중고등학생을 위한 원소 모음

 

[학습자료]

중고등학생을 위한 원소 모음

최종 수정일 : 2010.01.17


우리가 중학교 때 처음 접하는 원소주기율표에는 103개의 원소들이 들어있는데, 지금 아이들이 배우는 교과서의 원소주기율표에는 110 개 이상의 원소들이 있다. 얼마 전에는 126번 원소에 대한 소식도 전해졌다. 

우리 자연계에는 원자번호 93번인 플루토늄까지 총 91개의 원소들이 천연으로 존재한다. 모든 것을 중고등학교 때 알 필요는 없고, 교육적으로 필요한 몇 가지만 알아도 된다. 이 표에서는 그 원소들을 찾아 중요 특징들만 짚어보고자 한다.


이 표에서는 총 54개의 원소의 기호, 이름, 특징이 기록되어 있다.

자료가 너무 많다보니 틀린 부분이 있을지도 모른다. 이상하다고 생각되면 댓글로 알려주기 바란다. 또 이 글의 경우 수정을 많이 했기 때문에 언제 공개했던 자료인지가 매우 중요할 것 같다.

HD DVD 해킹코드 : 자연에도 중심코드를 알면 많은 문제를 해결할 수 있다.

[#M_원소표 보기 (주의 : 아주 깁니다.)|접기|


번호

기호

한글이름

특징

영어이름

1

H

수소

전 우주 원자 개수의 3/4를 차지하는 원소. 가장 가벼운 원소이며 원자량 2인 중수소(D)와 원자량 3인 삼중수소(T)는 핵융합의 재료이기도 하다. ( 각각 프로튬(protium), 듀테륨(deuterium), 트리튬(tritium)이라 한다.) 물의 구성 성분이다.

산소와 섞으면 2500℃의 흰색 불꽃이 붙으므로 용접에 사용된다. 화학적인 폭발성이 있어 취급에 주의해야 한다.

모든 물체 중에서 가장 밀도가 낮아서 초기 비행선 제작에 사용됐다가 브렌덴브르크 폭발참사가 발생해 사용이 금지됐다.

수소폭탄에 핵융합 원료로 사용되기도 한다. 고체일 때 금속이다.

Hydrogen

2

He

헬륨

상압에서는 절대 고체가 되지 않으며 저온연구에 꼭 필요한 물질. 가벼운 단원자분자이고, 질량 3과 4의 두 가지 동위원소가 흔하며 그 특징이 각각 보존과 페르미온으로서 굉장히 다르다. 별이 거성으로 변할 때가 헬륨이 핵융합 재료로 시작되는 시점이다.

절대로 다른 원자와 결합하지 않으며, 전 우주 원자의 1/4를 차지한다. 4K에서 액화하는데, 2.3K 미만에서 초점성유체로 된다.

태양의 스펙트럼에서 처음 발견되어 태양에서 이름이 유래됐다.

Helium

3

Li

리튬

가장 가벼운 금속원자이며(비중이 0.534g/cm3) 가벼운 합금을 제조하는데 사용하고, 전지제작에 사용된다. 전기분해를 통해서 추출할 수 있다. 불꽃반응은 분홍색!

산소는 물론 수소와 질소에 의해서 연소되는 특이한 성질이 있다.

Lithium

4

Be

베릴륨

가벼운 양쪽성 성질이 있는 알칼리토금속

알루미늄과 합금되어 항공용, 정밀 전자기기용 합금으로 사용된다. 청동에 베릴륨 1~2%를 첨가시켜서 베릴륨청동을 제작하면 높은 탄성, 높은 전기전도도를 띄며, 다른 딱딱한 물질과 부딪혀도 불꽃이 튀지 않는 성질이 있어 유용하다.

Berylium

5

B

붕소

흑색의 금속광택 결정을 형성한다. 전기적 반도체이고, 모스경도가 9.3으로 매우 단단하다. 물질의 정화에 사용하고, 핵발전소의 냉각수에 녹여서 방사능 차단에 사용한다.(냉각수가 푸른빛을 띠는 이유이다.) 소다석회 유리에 10~20% 첨가하여 깨지지 않는 유리를 제작한다. 내화학성, 전기 절연성이 커지고, 열팽창률이 작아진다.

