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분젠과 키르히호프의 세슘과 루비듐 발견
세슘과 루비듐을 발견한 사람은 분광기를 발명하기도한 분젠과 키르히호프.
그들은 자신들이 제작한 분광기로 알칼리금속의 염색 반응을 연구했다. 그 결과 원소가 물질 속에 조금만 함유해 있어도 그 타는 불꽃의 빛을 분광기에 비추면 곧바로 판별할 수 있는 ‘염광 분류법’을 창안하기도 했다.
그들은 그 방법을 이용해서 각지로부터 모은 광천수 속에 알칼리 금속이 얼마나 함유되었는가를 조사했다. 그 결과 몇 가지의 시험 재료에서 희귀한 스펙트럼선을 관찰할 수 있었다.
‘이것은 새 원소의 스펙트럼선일지도 모른다.’
그들은 그 성분에 함유해 있을 듯한 시험 재료를 몇 번이나 만들고 실험했다.
그러던 어느 날. 그들은 듀르크하임이라는 곳의 광천수를 다량으로 증발 농축하고 주요 성분인 나트륨, 칼륨, 알칼리 토류 금속 등을 제거한 나머지의 액에 대하여 염광 분석을 했다.
스펙트럼에 이제까지 본 적이 없는 2개의 휘선이 발견되었다.
‘키르히호프, 이것을 봐요.’
‘호, 이런 청색 휘선은 처음입니다.’
나타났다 숨었다 하고 있었던 새 원소의 청색 휘선을 두 사람은 분명히 붙잡을 수 있었던 것이다. 이것으로 ‘빛의 스펙트럼’이라는 새로운 방법에 의해 새 원소를 발견할 수 있게 되었다.
곧바로 두 사람은 그 새 원소를 ‘세슘’으로 명명하고 1860년 5월에 발표했다. 이 이름은 ‘청색’이라는 뜻의 라틴어에 유래하고 있다.
이어 분젠은 세슘의 성질과 원자량을 조사하기 위해 순수한 세슘 화합물을 만드는 실험에 착수했다.
약 40톤의 광천수를 농축하는 일에서부터 시작했는데, 농축은 화학 회사에 의뢰했다. 그 농축액에서 최종적으로 금속의 화합물을 여러 종류 만들었다. 목적하는 염화 세슘은 약 17g정도 생겼다. 이것을 기본으로 세슘의 원자량과 성질을 조사한 결과 세슘은 알칼리 금속의 무리로 가장 무거운 원소라는 것을 알게 되었다.
이 금속의 유리는 분젠의 문하생으로 유학했던 스웨덴의 화학자가 시안화세슘을 용융 전해하여 성공하고, 1882년에 발표했다.
다음에 분젠과 키르히호프는 칼륨과 리튬을 함유한 장미색을 띤 홍운모라는 광물을 녹여 침전물을 만들고 그 성분을 염광 분석으로 조사했다.
어느 날 그 스펙트럼을 관찰하고 있었던 두 사람은 리튬의 적색과는 확연히 다른 적색 휘선을 발견했다.
잘 조사해 보니 이것도 새 원소의 스펙트럼선이었던 것이다.
새 원소에는 라틴어의 ‘홍색 적색’을 뜻하는 말을 따서 ‘루비듐’으로 명명하고 1861년 1월에 발표했다.
이 새 원소는 곧바로 분젠이 유리하고 그 성질과 원자량을 조사하여 1863년에 발표되었다. 그 결과 루비듐은 알칼리 금속의 무리로 칼륨과 세슘의 중간 원소라는 것을 알게 되었다.
글 : 왕 연 중
(한국발명문화교육연구소 소장, 영동대학교 발명특허공무원학과 겸임교수)
(이메일 : wangyj39@dreamwiz.com 전화 : 011-890-8578 )
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