원소 이야기원소마다의 사연

실제 근거

• 수소(H): 우주 보통 물질의 약 4분의 3이 수소다.

• 헬륨(He): 1868년 태양 스펙트럼에서 먼저 발견되고 나중에야 지구에서 발견되었다. 이름은 “태양”을 뜻하는 그리스어에서 왔다.

• 리튬(Li): 우주에서 관측되는 리튬은 빅뱅 이론의 예측보다 약 3배 적으며, 이것이 아직 풀리지 않은 “리튬 문제”다.

• 베릴륨(Be): 별은 내부에서 베릴륨을 파괴하며, 우주의 베릴륨은 거의 전부 우주선이 더 무거운 원자핵을 부수어 생긴 것이다.

• 붕소(B): 베릴륨처럼 우주의 붕소는 주로 우주선 파쇄에서 나온다.

• 탄소(C): 알려진 모든 생명의 뼈대 원소. 헬륨 원자핵 세 개가 융합해 탄소가 되려면 탄소-12에 특별한 에너지 준위가 하나 있어야 한다.

• 질소(N): 지구 대기의 약 78%가 질소이며, 생명의 단백질과 DNA에 없어서는 안 된다.

• 산소(O): 지각에서 질량으로 가장 풍부한 원소로 약 46%다. 우주 전체에서 산소는 수소, 헬륨 다음으로 풍부한 원소다.

• 네온(Ne): 네온사인의 붉은빛은 네온에서 나온다.

• 나트륨(Na): 나트륨은 불꽃에서 밝은 노란색으로 타며, 가로등의 노란빛은 나트륨등에서 나온다.

• 마그네슘(Mg): 엽록소 분자의 중심에는 마그네슘 원자가 있다.

• 알루미늄(Al): 지각에서 가장 풍부한 금속이지만 19세기에야 추출되었고, 한동안은 금보다 비쌌다.

• 규소(Si): 지각에서 두 번째로 풍부한 원소이며, 칩과 모래 모두의 주인공이다.

• 인(P): DNA의 뼈대와 세포의 에너지 화폐 ATP에 모두 인이 필요한데, 인은 우주에서 비교적 드물다.

• 아르곤(Ar): 지구 대기의 약 0.93%가 아르곤이며, 대부분 암석 속 칼륨-40의 붕괴에서 나온다.

• 칼륨(K): 바나나에 든 칼륨-40은 아주 약하게 방사성이다.

• 칼슘(Ca): 뼈, 치아, 껍데기의 주성분.

• 크로뮴(Cr): 루비의 붉은색은 그 안에 든 소량의 크로뮴에서 나온다.

• 철(Fe): 철 원자핵은 극도로 단단히 묶여 있어서, 철까지 가는 별의 핵융합에서는 더 이상 에너지가 나오지 않고 중심이 붕괴한다.

• 니켈(Ni): 지구의 핵은 주로 철과 니켈로 이루어져 있다.

• 구리(Cu): 인류가 가장 먼저 제련한 금속의 하나.

• 갈륨(Ga): 녹는점이 약 30°C라서 손바닥 위에서 녹는다.

• 저마늄(Ge): 1871년 멘델레예프가 “에카규소”라는 이름으로 존재를 예측했고, 15년 뒤 발견되었다.

• 브로민(Br): 상온에서 액체인 두 원소 중 하나. 다른 하나는 수은이다.

• 스트론튬(Sr): 불꽃놀이의 붉은색은 스트론튬에서 나온다.

• 지르코늄(Zr): 지르콘 결정은 매우 내구성이 강하며, 지구에서 가장 오래된 광물 알갱이는 44억 년 된 지르콘이다.

• 테크네튬(Tc): 1937년에 합성된 최초의 인공 원소로, 안정한 동위 원소가 전혀 없다.

• 은(Ag): 모든 금속 중 전기가 가장 잘 통한다.

• 주석(Sn): 구리와 주석의 합금이 청동이다.

• 아이오딘(I): 사람 몸은 갑상샘 호르몬을 만들 때 아이오딘이 필요하다.

• 세슘(Cs): 세슘 원자의 진동수가 국제단위계의 “초”를 정의한다.

• 바륨(Ba): 주로 저질량 별의 말년에 일어나는 느린 중성자 포획 과정에서 만들어졌다.

• 네오디뮴(Nd): 네오디뮴-철-붕소는 지금 쓸 수 있는 가장 강한 영구 자석이다.

• 프로메튬(Pm): 안정한 동위 원소가 없는 유일한 란타넘족 원소.

• 유로퓸(Eu): 거의 전부 빠른 중성자 포획에서 나오며, 천문학자들은 이것으로 중성자별 병합을 추적한다.

• 텅스텐(W): 녹는점이 가장 높은 금속으로, 약 3422°C다.

• 오스뮴(Os): 자연에 존재하는 가장 밀도가 높은 원소.

• 이리듐(Ir): 백악기 말 지층에서 유난히 농축된 이리듐이 발견되어 그 소행성 충돌이 드러났다.