Boron

6

C

탄소

탄소결정은 형태에 따라서 흑연과 다이아몬드와 그을음이 된다. 흑연은 전도체! 유기물을 구성하며, 녹는점이 가장 높다.

규소와 1:1로 섞인 혼합물은 세상에서 가장 단단하다. 산화물인 이산화탄소는 물에 녹아 약산인 탄산을 형성하고, 그 고체상은 드라이아이스로 승화물질이다.

특성이 무척이나 다양하고, 결정성에 따라 특성이 많이 달라지므로, 따로 공부할 필요성이 있다. C60 등의 재미있는 분자가 존재한다.

Carbon

7

N

질소

대기의 80%를 차지하고 있으며 단백질의 주요 구성원소이다. 자체로는 안정적이어서 화합물을 이루지 않지만 번개나 뿌리혹박테리아에 의해서 비교적 쉽게(?) 화합물로 바뀐다. 산화하면 3대 강산인 질산이 된다.

Nitrogen

8

O

산소

대기의 19%를 차지하고, 일반적인 생명체가 호흡하는데 필요한 물질! 물과 지각의 주요성분. 오존(O3)을 형성시켜서 성층권에서 자외선을 차단해 주고, 지상에서는 대기 오염을 유발한다.

액체 또는 고체에서 강자성체다.

Oxygen

9

F

불소

소독약으로 사용되며, 충치예방 효과 때문에 치약이나 수돗물에 소량 첨가한다. 불산(HF)을 형성하여 자체로는 강산은 아니지만 유일하게 유리를 녹인다. 그렇기 때문에 보관용기를 침식시켜 일반적으로 다루기가 무척이나 어렵다. 불산은 세척액으로서 산업적 용도가 다양하다.

전자친화도가 매우 높지만, 한 화합물 내에서 불소원자 사이에 반발력이 커서 특이한 결과를 많이 만들어 낸다.

Fluorine

10

Ne

네온

다른 원소와 절대 결합하지 않는 0족 원소로서, 네온사인에 주로 이용된다. 온도가 섭씨 20도일 때에 물에 100ml당 15ml씩 녹는다.

대기중에 소량 존재한다.

Neon

11

Na

나트륨

소금의 주요 성분으로 물에 넣으면 수소를 발생시키며 급격히 반응하고, 공기 속 산소와도 너무나 쉽게 반응한다. 불꽃반응은 노란색이다.

녹는점이 비교적 낮다는 점 때문에 원자로(핵융합로와 핵분열로 모두)에 노심과 물 사이에 냉각재로 사용된다.

Sodium

12

Mg

마그네슘

알루미늄 사용 이전에 가벼운 합금 제작에 주로 사용됐다.

염화마그네슘은 바닷물 속에 포함된 “간수”로 조해성이 있어 공기 중 수분을 흡수해 스스로 녹아내린다.

Magnesium

13

Al

알루미늄

가벼운 합금 제작에 주로 사용되어 일상생활에서부터 비행기에 이르기까지 폭넓게 사용되고, 원자로의 구성 재료로 사용된다. 전기분해 이외의 방법으로는 순수하게 제련하기 어렵다.

전기전도도가 구리와 은 이외에는 가장 좋고 가격이 비교적 저렴해서 굵은 대 전력 전선을 제작하는데 이용된다.

양쪽성 원소이며, 지각의 주요 구성성분으로 각종 광물(장석, 운모 등)과 보석(사파이어, 강옥, 루비 등)을 구성한다.

공기 중에서 산화하지만 산화물이 보호피막이 되어 내부 알루미늄이 산화하는 것을 막는다.

얇은 수 마이크로미터 두께의 박막으로 만들어 포장재, 단열재 등으로 많이 사용한다.

Aluminum

14

Si

규소

반도체 기판으로 사용된다. 지각의 주요 원소. 산화된 SiO2 형태로 석영 결정을 형성한다. 광섬유에 이용된다.

탄소와 1:1 혼합물은 탄화규소로 단단하여 연마석 등을 사용된다.

Silicon

15

P

흰인과 붉은인 결정상을 갖으며, 생명체의 세포핵과 뼈에 포함된다. 인은 지각에서 소량씩 나오며 바다 속에 인산염의 형태로 퇴적해서 현재 생명체가 이용할 수 있는 양이 급격히 줄어들고 있다.

