화학을 공부하면서 항상 의문을 가지고 있었던 질문들 중에 가장 궁금했던 것은 예전에 과학자들은 어떻게 원소의 무게를 측정할 수 있었냐는 것이다.
눈에 보이지도~ 손에 잡히지도 않는 원소의 무게를 어떻게 원소마다 측정하고 원소 주기율표를 만들었는가?
인간의 상상력과 어떤 문제를 풀어나가는 기발한 발상~
이러한 의문점을 어느 정도 가시적이고 현장감 있게 설명해주는 내용이 있어서 공유하고자 한다.
예를 들어보면 학교에서 우리가 배웠던 탄소 동위원소는 주기율표의 같은 위치에 있지만 질량이 다른 원소이다.
우리의 의문점은 여기서부터 출발하게 된다. 질량이 다른 탄소 동위원소가 있다는 것은 질량이 다른 탄소원소를 알았다는 것을 말한다.
눈에 보이지 않는 탄소 원소 하나의 질량을 어떻게 알 수 있었을까?
20세기 초 천재적인 과학자들은 직접 보지 않은 대상의 질량을 재는 방법을 고안했으며 그것을 실현시키기까지 했다.
1897년 음극선 방전관을 통한 음극선 전하비 측정 실험이 원자와 같은 작은 입자의 질량을 재는 가장 근본적인 아이디어를 제공하게 된다.
- 자기장을 이용한 방식(자기 섹터형 질량 분석기 ; MS-SIMS)
- Time of Flight(TOF) : 이온의 날아가는 시간을 분석해 이온의 질량을 분석하는 장비
생성된 이온이 검출기에 도달하는 시간의 차이를 이용한 질량 분석법
- 사중극자를 이용한 방식(사중극형 이차이온 질량분석기 ; Q-SIMS)
4개의 금속막대를 만들어놓고 이곳에 이온을 통과하게 만들어 이때 나타나는 이온의 물리적 특성을 활용해 원자의 질량을 분석하는 장비
이외에도 원소의 질량을 분석하는 장비가 많다.
상세한 내용은 출처 영상을 참고
<출처 : 한국기초과학지원연구원 KBSI>
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