• 백금(Pt): 자동차 배기가스 촉매 변환기의 핵심 재료.

• 금(Au): 지구의 금 대부분은 중성자별 병합에서 왔을 것이다. 지구의 금 대부분은 오래전에 핵으로 가라앉았다.

• 수은(Hg): 상온에서 액체인 유일한 금속.

• 납(Pb): 우라늄과 토륨 붕괴 사슬의 종점.

• 비스무트(Bi): 한때 가장 무거운 안정 원소로 여겨졌으나, 2003년에 아주 약하게 방사성이며 반감기가 우주 나이의 10억 배가 넘는다는 것이 밝혀졌다.

• 폴로늄(Po): 1898년 퀴리 부부가 발견했으며, 마리 퀴리의 조국 폴란드에서 이름을 땄다.

• 라듐(Ra): 퀴리 부부가 발견했으며, 한때 화장품과 음료에 넣었다가 나중에야 위험이 알려졌다.

• 토륨(Th): 토륨-232의 반감기는 약 140억 년으로, 우주의 나이에 맞먹는다.

• 우라늄(U): 우라늄-238의 반감기는 약 45억 년으로, 지구의 나이에 맞먹는다.

• 플루토늄(Pu): 플루토늄-238이 붕괴할 때 나오는 열이 보이저 같은 심우주 탐사선의 전기를 만든다.

• 아인슈타이늄(Es): 1952년 최초의 수소 폭탄 실험 잔해에서 발견되었다.

• 오가네손(Og): 알려진 가장 무거운 원소로, 원자 번호 118이며 2002년에 처음 합성되었다.

• 플루오린(F): 불소 치약은 치아 법랑질을 더 단단하게 한다.

• 황(S): 화산 분기공의 황과 황화 수소의 썩은 달걀 냄새는 모두 황에서 나온다.

• 염소(Cl): 제1차 세계대전에서 독가스로 쓰였다.

• 스칸듐(Sc): 멘델레예프가 예측한 “에카붕소”로, 1879년에 발견되었다.

• 티타늄(Ti): 튼튼하고 가볍고 부식에 강해서 인공 관절과 항공기 골조에 자주 쓰인다.

• 바나듐(V): 일부 멍게의 혈구는 바나듐을 바닷물의 수백만 배로 농축한다.

• 망가니즈(Mn): 광합성에서 물을 쪼개는 자리의 핵심은 망가니즈와 칼슘 원자의 덩어리다.

• 코발트(Co): 비타민 B12의 중심에는 코발트 원자가 있다.

• 아연(Zn): 사람 몸의 효소 약 300가지가 아연을 필요로 한다.

• 비소(As): 화학적으로 인과 비슷하다. 2010년 한 논문은 인 대신 비소를 쓰는 세균을 찾았다고 주장했지만 나중에 반박되었다.

• 셀레늄(Se): 이름은 “달”을 뜻하는 그리스어에서 왔고, “지구”에서 이름을 딴 텔루륨과 짝을 이룬다.

• 크립톤(Kr): 1960년부터 1983년까지 1미터는 크립톤-86의 스펙트럼선 파장 1,650,763.73개로 정의되었다.

• 루비듐(Rb): 루비듐 원자시계는 세슘 시계보다 작아서 항법 위성에 실린다.

• 이트륨(Y): 이트륨 바륨 구리 산화물은 액체 질소 온도보다 높은 온도에서 초전도 되는 최초의 물질이었다.

• 니오븀(Nb): 대형 강입자 충돌기의 초전도 자석은 니오븀-티타늄 합금을 쓴다.

• 몰리브데넘(Mo): 질소 고정 효소의 중심에 몰리브데넘이 있으며, 이것이 없으면 생물은 공기 중 질소를 양분으로 바꿀 수 없다.

• 팔라듐(Pd): 자기 부피의 900배에 이르는 수소 기체를 흡수할 수 있다.

• 카드뮴(Cd): 니켈-카드뮴 전지의 카드뮴은 독성이 있고, 일본의 “이타이이타이병”은 카드뮴 오염 때문에 생겼다.

• 인듐(In): 인듐 주석 산화물은 투명하면서 전기가 통하며, 터치스크린의 핵심 재료다.

• 안티모니(Sb): 고대 이집트인은 안티모니가 든 광물의 가루로 아이라이너를 그렸다.

• 제논(Xe): 1962년 바틀릿이 최초의 비활성 기체 화합물을 합성했는데, 제논으로 만들었다.

• 란타넘(La): 란타넘족의 첫 원소로, 카메라 렌즈의 고굴절 유리에 자주 들어 있다.

• 세륨(Ce): 라이터 부싯돌의 주성분은 세륨-철 합금이다.

• 가돌리늄(Gd): MRI 검사에 쓰이는 조영제에는 가돌리늄이 들어 있다.

• 홀뮴(Ho): 홀뮴은 자연에 존재하는 원소 중 자기 모멘트가 가장 크다.

• 어븀(Er): 어븀 첨가 광섬유 증폭기 덕에 광신호가 대양을 건넌다.

