드미트리 멘델레예프는 1834년 2월 8일 서시베리아에 있는 토볼스키라는 작은 도시에서 태어났습니다. 그는 열명이 넘는 형제 중 막내였다고 합니다. 멘델레예프가 15살이 되던 해, 집안은 매우 어려워졌습니다. 교사였던 아버지가 병으로 세상을 떠났고, 어머니가 운영하던 유리 공장은 불이 나버렸죠.
막내에 대한 기대가 컸던 어머니는 멘델레예프를 데리고 모스크바로 갔습니다. 그러나 멘델레예프는 시골 출신이라는 이유로 대학에 입학할 수가 없었습니다. 결국 러시아에서 두 번째로 큰 도시였던 상트페테르부르크의 교원양성학교에 들어갈 수밖에 없었습니다.
우수한 성적으로 교원 자격을 얻은 멘델레예프는 크리미아에서 화학 교사 생활을 시작했습니다. 하지만 가르침보다는 배움에 대한 열정이 더 컸습니다. 결국 상트페테르부르크 대학에 진학했고, 국가의 장학금을 받아서 독일 하이델베르크로 유학을 다녀오게 됩니다. 이후 모교로 돌아와 교수가 됐습니다.
당시에는 새로운 원소를 찾아내고, 원소의 물리적 성질과 화학적 성질을 정확하게 밝혀내는 연구에 관심을 가진 과학자들이 많았습니다. 원소의 성질에 어떤 규칙성이 있을 것이라는 생각을 했던 과학자들도 있었습니다. 실제로 1864년에는 영국의 화학자 존 뉴랜즈(1837~1898)가 음악에서 사용하는 8개의 음표를 이용해서 원소를 배열하는 '옥타브 법칙'을 주장하기도 했습니다. 이것은 음표를 써서 원소를 배열하면 8개를 주기로 비슷한 원소들이 나타난다는 것이지만, 당시에 알려졌던 63개의 원소만으로는 완전한 옥타브 법칙을 만들 수가 없었습니다.
멘델레예프도 원소들의 물리적 성질과 화학적 성질이 주기적으로 반복될 것이라는 직관을 가지고 있었습니다. 다만 당시에 알려졌던 63종의 원소들에서는 주기적 성질을 찾기는 어려웠죠.
그는 자신의 생각이 옳다는 확신을 가지고 있었습니다. 멘델레예프는 이름, 원자량, 화학적 성질 등을 정리한 63장의 종이 카드를 가지고 다니며 여러 가지 방법으로 배열했죠.
하지만 쉽지 않았습니다. 그는 며칠 동안 잠도 자지 않고 열심히 노력했고, 심지어 상트페테르부르크에서 모스크바로 가는 기차 안에서도 카드를 배열하는 방법을 연구했지만 헛수고였습니다.
그러던 어느 날 카드가 어지럽게 널려 있던 책상 앞에서 깜빡 잠이 들었다가 꿈을 꿨는데, 꿈속에서 카드가 훌륭하게 배열된 '주기율표'를 얼핏 봤다고 합니다. 주기율이란 여러 가지 원소의 원자들을 원자 번호 순서대로 배열하면 화학적 성질이 비슷한 원소들이 일정한 간격을 두고 주기적으로 나타나는데, 이런 관계를 말합니다.
멘델레예프는 꿈속에서 본 주기율표를 가지고 1869년 3월 6일 '원소의 구성 체계에 대한 제안'이라는 제목의 논문을 발표합니다. 원자량이 증가하는 순서로 원소들을 늘어놓았고, 옆으로는 화학적 성질에 따라 유사한 성질을 가진 원소들을 배열한 것입니다. 그러나 그의 주기율표는 주기적 성질이 반복되지 않은 곳은 빈칸으로 남겨 둔 어설픈 '주기율표' 였습니다. 무려 11개의 빈칸이 있었거든요. 당시 많은 사람이 그의 말을 믿지 않고 비웃었지만, 멘델레예프는 빈칸에 해당하는 원소가 반드시 존재할 것이라고 주장했습니다.
그런데 정말로 1875년 프랑스의 화학자 폴 부아보드랑(1838~1912)이 멘델레예프가 빈칸으로 남겨두었던 카드에 해당하는 성질을 가진 '갈륨'이라는 원소를 찾아냈습니다. 1882년에는 독일의 클레멘스 빙클러(1838~1904)가 또 하나의 빈칸이었던 '저마늄'을 찾아냈습니다.
멘델레예프가 남겨뒀던 11개의 빈칸 중 마지막이 채워진 것은 주기율표가 처음 등장하고 60년이 지난 1937년이었습니다. 실제로 멘델레예프가 예측한 원소들은 훗날 모두 실제로 존재하는 것으로 밝혀졌습니다. 멘델레예프의 직관이 얼마나 정확했었는지를 알 수 있는 일입니다. 지금까지 국제적으로 존재가 확인되어 이름이 붙여진 원소는 모두 114종이랍니다.
'허풍선이 과학쇼' 에피소드 소개
지난번에 무대 위에서 발견된 석유는 멘델레예프가 쇼를 위해 준비해 놓은 것으로, 석유화학에 대한 그의 발견을 설명하기 위한 소품이었습니다. 멘델레예프가 석유의 증류과정과 석유로 만들 수 있는 물건에 무엇이 있는지 설명하고, 관객들은 그 다양함에 감탄하게 되죠. 러시아의 자랑 보드카 역시 멘델레예프에 의해 가장 이상적인 도수가 정해졌으며, 특히 그가 어머니의 영향으로 경제를 비롯해 다방면으로 사람을 이롭게 하는데 애썼다는 사실에 관객들은 다시 한 번 감동합니다. 여러분도 멘델레예프처럼 세상을 변화시키고 도움을 주는 훌륭한 과학자가 되고 싶지 않나요?
19세기 무렵, 수많은 원소가 발견되며 과학자들은 혼란에 빠졌다. 러시아의 화학자 멘델레예프는 원소 주기율표를 발표해 혼란을 정리하고 과학을 새로운 단계로 이끌었다.