Phosphorus

16

S

세포의 세포핵에 많이 포함되며, 화학제조에 많이 이용된다. 8개의 원자가 왕관형태로 붙어 결정을 형성한다(사방황). 석탄, 석유의 매연에 다수 포함되어 있어서 대기오염의 주범이다. 3대 강산인 황산을 이루는데 그 특성이 굉장히 재미있고 특이하다.! 단백질 구성 원소.

Sulfer

17

Cl

염소

상온에서 기체이며 소금의 주요 성분. 3대 강산인 염산

산화, 표백, 살균, 소독제로 사용하며, 염산을 만들어(염소와 수소를 섞으면 폭발적으로 반응한다.) 수많은 용처를 갖고 있다.

Chlorine

18

Ar

아르곤

무엇과도 반응하지 않는 0족 원소이며(사실 0족 원소도 약간 예외적으로 반응하는 경우가 있다.), 대기의 1%를 차지한다.

네온사인에 이용된다.

특별한 실험실 조건에서 Ar·6H2O와 3C6H4(OH)2·Ar등의 화합물을 만드는데, 그 조건이 깨지면 폭발한다고 한다.(흔적 없는 폭탄을 만들 때 쓰면 좋을 듯…^^)

Argon

19

K

칼륨

공기 중에 산소와 쉽게 반응하고, 물에 넣으면 수소를 발생시키며 급격히 반응한다.

Potassium

20

Ca

칼슘

산화물의 형태로 물에 소량 녹으며 그것을 산호가 대규모로 참착시켜서 석회석을 만든다. 생명체의 뼈대를 구성하고, 신경전달물질로써 작용한다.

Calcium

21

Sc

스칸듐

은백색의 연한 금속으로 알류미늄과 비슷한 성질을 갖고 있다. 3+가의 이온을 형성하는데, 이온반지름이 대체적으로 작다.

Scandium

22

Ti

티탄

티타늄은 매우 고가의 금속이지만 재질이 매우 우수하고 가벼워서 고가의 장비를 제작할 때 많이 사용된다. (선수용 사이클 같은 것!)

백금에 이어 두 번째로 화학적으로 매우 안정적인 편이다.

Titanium

23

V

바나듐

강회색의 금속으로 단단하다. 2.3.4.5가 산화물이 될 수 있다.

니오브와의 합금으로 고속강이나 칼 같은 용도로 사용되며, 탄탈과의 합금은 화학적으로 강산에도 잘 견디므로 관련계의 코팅으로 사용되고, 인체친화도가 좋아 의료용으로 사용된다.

지르코늄(Zr)과의 합금은 초전도체로 사용한다.

Vanadium

24

Cr

크롬

무척이나 단단하고 미려하기 때문에 텅스텐과 함께 고가 금속제품의 표면에 도금되어 사용된다. 전기저항이 크고 녹는점이 비교적 높아 니켈과 합금하여 고품질 소재나 발열선으로도 이용된다.

Chromium

25

Mn

망간

MnO2 형태로 과산화수소와 같은 물질을 분해하는 촉매제로 사용된다. 해저에 망간단괴의 형태로 다량 존재하는 것을 확인하여 미래의 주요 자원으로 생각된다.

Manganess

26

Fe

지구 내핵, 외핵의 주요성분이면서 지각의 주요 구성성분이기도 하다. 산소를 뿜어내는 생명체 발생 직후 바닷물 속에 녹아있던 많은 철이온이 산화철 형태로 퇴적되어 현재의 철광산이 생성되었다. 철재 별똥별의 주요 구성성분이다. 추출과 가공이 쉬워서 가장 많이 사용되는 금속이지만 대기중의 산소에 의해 산회된 산화철은 다시 녹을 만드는 촉매로 작용하여 쉽게 녹이 생긴다.

정상적인 핵융합은 철까지 진행되는데 그 이유는 핵자당 에너지가 철이 가장 낮기 때문이다.(철~납 사이의 원소들은 핵자당 에너지가 거의 비슷한 편이다.) 그래서 수소와 헬륨이외의 원소들 중에서는 철의 비율이 가장 크다.

대표적인 강자성체다.

Iron

27

Co

코발트

텅스텐과 합금(?:소결로 제작되는데 합금과는 약간 다르다. 파인세라믹스 형태이다.)되어 초경이라는 매우 단단한 물질로 사용된다.

