우주의 서류 캐비닛

우주가 가진 모든 재료를 하나하나 보관하는 거대한 서류 캐비닛을 상상해 보세요. 물감도 아니고, 음식도 아니고, 레고 블록도 아니에요. 모든 것이 만들어지는 진짜 재료 말이에요. 그 캐비닛은 실제로 있고, 우리는 그것을 주기율표라고 불러요.

각 서랍에는 하나의 원소가 들어 있어요. 더 간단한 것으로 쪼갤 수 없는, 한 가지 순수한 원자 종류이지요. 원소는 약 118개가 있어요. 산소, 금, 철, 탄소처럼 여러분이 잘 아는 것도 있어요. 시보귬이나 오가네손처럼 아마 한 번도 만나 본 적 없고 마법 주문처럼 들리는 것도 있고요.

영리한 점은 바로 이거예요. 원소들은 아무렇게나 던져져 있지 않아요. 각 원자 중심에 양성자가 몇 개 들어 있는지에 따라 순서대로 줄을 서 있어요. 수소는 양성자가 하나뿐이라 첫 번째예요. 헬륨은 둘이라 두 번째이고요. 그렇게 하나씩 세며 끝까지 가는 거예요.

그 세는 번호를 원자 번호라고 해요. 원소의 이름표 같은 것이지요. 같은 번호를 가진 원소는 둘이 없어요. 그 번호는 어떤 원자인지 정확히 알려 줘요. 양성자의 수를 바꾸면, 그 원소는 완전히 다른 것으로 바뀌어 버리거든요.

그런데 왜 긴 줄이 아니라 표일까요? 원소들에게는 저마다 성격이 있고, 어떤 성격들은 서로 운율처럼 닮아 있기 때문이에요. 세어 나가다 보면 어떤 특징들이 계속, 또 계속, 일정한 무늬로 다시 나타나요. “주기적”이라는 말은 “반복되는 순서로 일어나는”이라는 뜻이에요. 요일이 되풀이되는 것처럼요.

그래서 우리는 그 긴 줄을 접어 여러 줄로 만들어요. 각각의 줄을 주기라고 해요. 그리고 여기서 마법 같은 일이 일어나요. 같은 세로줄에 놓인 원소들은 비슷하게 행동해요. 표 전체는 가족 같은 원소들이 세로 무리로 어깨를 나란히 하고 서 있도록 만들어져 있어요.

가족들을 만나 볼까요. 맨 왼쪽에는 알칼리 금속들이 살아요. 부드럽고, 극적이고, 반응하고 싶어 안달이라 물속에서 보글보글 끓어오르지요. 맨 오른쪽에는 비활성 기체들이 앉아 있어요. 차분하고, 도도하고, 혼자 있는 것을 좋아해서 누구와도 반응하려 하지 않아요. 같은 세로줄, 같은 성격이에요.

성격을 보여 주는 대략적인 지도도 있어요. 표의 대부분은 금속이에요. 반짝이고, 휘어지고, 열과 전기를 잘 옮기지요. 오른쪽 위에는 비금속들이 옹기종기 모여 있어요. 빛이 덜 나고, 잘 부서지고, 기체인 것들이지요. 그리고 그 둘의 경계에는 준금속이라고 불리는 몇몇 중간 친구들이 걸쳐 있어요.

그러니 주기율표는 사실 우주의 좌석표예요. 왼쪽에서 오른쪽으로 읽으면 원자들이 양성자 하나씩 늘어나며 커져요. 위에서 아래로 읽으면 같은 습관을 가진 온 가족들을 만나게 되지요. 한 번만 보아도, 어떤 원소가 어떻게 행동할지 그 손을 잡아 보기 전부터 짐작할 수 있어요.

여러분 주위의 모든 것, 뼈와 숨, 휴대폰, 머리 위의 별들까지 모두 이 몇 가지 재료가 섞이고 또 섞여 만들어진 거예요. 넓디넓은 온 세상이 하나의 가지런한 캐비닛에서 나온 셈이지요. 작은 서랍들이 모인 것치고는 꽤 대단하지 않나요.
