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모즐리는 원자번호 순서대로 원소를 배열해서 주기율표를 만들었다

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20세기 초 헨리 모즐리는 X선 실험을 통해 원자 번호의 개념을 정립하고 이를 기준으로 원소를 재배열하여 현대 주기율표를 완성했다. 이는 모든 원소의 화학적 성질이 원자량의 크기가 아니라 원자 번호에 의해 결정됨을 증명하였고 멘델레예프 주기율표의 오류를 고쳤다.

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멘델레예프는 원소를 원자량 순서로 배열해서 주기율표를 만들었지만 모즐리는 원자번호를 기준으로 배열하여 멘델레예프 주기율표에서 나타났던 몇몇 원소들의 순서 배열 오류를 바로잡았다

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멘델레예프는 러시아에서 화학을 가르치던 교수로서 학생들에게 체계적이고 이해하기 쉬운 교재를 마련해야 한다는 필요성을 느꼈다 당시 약 60여 가지의 원소가 발견되어 있었지만 각각의 성질과 원자량은 알려져 있어도 이를 정리할 통일된 기준이 없어 학문적으로도 불편했고 교육 현장에서도 효과적으로 설명하기 어려웠다 그는 단순히 원소를 나열하는 데 그치지 않고 그 속에서 일정한 규칙이 존재할 것이라고 생각하며 연구를 이어갔다 원소들을 원자량 순서로 배열하는 과정에서 비슷한 화학적 성질이 일정한 간격으로 되풀이된다는 점을 관찰했고 이러한 주기적 성질의 반복은 원소들을 체계적으로 정리할 수 있다는 확신을 주었다 결국 그는 원소들의 배열 속에 숨어 있는 규칙을 기반으로 주기율표를 고안하였으며 이는 이후 발견될 새로운 원소의 존재와 성질까지 예측할 수 있는 과학적 토대가 되었다

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발표 시기 : 1829년, 되베라이너는 유사한 성질을 갖는 세 원소 그룹(삼원소)에 대한 논문을 공개해 원소의 규칙적 배열과 평균 원자량 개념을 과학계에 보고함.

당시 과학적 배경 :

- 19세기 초반, 알려진 원소는 30~40개 남짓이었으며 라부아지에와 베르셀리우스 등이 원소 개념 정립·분류에 앞장서던 시기였음.

- 여러 화학자들이 원소의 성질과 분류에 대한 다양한 시도를 하던 중, 되베라이너는 일부 원소들의 성질이 산술적으로 배열될 수 있다는 점(삼원소의 가운데 원소의 성질이 양쪽 두 원소 평균과 같다)을 밝히며 원소의 규칙성 발견.

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2404김우형

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되베라이너 주기율표 분류방법

되베라이너는 19세기 초에 활동한 독일의 화학자로 원소들을 체계적으로 분류하려는 초기 시도 중 하나를 했다. 그는 비슷한 성질을 가진 원소들을 세 개씩 묶어 ‘트라이아드(triad)’라고 부르며 분류했는데 이것을 되베라이너의 트라이아드 법칙이라고 한다. 이 법칙에 따르면 한 트라이아드에 속한 세 원소를 원자량 순으로 나열했을 때 가운데 원소의 원자량이 양쪽 두 원소의 원자량 평균과 거의 같다는 규칙이 있었다. 예를 들어 리튬(7), 나트륨(23), 칼륨(39)은 모두 알칼리 금속으로 성질이 비슷한데 7과 39의 평균은 약 23으로 가운데에 위치한 나트륨의 원자량과 거의 일치한다. 또 염소(35.5), 브로민(80), 아이오딘(127) 역시 비슷한 성질을 가지며 35.5와 127의 평균인 약 81이 가운데 원소인 브로민의 원자량과 비슷하다. 이처럼 되베라이너는 원소의 성질이 원자량과 관련이 있다는 사실을 처음으로 체계적으로 보여주었고 이러한 시도는 후에 멘델레예프가 만든 주기율표로 이어지는 중요한 발판이 되었다.

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멘델레예프는 원소의 성질이 원자량에 따라 주기적으로 반복됨을 발견하고, 이를 바탕으로 주기율표를 만들며 아직 발견되지 않은 원소의 존재와 성질까지 예측하였다.

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멘델레예프는 원자량의 크기를 기준으로 원소를 배열했지만 이로 인해 텔루륨(Te)보다 요오드(I)가 원자량이 더 작음에도 불구하고 순서가 뒤바뀌는 등의 오류가 발생했다

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되베라이너는 리튬, 나트륨, 칼륨과 같은 원소 그룹에서 세 원소의 화학적 성질이 비슷하다는 것을 관찰하고, 이들을 세쌍 원소로 묶었다. 세쌍원소설은 멘델레예프의 주기율표로 이어지는 원소 분류 연구의 시작점으로, 당시 원소를 논리적으로 배열하려는 초기의 중요한 시도였다. 이 법칙은 모든 원소가 아닌, 몇몇 원소에만 적용되었다. 세쌍 원소의 배열에 적용되는 원자가 매우 일부분에 불과하여, 당시에는 덜 중요하게 여겨졌다.

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모즐리 주기율표는 원자의 양성자 수에 따라 원소의 성질이 결정된다는 것을 보여주며, 원자의 본질적인 특성을 이해하는 데 중요한 역할을 했다.

