원소로 보는 화학사 Vol.105, 원자번호 104번 ‘러더포듐’을 소개합니다

지난 시간에는 강력한 자기모멘트를 나타내는 희귀한 원소 ‘홀뮴(Ho,원자번호 67번)’에 대해 소개해 드렸습니다. 이번 시간에는 33년간 원소명이 결정되지 않은 원소 ‘러더포듐(Rf, 원자번호 104번)’에 대한 이야기를 준비했습니다.

원자번호 104번 ‘러더포듐(Rf)’을 소개합니다.

원자번호 104번 이후의 무거운 원소는 초악티늄족 원소라고 합니다. ‘러더포듐(Rf, 원자 번호 104번)’은 최초의 초악티늄족 원소입니다. 러더포듐은 자연에는 존재하지 않고, 입자 가속기를 사용해 가벼운 원소 표적에 무거운 원소를 충돌시켜 만듭니다. 아주 극미량만 얻어지고, 물리 화학적 특성은 잘 알려져 있지 않습니다. 다만 같은 족의 지르코늄, 하프늄과 성질이 비슷할 것으로 짐작됩니다. 은색 금속으로 공기, 증기, 산과 반응할 것으로 예상됩니다.

‘러더포듐’의 발견과 원소명의 유래

1964년 구소련의 플레로프 연구진은 플루토늄242에 네온22를 충돌시켜 질량수 259인 104번 원소를 합성했다고 발표하고 구소련 원자 폭탄 개발 책임자였던 이고르 쿠르차토프(Igor Kurcha tov, 1903~1960)의 이름을 따서 ‘쿠르차토붐’으로 정하자 주장했습니다.

한편 1969년 미국 기오르소 연구진도 가속기로 칼리포늄249에 탄소 12를 조사해 질량수 257인 104번 원소를 생성시키고 뉴질랜드 출신의 물리학자 어니스트 러더퍼드(Ernest Rutherford, 1871~1937)의 이름을 따 ‘러더포듐’으로 명명했는데요.

오늘날에는 원소의 발표와 이름 짓기가 비교적 수월하게 이루어지지만, 당시에는 새로운 원소를 발견한다는 것이 나라의 과학 기술을 대표하는 성과처럼 받아들여져 보이지 않는 전쟁을 하듯 예민하게 다투기도 했습니다. 러시아와 미국의 대립이 격해지고 각자 자신들이 원하는 이름으로 원소를 부르기 시작하자 국제순수응용물리학연합회는 회의를 열어 ‘더브늄’으로 정하기를 권했으나 결론을 내리지 못하다 1997년이 되어서야 기오르소 연구진이 정한 원소명인 ’러더포듐’으로 결정되었습니다. 원소명을 정하는 데 무려 33년이나 걸린 셈입니다. 이때 104번 러더포듐 뿐만 아니라 109번 마이트너륨까지 6개의 원소명이 정식으로 동시에 결정되었습니다.

‘러더포듐’은 어디에 사용될까요?

러더포듐과 같은 인공 원소는 붕괴 속도가 워낙 빠르고 실제로 활용하기 어렵습니다. 가속기를 통해 아주 적은 양만 만들어지므로 연구용으로만 쓰입니다.

러더포듐의 원소명은 원자핵을 발견한 영구의 물리학자 ‘어니스트 러더퍼드 (Ernest Rutherford, 1871~1937)’의 이름을 딴 것입니다. 러더퍼드는 1908년도 노벨화학상 수상자로 1902년 방사성원소의 붕괴 이론 및 반감기 이론을 발표했으며, 원자핵을 발견해 태양계를 본 뜬 원자모형을 고안했습니다. 1919년에는 질소14에 α입자를 충돌시켜 산소17을 만들어, 최초로 원자핵의 인공적 변환에 성공하기도 했습니다. 원소 명명권을 두고 보이지 않는 전쟁을 벌인 ‘러더포듐’에 대한 이야기 어떠셨나요? 다음 이 시간에는 쓸모가 많으나 얻기 어려운 희토류 원소 ‘디스프로슘(Dy, 원자번호 66번)’에 대한 재미있는 정보로 돌아오겠습니다.

출처> 누구나 쉽게 배우는 원소 (그림으로 배우는 118종 원소 이야기) /원소가 뭐길래 (일상 속 흥미진진한 화학 이야기) / Big Questions 118 원소 (사진으로 공감하는 원소의 모든 것)