광택이 미려하다. 망간과 섞어서 도자기의 색을 내는데 사용된다.

강자성체로 자석에 약하게 붙는다.

Cobalt

28

Ni

니켈

단단하여 견고한 금속제를 제작할때 사용되며, 도금에 주로 사용된다. 지구 내핵과 외핵의 주요 성분이다.

약한 강자성체이다.

Nickel

29

Cu

구리

가열시 추출되는 온도가 낮아 초기 문명사회에서 청동기로 사용된다. 은 이외에 가장 전기전도도가 좋아서 전선으로 사용되고 있으며, 열전도도도 은 이외에 가장 좋다. 화학적으로 안정되어서 어떠한 산에도 반응하지 않지만 공기중의 산소와 매우 천천히 결합해서 산화구리가 되면면서 서서히 검게 변한다.

절대로 초전도체가 되지 않는다. 반자성체여서 자기장을 밀어낸다.

전자껍질의 전자배열이 훈트의 규칙을 따르므로, 산화수가 꽤 다양하고 재미있게 나타난다.

Copper

30

Zn

아연

화학적으로 불안정하여 건전지 제작에 사용되며, 얇은 철판에 도금되어 사용된다.(도금되는 이유의 설명은 쉽지 않다.) 구리와 합금하면 황동으로 기계제작 등에 주로 사용된다.

Zinc

32

Ge

게르마늄

최초의 트렌지스터를 제작할 때 사용된 물질로 아직까지 반도체 기판의 주요 성분으로 규소와 함께 많이 사용된다.

양쪽성 원소로 철만큼 단단한 편이며, 왕수와 염기에 녹는다.

유기게르마늄으로 만들어 섭취도 가능하여 의료용으로 사용되며, 온천 등에도 포함되어 있으나 지구상에 거의 존재하지 않는다.

탄소와 같이 주로 4가 화합물을 이루나 2가의 화합물을 이룰 때도 있다.

Germanium

35

Br

브롬

비금속 중에 유일하게 상온에서 액체로 존재하는 물질이다.

적갈색으로 환각작용이 있으나 매우 유독하다.

각종 공업용 세정제나 살균제나 사진 현상에 사용된다.

Bromine

36

Kr

크립톤

상온에서 단원자분자 형태의 기체로 존재한다. 몇 가지(KrF2 등) 예외를 제외하고는 절대 다른 원자와 결합하지 않는다.

비중이 공기보다 3배정도 무거워서 우주로 날아가지 않으므로 산출되는 곳은 거의 없으나 대기 중에 꽤 많이(1.1ppm정도) 존재한다.

우라늄(U) 핵분열의 결과물로 생성되기도 한다.

Krypton

37

Rb

루비듐

알칼리 금속답게 은백색 금속광택의 연하고 가볍다.

모든 금속 중에 2번째로 반응성이 강하기 때문에 기름 속이나 수소기체 속에 보관한다. 공기 중에서는 불꽃이 발생하고, 물과 반응하여 RbOH가 되면서 H2를 발생시킨다.

녹는점이 38.5℃로 비교적 낮고, 거의 존재하지 않는다. 빨간 불꽃반응.

Rubidium

38

Sr

스크론튬

공기와 반응하여 노란색 산화물을 형성하므로 기름에 보관한다.

불꽃반응 시 붉은색의 반응을 보인다. 질산이나 염산과 반응한 화합물은 불꽃반응시 분홍색을 띄므로 불꽃놀이나 신호탄이나 예광탄에 사용된다.

Strontium

46

Pd

팔라듐

백금족으로는 가격이 싸고 매우 단단한 편이다. 녹는 온도가 낮은 편(1522℃)이어서 가공이 쉽다. 화학적 저항성이 높아서 백금 대체용 촉매나 전기접점에 사용된다. 금과 섞어 화이트 골드를 만들거나 치과용 합금을 제작할 때 사용된다. 수소를 흡수하거나 통과시킬 수 있는 재미있는 특성이 있어 수소의 반투막으로 작용하며, 질산에 서서히 침식된다.

Palladium

47

Ag

전기전도도와 열전도도가 가장 좋다. 예전부터 귀금속으로 사용됐으며, 전기적 특성이 좋아서 고가의 오디오 기기에 사용된다.

