108
38 스트론튬 불꽃놀이의 붉은색을 내는 원소 110
39 이트륨 레이저에 쓰이는 원소 112
40 지르코늄 연료봉에 쓰이는 원소 114
41 나이오븀 초전도를 일으키는 원소 116
42 몰리브데넘 질소고정에 필요한 원소 118
43 테크네튬 처음으로 만든 인공원소 120
44 루테늄 왕수에도 녹지 않는 금속1 122
45 로듐 왕수에도 녹지 않는 금속2 124
46 팔라듐 수소를 흡수하는 금속 126
47 은 귀금속으로 쓰인 원소 128
48 카드뮴 이타이이타이병을 일으키는 원소 130
49 인듐 가장 무르고 부드러운 금속 132
50 주석 우는 소리를 내는 금속 134
매직넘버(마법의 수) 136
51 안티모니(안티몬) 아이섀도에 쓰인 원소 138
52 텔루륨 희귀한 준금속원소 140
53 아이오딘 암을 일으키는 방사성원소 142
생명과 원소 144
54 제논 처음 화합물을 만든 비활성기체 146
55 세슘 세슘 오염을 일으키는 원소 148
56 바륨 핵분열 발견의 열쇠가 된 원소 150
57 란타넘 58 세륨 란타넘족원소들1 59 프라세오디뮴 60 네오디뮴 61 프로메튬 152

62 사마륨 란타넘족원소들2 63 유로퓸 64 가돌리늄 65 터븀 66 디스프로슘 154
67 홀뮴 란타넘족원소들3 156
68 어븀 69 톨륨 70 이터븀 71 루테튬 란타넘족원소들4 158
플로지스톤 160
72 하프늄 지르코늄과 닮은 원소 162
73 탄탈럼 애를 태우게 하는 원소 164
74 텅스텐 필라멘트에 쓰이는 원소 166
75 레늄 지상에서 가장 희귀한 금속 168
76 오스뮴 악취를 풍기는 원소 170
클라크수 172
77 이리듐 공룡 멸종과 관련된 원소 174
우주 원소 존재비 176
78 백금 잘 변하지 않는 금속 178
79 금 인류가 처음으로 사용한 금속 180
80 수은 상온에서 액체인 금속 182
81 탈륨 머리카락을 빠지게 하는 원소 184
82 납 독성이 있는 금속 186
시간 측정 188
83 비스무트 금속활자에 이용된 원소 190
84 폴로늄 처음 발견된 방사능원소 192
85 아스타틴 비금속 중에서 가장 무거운 원소 194
86 라돈 피폭의 주요 원인이 되는 원소 196
87 프랑슘 수명이 아주 짧은 원소 198
88 라듐 피치블렌드에서 뽑아낸 원소 200
원자 아닌 원자 202
89 악티늄 란타넘과 비슷한 원소 204
90 토륨 91 프로트악티늄 악티늄족원소들 206
92 우라늄 핵무기에 쓰이는 원소 208
93 넵투늄 최초의 초우라늄원소 210
94 플루토늄 세상에서 가장 독성이 강한 원소 212
95 아메리슘 96 퀴륨 맨해튼 프로젝트에서 발견된 원소들 214
97 버클륨 98 캘리포늄 캘리포니아대학 연구팀이 만든 원소들 216
99 아인슈타이늄 100 페르뮴 죽음의 재에서 발견된 원소들 218
101 멘델레븀 102 노벨륨 103 로렌슘 104 러더포듐 105 두브늄 106 시보 107 보륨 108 하슘
합성하기 어려운 원소들 220
109 마이트너륨 그 밖의 원소들 222
현재까지의 발견 224
환경호르몬 226

리튬은 희소한 금속이긴 해도 여러 면에서 주목을 받고 있어. 은백색 금속인데, 놀랍게도 밀도가 아주 작아서 물에 뜨기도 하고 물과 반응하니 흥미롭지. 리튬은 반응성이 좋고 공기 중의 질소와 직접 반응하여 질화물(질소와 질소보다 양성인 원소로 이루어지는 화합물, LiN3)을 만들기 때문에 공기 중에 둘 수 없고 기름 같은 물질 안에 넣어 두어야 해. 최근에는 리튬이 산업에 많이 쓰이고 있는데, 그중 잘 알려진 건 리튬전지와 윤활유야. 리튬전지는 일반 전지보다 전압을 두 배 이상 내기 때문에 편리하게 쓰이고 있어. 또 수산화리튬수화물과 소기름 같은 천연 지방에서 뽑아낸 스테아린산리튬이 있는데, 윤활유 성분으로 널리 쓰이고 있어.

네온 원소를 발견해 내는 매우 어려운 작업은 대부분 영국 화학자 윌리엄 램지(1852~1916) 한 사람에 의해 이루어졌어. 램지는 1894년에 아르곤을 발견하는 것을 시작으로 헬륨을 발견하고, 1898년에는 대기 중에서 크립톤, 네온, 제논을 차례차례 발견해 세간을 놀라게 했지. 미세한 차이도 소홀히 하지 않은 엄밀한 실험 태도 덕분에 램지는 이런 영광스러운 결과를 얻었어.
램지는 영국에서 멘델레예프의 주기율표 이론에 대해 반대 의견이 강했던 때부터 주기율표를 지지했고, 헬륨과 아르곤 사이에는 또 하나의 비활성기체 원소가 틀림없이 있을 거라고 믿었어.

한 원소의 원자가 어떤 조건에서 어떠한 동소체가 되는지 예를 한 가지 들어 볼까? 황은 수많은 동소체가 있지만, 보통의 온도와 압력에서는 α황이 안정적으로 사방결정형 결정구조를 하고 있어. 1기압 상태에서 온도를 올리면 95.5℃ 이상에서는 β황이 안정적 상태가 되어 그쪽으로 결정이 이동해. 압력까지 변하면 상황이 좀 더 복잡해지는데, 그 상태 변화의 추이는 오른쪽에 있는 도표에서 자세히 살펴볼 수 있어.
앞에서 예로 들었던 원소만 동소체가 있는 건 아니야. 많은 원소의 순물질에는 다양한 동소체가 있지. 완전히 같은 원자로 구성되어 있어도 조건이 달라지면 성질이 완전히 다른 물질이 나타나는 것이 화학의 세계에서 흥미로운 점이야.