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화학 12, 원자의 무게, 삼엽수, 그리고 프라우트

서울오픈스테이지 2022. 5. 10. 01:34

첫번째 요소 분류는 요소들 간의 화학적 유사성, 즉 요소들의 양적 측면에 근거하여 수행되었다. 예를 들어, 금속 리튬, 나트륨, 칼륨은 부드럽고, 물 위에 떠 있는 것을 포함하여 많은 유사점을 공유하고 있으며, 대부분의 금속과는 달리, 물과 눈에 띄게 반응할 수 있다는 사실이 분명했습니다.

하지만 현대의 주기율 표는 요소들의 질적 특성과 마찬가지로 정량적 특성에 기초하고 있다. 화학은 전체적으로 양적인 분야가 되기 시작했는데, 16세기와 17세기에 화학이 어떻게 반응하느냐보다는 얼마나 많은 반응을 보이는가를 의미한다. 이러한 접근에 책임이 있는 사람들 중 한명은 프랑스 혁명의 여파로 나중에 단두대의 이슬로 사라진 프랑스 귀족인 앙투안 라보이서였다. 라보이시어는 화학 반응 물질의 무게와 그들의 생산물을 정확하게 측정한 최초의 사람들 중 하나였다. 이렇게 함으로써 라보이시에르는 'phlogiston'이라고 불리는 물질이 연소되었을 때 진화되었다는 오랜 가설을 반박할 수 있었다.

반대로 라보이시에르는 요소와 같은 물질을 태우는 것은 무게의 감소보다는 증가하는 결과를 초래한다는 것을 발견했다. 그는 또한 어떤 화학 작용에서도 수술 전후에 동일한 양의 물질이 존재한다는 것을 발견했다. 이'물질의 보존 법칙'의 발견은 다른 화학적 조합의 법칙에 의해 이어졌고, 이 법칙들은 더 깊은 설명을 요구하기 시작했고 결국 주기율 표의 형성으로 이어질 것이다.

라보이시에르는 또한 그리스인들이 소유한 재산의 소유자로서의 추상적인 요소에 대한 개념을 외면했다. 대신, 그는 어떤 화합물이든지 분해하는 마지막 단계로서 요소들에 집중했다. 추상적인 요소들의 개념은 나중에 변경된 형태로 돌아올 것이지만, 특히 중세 시대와 연금술사들 사이에서 많은 신비하고 비과학적인 개념들이 계속해서 번성해 왔기 때문에 고대 그리스 전통과 깨끗하게 결별할 필요가 있었다.

1792년 독일에서 일하는 벤자민 리히터는 원소의 양적 측면으로 돌아가 등가 가중치로 알려진 목록을 발표했습니다(그림 8). 이것은 예를 들어 특정한 양의 질산과 반응하는 다양한 금속들의 무게 목록입니다. 처음으로, 다양한 요소들의 특성을 간단한 양적인 방법으로 서로 비교할 수 있었습니다.

돌턴

1801년 영국 맨체스터의 한 젊은 교사는 현대 원자 이론의 시작을 발표했다. 라보이지에와 리히터의 새로운 전통에 따라, 존 돌턴은 고대 그리스의 원자의 개념, 즉 어떤 물질의 가장 작은 입자를 받아들여 그것을 양적으로 만들었습니다. 그는 각 원소가 특정 유형의 원자로 구성되어 있다고 가정했을 뿐만 아니라, 각 원소의 상대적인 무게를 추정하기 시작했다.

예를 들어, 그는 물을 형성하기 위해 수소와 산소의 결합에 관한 라보이시어의 실험을 그렸다. 라보이시에르는 물이 85퍼센트의 산소와 15퍼센트의 수소로 구성되어 있다는 것을 보여 주었다. 돌턴은 물이 HO의 공식을 제공하기 위해 하나의 산소와 결합된 수소 원자 하나로 구성되어 있으며, 따라서 수소 원자의 무게를 하나의 단위로 가정할 때, 산소의 원자 무게는 857/15=5.66이라고 제안했다. 산소 원자의 현재 가치는 16이며, 그 차이는 돌턴이 몰랐던 두가지 문제에 있습니다. 무엇보다도, 그가 물이 HO라고 가정한 것은 틀렸다. 왜냐하면, 지금 모두가 알고 있듯이, 그 공식은 H2O이기 때문이다. 둘째로, 라보이시어의 자료는 매우 정확하지 않았다.

돌턴의 원자 무게 개념은 일정한 비율의 법칙에 대해 매우 합리적인 설명을 해 주었습니다. 즉, 두 요소가 결합할 때, 그들은 그들의 무게의 일정한 비율로 그렇게 한다는 사실입니다. 이 법은 이제 특정한 원자 무게를 가진 두개 이상의 원자 조합의 축소된 버전으로 간주될 수 있다. 거시적 샘플이 두 원소의 무게로 고정된 비율로 구성되어 있다는 사실은 두개의 특정 원자가 여러번 결합하고 있다는 사실을 반영하며, 특정 질량을 가지고 있기 때문에, 제품은 또한 그 질량 비율을 반영할 것이다.

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