그 색이 특이해 귀금속으로 많이 사용되며, 금을 채광할 때 (금보다 더 많이) 산출된다. 금과 함께 합금하여 귀금속으로 사용된다.

화학적으로 매우 안정적이지만 공기 중의 수분과 결합해 쉽게 검게 변한다. 하지만 환원환경을 조성해주면 다시 원래대로 쉽게 되돌아간다.

절대로 초전도체가 되지 않는다.

Silver

48

Cd

카드뮴

단단한 회백색 금속이다. 다른 금속과 함께 산출되지만 정제가 어려워 환경오염의 주범이 되기 쉽다. 각종 원소와 결합해 노란색 안료로 사용된다.

각종 건전지에 사용되며 열중성자를 흡수해 원자로의 제어봉으로 사용된다.

Cadmium

50

Sn

주석

푸른빛이 나는 은백색 금속으로 구리와 합금해서 청동을 만들어 사용하는데, 초기 인간문명이 발생했을 당시부터 많이 사용했던 물질!

독성이 없으며, 공기 중에서는 산화주석이 생성되는데, 산화주석은 주석의 산화를 막는 방어막 구실을 하여 주석이 쉽게 변하지 않게 해주므로 철판 등에 도금하여 사용한다. 두 가지 결정상이 존재한다.

Tin

53

I

요오드

상온에서 보라색의 뾰족한 결정을 형성시킨다. 녹말을 검출할 때 사용하는 요오드팅크 용액의 형태로 사용하며 인체의 면역력을 강화시켜주는 성분이기도 하다.(그래서 산모들이 미역국을 먹는다. ^^)

요오드팅크 용액을 만들어 소독제(빨간약)으로 쓰인다.

일반적으로 -1가로 작용하지만 +1 +3 +5 +7가로 작용하기도 한다.

Iodine

54

Xe

크세논

상온에서 단원자분자 형태를 띄는 불활성 기체이다. 산화력이 매우 강한 F, O등 몇 가지 예외적인 원소와 반응하는 이외에는 다른 원자와 절대로 반응하지 않는다.

무거워서 우주로 날아가지 않아 공기 중에 매우 소량이 존재한다.

램프에 사용되어 저압에서 백색광으로 발광하여 카메라 후래쉬로 사용된다.

Xenon

55

Cs

세슘

은백색의 가벼운 알칼리 금속이고, 불꽃반응에 청색으로 반응한다.

반응성이 높아 강력한 환원제이며, 일함수가 가장 작아 광전효과를 이용한 광전관 등에 전극으로 사용되며, TV등의 전자총 제작에 사용된다.

세슘 원자시계 제작에 사용된다.

Cesium

56

Ba

바륨

비중 3.5의 가벼운 은백색의 금속이다. 니켈과의 합금을 제작해서 광전관과 점화플러그로 사용된다.

우라늄의 핵분열 결과물로 생성된다.

Barium

74

W

텅스텐

비중이 높은 은백색-회백색의 금속으로 순수한 텅스텐은 쉽게 부서진다.

녹는점이 가장 높은 금속원소이며, 끓는점이 가장 높은 원소이다. 무겁지만 매우 단단한 물질로서 각종 귀중품의 도금에 사용된다.

초경(탄화텅스텐,WC)으로 소결시키면 매우 단단한 물질이 되므로 공업적인 사용처가 다양하다. 소량만 산출된다. 고온에서도 휘발성이 낮아서 전구나 형광등의 필라멘트로 사용된다.

선형가공을 비교적 쉽게 할 수 있다.

Tungsten

(wolfram)

78

Pt

백금

비중이 21.45로 무거우며, 화학적으로도 굉장히 안정적이고, 단단하며, 각종 반응에 촉매로 많이 사용된다. 특유의 광택이 고품격이고 세련되어 화려한 은백색을 띄어 장식품 등에 도금으로 많이 사용된다. 산업적 사용처가 무척 다양하지만 채광양이 적기 때문에 가격이 무척이나 비싼 편이다.

가열해도 변하지 않고, 일반적인 산에는 녹지 않으나 왕수에는 쉽게 녹는다.

전기적 충격에 강하여 전기 접촉 장치나 내연기관의 점화장치에 사용한다.

+2나 +4가로 화학반응하고, 0 +5 +6가 상태로 착이온을 형성하기도 한다.

