가장 무거운 원소는 무엇인가?

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가장 무거운 원소는?

가장 무거운 원소는?

 

세상에서 가장 무거운 원소는 무엇일까요? 가장 무거운 원소를 찾기 위해서는 우선 '무겁다'는 것의 기준을 세울 필요가 있습니다. 밀도를 기준으로 답을 한다면 오스뮴(Os)과 이리듐(Ir)이 가장 무거우며 원자량을 기준으로 답을 한다면 원자번호 118번 오가네손(Og)이 가장 무겁습니다. 여기서 밀도를 기준으로 가장 무거운 원소를 두 가지로 답한 이유는, 온도나 결정구조와 같은 조건에 따라 밀도의 차이가 발생하기 때문입니다.

 

원자량 기준으로 가장 무거운 원소

 

원자번호 118번 오가네손(Oganesson)

 

단위 원자의 개수당 가장 무거운 원소는 가장 높은 원자량을 가지는 원소입니다. 가장 높은 원자량을 가지는 원소는 가장 많은 양성자를 가지며 현재까지 발견된 원소를 기준으로 하면 원자번호 118번 오가네손(Og)이 가장 원자량이 높습니다. 오가네손(Og)의 원자량은 294.214로 추정됩니다. 이는 현재까지 발견된 원소를 기준으로 하는 것이기에 만약 원자번호가 더 큰 원소가 발견된다면 그 원소가 가장 무거운 원소가 될 수 있습니다. 다만 오가네손은 인공적으로 만들어진 원소이며 자연계에 존재하는 원소를 기준으로 답을 한다면 원자번호 92번, 우라늄(U)이 238.0289의 원자량으로 가장 무겁습니다.

 

밀도를 기준으로 가장 무거운 원소

 

가장 무거운 금속인 이리듐(Ir)과 오스뮴(Os)

 

단위 부피당 질량인 밀도를 기준으로 무거움의 정도를 비교할 수도 있습니다. 밀도를 기준으로 살펴보면 오스뮴(Os) 또는 이리듐(Ir)이 가장 높은 밀도를 가지는, 즉 가장 무거운 원소로 뽑을 수 있습니다. 다만 밀도라는 것은, 온도나 결정구조에 따라 변화하는 값이기 때문에 밀도를 구하는 조건에 따라 조금씩 차이가 있을 수 있습니다. 실험적으로는 이리듐보다 오스뮴의 밀도가 더 무거운 것으로 측정되었습니다만 계산된 밀도를 비교하면 오스뮴은 22.61 g/cm³, 이리듐은 22.65 g/cm³으로 이리듐이 미세하게 더 높은 것으로 계산되었습니다. 이 정도의 밀도는 납보다 약 2배가량 무거운 값입니다.

 

이리듐과 오스뮴이 무거운 이유

 

사실 원자량을 기준으로 하면 이리듐과 오스뮴보다 더 무거운 원소들이 많이 있지만 밀도를 기준으로 하면 이 두 원소가 더 무겁습니다. 이렇게 밀도가 높은 것은 이리듐이나 오스뮴 원자가 고체 상태에서 더 단단하게 적층되어있기 때문입니다. 더 타이트하게 적층된 이유는 두 원자의 전자 오비탈 특성 때문인데, n = 5와 n = 6인 경우 f 오비탈이 수축되기 때문입니다. 즉, 두 원자의 전자들은 양전하를 띄는 핵의 인력을 더 크게 느껴 원자의 크기가 작아집니다. 또한, 이 궤도의 전자는 원자핵 주위를 빠르게 돌아 상대론적 효과에 의해 겉보기 질량이 증가하게 됩니다. 이런 현상이 일어나는 경우, s 오비탈은 수축합니다. 결론적으로, 두 원소는 모두 높은 원자번호를 가지지만 상대적으로 작은 원자반경에 의해 밀도가 높아진 것입니다.

 

 

 

원소별 밀도 순서