1913년화학

모즐리와 원자번호의 정의

헨리 모즐리가 원소에서 방출되는 X선 주파수를 측정해 원소의 진짜 정체는 원자량이 아니라 핵의 양성자 수(원자번호)임을 밝혔다. 주기율표가 물리학적 법칙 위에 세워졌다.

“모즐리가 살아 있었다면 노벨상은 확실했다. 전쟁이 한 천재를 앗아갔다.”

이야기의 시작

멘델레예프의 주기율표엔 빈칸과 억지 교환이 있었다. 무엇이 원소의 '순서'를 결정하는지 아무도 몰랐다.

주기율표는 원자량 순서로 배열되어 있었다. 그런데 아르곤-칼륨, 코발트-니켈처럼 원자량 순서와 화학 성질이 맞지 않아 위치를 억지로 바꿔 놓은 원소 쌍들이 있었다.

원소의 진짜 순서를 결정하는 것은 원자량인가, 아니면 다른 무언가인가?

모즐리는 각 원소에 전자빔을 쏘아 발생하는 X선 주파수를 측정했다. 주파수의 제곱근이 완벽한 정수 수열을 이루었고, 그 정수가 바로 핵의 양성자 수 — 원자번호였다.

수용은 즉각적이었다. 단 2년 만에 원자번호 개념이 표준이 되었고, 아직 발견되지 않은 원소의 번호도 정확히 예측할 수 있게 되었다. 모즐리는 그 2년 뒤 27세로 갈리폴리 전선에서 전사했다.

주기율표가 경험적 목록에서 물리학적 법칙으로 격상되었다. 원소 발견의 완전한 로드맵이 완성된 것이다.

원자번호 없이는 현대 화학·핵물리·소재과학이 불가능하다. 모즐리의 법칙은 118개 원소 전부에 적용된다.