Platinum

79

Au

밝은 노란 금속광택을 띄어 특이하고 화려하여 예로부터 귀금속으로 사용된 금속이다. 연성과 전성이 풍부하여 박막으로 만들기 쉬우며 박막은 원자 한 층으로 구성될 정도로 얇게 제작된다.

화학적으로 매우 안정적이어서 어떠한 경우에도 다른 물질과 반응하지 않는다. 왕수에 의해서 녹기는 하지만 그것은 일반적인 화학반응과는 좀 다른 착이온 형태로 녹는 것이다.

전기적인 접촉성이 좋아서 각종 오디오 기기의 연결단자에 도금되어 사용되며, 인쇄회로 기판 도금이나 반도체 기판 등으로 사용된다. (전기저항이 크기 때문에 전자기기 자체를 제작하지는 않는다.)

예로부터 중요한 금속으로써 화폐의 기준으로 사용되어 현재 산출된 금의 대부분은 각국의 중앙은행에서 관리되고 있다.

Gold

80

Hg

수은

은백색의 상온에서 유일한 액체형태를 띄는 금속이다.(녹는점 : -38.87℃, 끊는점 356.9℃) 각종 전지에 사용되어 높고 안정적인 출력을 만들며, 브라운관이나 형광등 등에 사용되었다. 수질오염의 주범으로 특히 금광과 관련되어 심하게 수질오염을 시키고 있다.

수은 냉각실험 도중에 초전도 현상이 발견됐다.(4K)

안정적인 열팽창을 하므로 온도계로 많이 쓰이고, 무거우므로 기압계로 사용된다. (비중 13.5는 매우 중요한 물리량이므로 꼭 외워둘 것!)

+1 +2가 화합물을 형성한다.

Mercury

82

Pb

회백색의 연성과 전성이 풍부한 회색의 금속으로 고대 중국에는 입에 물고 있으면 미인이 된다하여 양귀비가 입에 물고 있었다고 한다.(결국 납중독으로 죽었다. -_-)

무르고 밀도가 높기 때문에 낚시의 추로 사용되며 화학적으로 굉장히 안정적인 편이나 물에 지속적으로 녹아 수질오염의 주범이기도 하다.

핵분열 반응 시에 납까지 반응을 하고 멈추게 되는데 핵자당 에너지가 납이 가장 낮은 편이기 때문이다.(철~납 사이의 원소들은 핵자당 에너지가 거의 비슷한 편이다.)

열중성자를 잘 흡수해서 방사능을 잘 막는 차폐제로 많이 사용된다.

녹는점이 적당하기 때문에 퓨즈로 사용되며, 기판의 납땜재로 주로 사용된다.

+2 +4가로 반응한다.

Lead

85

At

아스타틴

방사성 물질로 모든 동위원소의 반감기가 채 10시간이 안 된다.

요오드와 비슷한 화학적 성질을 보인다. 천연으로 존재하지 않는다.

Astatine

86

Rn

라돈

공기보다 7.5배 무거운 비활성기체로 라듐이 알파붕괴 시에 생성된다.

-61.8℃에서 액화되며 -71℃에서 언다. 각종 건축자제나 암석 등에 포함된 라듐이 붕괴될 때도 방출하는데, 오랫동안 노출되면 폐암을 유발할 수 있다.

Radon

87

Fr

프란슘

가장 무거운 알칼리금속으로 악티늄이 알파붕괴하면서 생성되는 방사성 동위원소로 반감기가 20분으로 매우 짧아 자연계에서는 찾기가 매우 힘들다.

녹는점 27℃. 천연으로 존재하지 않는다.

Francium

88

Ra

라듐

은백색의 방사성 동위원소 금속으로 퀴리부인이 처음 발견한 원소로 그 업적으로 노벨상을 수상했다. (하지만 노벨상을 수상할 만큼 뛰어난 업적은 아니었고, 로비에 의해 수상했다는 설이 지배적이다. 결국 백혈병으로 죽었다.)

라듐의 농도가 진하면 발광을 하므로 발광 페인트로 많이 사용되었으나 방사능에 의한 독성이 매우 강하므로 현재는 사용이 중지됐다.

방사능 실험의 방사선원의 재료로 사용된다.