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<뉴랜즈 옥타브설의 한계점>

뉴랜즈의 옥타브 법칙은 가벼운 원소들에서는 성질의 반복이 어느 정도 들어맞았지만 무거운 원소로 갈수록 규칙이 어긋나 적용 범위가 좁았고, 원자량만을 기준으로 배열하다 보니 텔루륨과 아이오딘처럼 원자량 순서와 화학적 성질이 맞지 않는 사례가 나타났으며, 또한 아직 발견되지 않은 원소에 대한 빈칸을 두지 않아 새로운 원소를 예측하거나 설명할 수 없다는 한계를 지니고 있었다.

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19세기 중반에는 약 60여 개의 원소가 알려지며 원소를 체계적으로 정리하려는 시도가 활발했다. 돌턴의 원자설로 원자량 개념이 자리 잡았고, 뵈르의 트라이아드 법칙 같은 초기 연구가 있었지만 한계가 컸다. 이런 배경 속에서 뉴랜즈는 원소 성질이 8번째마다 반복된다는 옥타브설을 제안하였다.

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주가율표를 연구한계기

되베라이너의 일생

요한 볼프강 되베라이너는 독일의 화학자이며, 예나 대학 교수로 재직 중 문호 괴테와 친교를 맺었고, 화학양론에 흥미를 가져 많은 원소의 원자량을 측정하였다. 이 연구 중에서 몇 개 원소의 유사성을 발견, 세 쌍 원소의 존재를 발표하였다. 이것은 원소의 물리적 성질과 화학적 성질과의 관계를 논한 최초의 연구로, 화학 원소의 계통적 분류를 밝힘으로써 원소 개개의 주기율을 발견하는 데 중요한 계기를 만들어 주었다.

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멘델레예프는 1869년까지 발견된 63종의 원소를 화학적 성질에 기준을 두어 그룹을 나누고 원자량 순서로 배열하여 최초의 주기율표를 만들었습니다.아직까지 발견되지 않아 없는 원소들을 빈칸으로 두고 새로운 원소의 존재 가능성과 성질을 예측하기도 했습니다.추가로 같은 세로줄에 배열된 원소들은 비슷한 화학적 성질을 나타낸다는 즉 한마디로 원자가 전자 수가 같다는 특징이 있고 같은 가로줄에 배열된 원소들 사이에는 전자가 들어있는 전자껍질의 수가 같다는 특징이 있습니다.

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되베라이너는 원소들을 분류하기 위한 목적으로 비슷한 성질의 세 원소를 한쌍으로 묶는 세쌍원소설을 고안해냈다. 이는 최초의 원소 분류 시도였으며, 체계적인 원소 분류를 구축해내진 못했지만 추후 다른 방식의 원소 분류에 영향을 주어 현재의 주기율표가 만들어지는데에 시초가 되었다.

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멘델레예프 주기율표의 의미와 제한점

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멘델레예프 주기율표의 의미와 제한점

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의미:

1.최초의 주기율표로, 멘델레예프 주기율표는 화학 원소들을 원자번호 순서로 배열해, 원소의 화학적 성질이 일정한 주기로 반복된다는 규칙성을 체계적으로 보여주는 표이다.

구체적으로 말하자면, 멘델레예프는 원소를 원자량(또는 원자번호) 순으로 배열하면, 같은 족(가로줄)에 있는 원소들이 비슷한 화학적 성질을 가진다는 사실을 발견했습니다.

2.당시 알려지지 않은 원소의 위치와 성질까지 예측해 표에 빈칸을 남겨두었고, 실제로 스칸듐, 갈륨, 저마늄 등 일부 원소는 그의 예언에 따라 발견되었다.

한계점:

1.원자량을 기준으로 원자를 배열하여 대체적으로 주기성이 성립했지만, K,Ar에서 주기성이 어긋난다는 문제점이 있다.

2.일부 원자가 발견되지 않아 빈칸이 존재했다.

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옥타브설이란

:1864년 영국의 화학자 존 뉴랜즈가 제안하였다.

옥타브설은 원소를 원자량 순서로 나타냈더니 8번째원소마다 성질이 비슷한 원소가 반복된다.

이 규칙이 음악의 "옥타브(8음계)"와 비슷하다고 해서 "옥타브설"이라고 불린다.

ex) Li ->Na ->K

ex) Be ->MG-> Ca

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주기율표의 분류 방법은 원소들을 원자량이 작은 것부터 큰 순서대로 나열하는 '원자량 순서 배열', 원자량이 증가함에 따라 유사한 화학적 성질을 가진 원소들이 일정한 간격으로 다시 나타나는 '주기적 배열', 이러한 주기적 성질을 활용하여 원소들을 수평으로 배열하고, 비슷한 성질의 원소들이 세로줄에 나타나도록 주기율표를 구성하는 '표 형태'로 구성하였다.

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모즐리 주기율표는 X선 회절 실험을 통해 원소의 근본적인 성질이 원자량보다는 원자 번호(양성자 수)에 의해 결정된다는 것을 증명하면서 시작되었다.

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옥타브설의 의의

1.원소의 주기성 발견

원자량이 증가함에 따라 원소의 성질이 8번째마다 비슷하게 반복된다는 사실을 발견하여, 원소 성질에 주기성이 존재함을 처음으로 체계적으로 제시했습니다.

2. 주기율표의 기초 마련

이후 멘델레예프의 주기율표, 현대의 주기율표가 만들어지는 데 중요한 발판이 되었습니다. 비록 예외가 많아 완전하지는 않았지만, 원소 성질이 무작위가 아니라 일정한 법칙성을 가진다는 점을 처음 보여주었습니다.