• 이터븀(Yb): 이터븀 광격자 시계는 지금 가장 정확한 시계의 하나다.

• 하프늄(Hf): 지르코늄과 화학적으로 극히 비슷해서 1923년에야 분리되었다.

• 탄탈럼(Ta): 부식에 강하고, 탄탈럼 축전기 덕에 휴대폰 회로를 아주 작게 만들 수 있다.

• 레늄(Re): 1925년에 발견된, 마지막으로 발견된 안정 원소.

• 탈륨(Tl): 독성이 매우 강해 한때 “독살자의 독”이라 불렸다.

• 라돈(Rn): 색도 냄새도 없는 방사성 기체로, 흡연 다음으로 폐암의 주요 원인이다.

• 아스타틴(At): 어느 순간이든 지각에 1g도 안 될 수 있어, 자연에 존재하는 가장 희귀한 원소다.

• 프랑슘(Fr): 어느 순간이든 지각에 프랑슘이 수십 g밖에 없을 수 있다.

• 악티늄(Ac): 강한 방사능 때문에 악티늄은 어둠 속에서 희미한 푸른빛을 낸다.

• 프로트악티늄(Pa): 프로트악티늄-231의 반감기는 약 33,000년이며, 해저 퇴적물의 연대를 재는 데 쓰인다.

• 넵투늄(Np): 1940년에 합성된 최초의 초우라늄 원소로, 우라늄이 천왕성에서 이름을 땄듯 해왕성에서 이름을 땄다.

• 아메리슘(Am): 가정용 연기 감지기에는 소량의 아메리슘-241이 들어 있다.

• 퀴륨(Cm): 퀴리 부부의 이름을 땄다. 화성 탐사 로버는 이 원소의 알파 입자로 암석의 성분을 분석한다.

• 버클륨(Bk): 발견된 곳인 버클리의 이름을 땄다.

• 캘리포늄(Cf): 캘리포늄-252는 자발적으로 핵분열하며 중성자를 내놓아 원자로를 가동하는 데 쓰인다.

• 페르뮴(Fm): 페르미의 이름을 땄으며, 아인슈타이늄처럼 수소 폭탄 실험 잔해에서 발견되었다.

• 멘델레븀(Md): 멘델레예프의 이름을 땄다.

• 노벨륨(No): 노벨의 이름을 땄다.

• 로렌슘(Lr): 사이클로트론의 발명자 로런스의 이름을 땄다.

• 러더포듐(Rf): 러더퍼드의 이름을 땄다.

• 시보귬(Sg): 이름이 붙을 때 아직 살아 있던 화학자 시보그의 이름을 땄다.

• 하슘(Hs): 독일 헤센주의 이름을 땄다.

• 마이트너륨(Mt): 핵분열 발견자의 한 사람인 리제 마이트너의 이름을 땄다.

• 코페르니슘(Cn): 코페르니쿠스의 이름을 땄다.

• 니호늄(Nh): 일본 이화학연구소에서 합성된, 아시아에서 처음 발견된 원소.

• 플레로븀(Fl): 러시아 플료로프 핵반응 연구소의 이름을 땄다.

• 테네신(Ts): 2010년에 처음 합성되었고, 미국 테네시주의 이름을 땄다.

관련 연구

이 연구들은 이 주제와 관련은 있지만 이 페이지의 직접적인 증거는 아니에요.

• αβγ 논문: 알퍼와 가모는 빅뱅에서 가벼운 원소가 어떻게 만들어졌는지 계산했고, 베테의 이름이 더해져 'αβγ'가 되었다.

  출처:Alpher, Bethe & Gamow, Physical Review 1948, "The origin of chemical elements"

• 원자핵: 알파 입자가 금박에서 가끔 되튀어 나오자, 러더퍼드는 원자의 질량이 아주 작은 핵에 몰려 있다고 결론 내렸다.

  출처:Rutherford, Philosophical Magazine 1911, "The scattering of α and β particles by matter and the structure of the atom"

• B²FH: 이 100쪽짜리 논문은 별이 주기율표의 원소를 어떻게 하나씩 만들어 내는지 설명했다. 우리는 모두 별먼지라는 생각이 여기서 시작된다.

  출처:Burbidge, Burbidge, Fowler & Hoyle, Reviews of Modern Physics 1957, "Synthesis of the elements in stars"

• 호일의 예측: 별이 탄소를 충분히 만들려면 탄소-12에 특별한 에너지 준위가 있어야 한다고 호일은 예측했고, 실험이 이를 확인했다.

  출처:Hoyle, The Astrophysical Journal Supplement 1954, "On nuclear reactions occurring in very hot stars. I. The synthesis of elements from carbon to nickel"

• 금은 어디서 오는가: 중성자별 병합이 내던지는 물질에는 무거운 원소가 많이 들어 있다. 당신 반지의 금도 아마 그런 충돌에서 왔을 것이다.

  출처:Kasen et al., Nature 2017, "Origin of the heavy elements in binary neutron-star mergers from a gravitational-wave event"