Radium

92

U

우라늄

은백색의 금속으로 중간 정도의 무르기를 갖고 있다. 자연계에 존재하는 원소들 중에서 가장 무거운 원소이며 무거운 원소들 중에서는 매장량이 가장 많다. 반감기가 45억 년으로 매우 길어서 현재 대부분의 방사성원소들의 모체가 되고 있다.

동위원소가 여럿 있지만 그 중 질량 235와 238이 가장 쓰임새가 다양하지만 분리가 어렵다. 235U는 느린 열중성자의 통제가 쉬워서 원자력발전에 주로 사용되고, 대부분의 U를 차지하는 238U은 빠른 열중성자에 반응하므로 원자력발전에 이용되지 못하고 원자폭탄에 주로 사용된다. 자체로는 매우 단단한 금속이지만 항상 자연방사능 붕괴를 하므로 여러 가지 다른 용도로 사용되는 것은 바람직하지 않다(미국이 열화우라늄을 무기제작에 이용해서 비판받는 이유다).

우라늄광의 매장량과 질은 북한이 세계 최대 최고이다.

칼로 자르면 미세한 불꽃이 나고, 자체로 발광하므로 발광 페인트로 사용될 수 있으나 방사능이 유독하다.

+4(산화물 UO2, 녹색)와 +6(산화물 UO3, 황색)의 화학 반응성이 있고, 도자기의 착색제로 사용된다.

핵폭탄의 임계질량은 약 10kg으로 추정된다.

Uranium

94

Pu

플루토늄

자연계에 존재하는 가장 무거운 원소로 우라늄광 속에서 자연적으로 일부 소량 생성될 수 있다. 일반적인 239Pu(반감기 2,4360년)는 원자로에서 238U에 중성자를 인공적으로 쪼여서 생성시키며 재처리를 통해서 다시 원자력발전에 사용될 수도 있으나 원자폭탄의 재료로 사용될 수도 있다. 우라늄과 다른 원소라서 화학적 분리가 쉽고 원자로의 원료봉의 10% 정도가 플루토늄으로 변환되므로 우라늄보다 훨씬 재료확보가 쉽다는 장점(?)이 있다.

핵폭탄 임계질량은 약 1kg으로 추정된다.

Plutonium



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영어 이름이 붉은색인 것은 고등학생만 알아두면 될 만한 것들로, 중학생은 몰라도 학업에 지장은 없을 것이다.


참고1 : 3B~2A족의 대부분의 원소들은 희토류원소로써…. 지각에 많이 존재하나 아직 경제적인 정류법이 개발되지 않아서 현재 가격도 비싸고, 사용처도 제한적이다.


참고2 : 자석들은 주로 강자성체(Fe, Ni, Co등)를 이용해서 만들어지는데, 그 자력의 한계가 그리 크지 않아서 강한 자석을 만들 수 없었다. 최근 플라스틱이나 희토류 원소를 이용해 자석을 만들며, 이들 자석은 강자성체를 이용한 자석보다 수배 이상의 자기장을 띄게 된다. 전자석을 만들 때에는 일반적으로 강자성체를 심으로 사용하는데 보다 더 강한 자석을 필요로 할 때에는 초전도체를 사용한다. 강자성체에 한계자기장 이상의 자기장을 가할 경우에는 심이 깨지게 되고, 초전도체를 심으로 사용할 때에 한계 자기장 이상의 자기장을 가할 경우에는 초전도성이 깨지게 되어 큰 에너지가 한꺼번에 폭발적으로 나오게 되므로 훨씬 더 큰 위험에 직면할 수도 있다.


참고3 : 공기보다 가벼운 기체는 그리 많지 않다. H, He, Ne, N2, CH4 등이 있다.


참고4 : 각종 천체에 나타나는 자기장의 원인은 규명되지 않았다. 지구나 일부 소행성에서 나타나는 강한 자기장은 내부의 강자성체의 영향 때문이다. 내부에 금속 철이 없는 달 같은 천체에서 자기장이 매우 약한 것이 그 증거가 될 것이다.

        목성형 행성이나 태양과 같은 항성이나 블랙홀에서 나타나는 좀 더 강한 자기장은 아직 규명되지 않았다. 중성자성의 경우는 중성자 자체의 자기장이라 생각된다.


참고5 : U와 Pu의 핵폭탄 임계질량은 사용한 재료의 농도와 기하학적 모양에 따라서 달라진다. 여기서 제시한 값은 연쇄반응을 일으킬 수 있는 최소값을 말하는 것이며, 폭발력과는 전혀 상관이 없는 값이다. 핵폭탄은 U와 Pu 이외에도 237Np이나 241Am을 이용해서 만들 수 있다고 예상되고 있으며, 원자폭탄의 첨가제로 60Co가 사용되면 파괴력을 더 높일 수도 있다고 예상하고 있다.



글을 완성하고서….. 내가 공부하던 때는 공부할 자료들을 찾기가 너무너무 어려웠었다. 서점에 있는 과학책이래봐야 100권이 고작이었을 정도였다. 고등학교 앞 서점에 있는 과학책들을 모두 섭렵하고 더이상 살 책이 없을 무렵 넘처나는 독서욕을 주체하지 못하고, 고등학교 2학년 무렵에 정말 많은 소설책을 읽었던 것 같다. 물론 그 기간중에 『데미안』『어린 왕자』같은 주옥같은 소설도 만났지만, 대부분은 쓸데없는 글자 나부랭이들이었다.

이 글을 작성하는데까지 무려 1년정도 걸린 것 같다. 처음 시작할 때는 어떤 원소가 필요한지 원소주기율표를 펼처놓고 하나하나 고르는 일부터 시작했는데, 표를 만들어 하나하나 채워나가다보니 기존의 과학책을 만드는 분들이 존경스러워졌고, 나에게 영향을 줬던 책들의 저자에게 존경심을 갖게 된다.


이 표가 보잘것 없는 결과물이고, 1년정도나 걸렸다고 하지만 실질적으로 정리한 시간은 얼마 되지 않는다. 하지만 이 표를 보고 많은 사람들이 암기가 아닌 좀 더 탄탄한 과학공부를 할 수 있었으면 좋겠다. 이 글이 여러분들에게 암기사항을 추가하는 정도의 글이 되지 않기를 바란다. 여러분들에게 진정으로 독서욕을 충족시켜주는 일부분이 되길 바랄 뿐이다.

마지막으로 이 글의 표가 제대로 보이지 않는 것은 이해해 주길 바란다. 현재 블로그 에디터가 잘 작동하지 않아서 수정하기가 힘들다. 후에 수정한 뒤에 공개할까 하다가 그냥 공개한다.

5 thoughts on “중고등학생을 위한 원소 모음

  1. 정말 방대한 자료입니다..
    원소별로는 영문 위키피디아에는 설명이 잘 되어있는데. 한글 페이지들은 영문 페이지들을 번역하다 만 느낌이군요.. 어쨌건.. 저 고등학교 다닐때는 주기별로 외우고 족별로 외우고 별 뻘짓을 다 했습니다만.. 그래도 그때 외워놓은것이 여태 가는군요.. 생각에는 알칼리, 알칼리토, 할로겐 족정도로만 외우고, 3주기 정도 까지만 외우면 고딩때까지는 충분하지 싶은데요.. 익숙해 지면 3주기까지는 외우지 않아도 어디 붙어있는지 그냥 기억하게 되기는 합니다.
    나름대로 각자가 외우는 방법이 있겠습니다만.. 제가 외우는 주문? 을 공개합죠..

    헤헤
    리 베 붕 탄 질 산 플 네
    나 마 알 시 프 스 클 라
    칼 카 스칸 티 바크 망철 코니구 아 가게 비세브크

    한글과 영어발음이 뒤죽박죽이죠.. 그래도 외우는데 더 좋으면 그만입니다..
    주인장 께서는 어찌 외우셨나요? 전 이것도 꽤나 궁금하더라구요.. 학교마다 선생님 마다 나름의 노하우가 달라서 조금씩 다르고 저도 선생님이 가르쳐 준것 그대로 외우는것은 아니라서요 :-)

    1. 제가 외우는 방식은 간단합니다…
      수소, 헬륨, 리튬, 베릴륨, …… 구리, 아연, 갈륨, …
      제가 외운 것은 특별히 외워라 해서 외운 것이 아니라 고등학교 1~2 학년때 과학책을 하도 많이 읽다보니 저절로 외워지더군요.

      저희 누나는 ‘수헤리베푸스는 아푸네 나만알지….’ 이런 방식으로 외우던데 (정확한건지는 모르겠네요.) 전 그런 방식 없이 직접 외웠답니다.

  2. 핑백: melotopia

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