로렌슘 Lr

발견의 역사

1961년 2월 캘리포니아 대학교 버클리의 앨버트 기오르소, 토르비에른 시클란, 앨먼 라시, 로버트 래티머는 여러 캘리포늄 동위원소를 섞은 표적에 붕소-10과 붕소-11 이온을 충돌시켜 103번 원소를 만들었다고 발표했다. 이들은 반감기 약 8초의 알파 방출체를 질량수 257의 동위원소로 보고했다.

그러나 나중에 이 질량수 지정은 정확하지 않은 것으로 밝혀졌다. 1965년부터 1967년 사이 소련 두브나의 연구진이 다른 반응으로 103번 원소의 동위원소들을 만들어 더 확실한 자료를 내놓았다. 1992년 IUPAC·IUPAP 공동 실무단은 버클리와 두브나 두 연구진을 공동 발견자로 인정했다.

2015년에는 일본원자력연구개발기구 연구진이 로렌슘 원자의 첫 번째 이온화 에너지를 처음으로 측정했다. 원자 몇 개로 얻은 이 값은 상대론 효과를 반영한 이론 계산과 잘 맞았고, 로렌슘의 가장 바깥 전자가 가벼운 동족 원소와 다른 궤도에 있다는 예측을 뒷받침했다.

이름의 유래

입자를 원 궤도로 돌려 가속하는 사이클로트론을 발명한 미국 물리학자 어니스트 로런스의 이름을 땄다. 사이클로트론은 여러 인공 원소 발견의 핵심 장비였다. 처음 제안된 기호는 Lw였지만 1963년 IUPAC이 Lr로 바꾸었다. 한국어 이름은 대한화학회 표기로 '로렌슘'이다.

주요 용도

• 기초 연구: 로렌슘은 원자 단위로만 만들어져 연구 외의 쓰임이 없다.
• 주기율표 구조 연구: 3족 아래 칸에 무엇을 둘지는 오랜 논쟁거리였다. 최근에는 스칸듐·이트륨·루테튬·로렌슘을 3족으로 보는 배치가 IUPAC 관련 논의와 교과서에서 널리 지지되면서, 로렌슘의 전자 구조 측정이 이 논의의 중요한 근거가 되었다.
• 상대론적 화학: 무거운 원자에서는 안쪽 전자가 빛의 속도에 가깝게 움직여 궤도가 달라진다. 로렌슘은 이런 상대론 효과를 실험으로 확인하는 시험대다.

동위원소

로렌슘에는 안정 동위원소가 없다. 가장 오래 사는 로렌슘-266은 반감기가 약 11시간인데, 2014년 117번 테네신의 붕괴 사슬 끝에서 확인되었다. 화학 실험에는 더 많이 만들 수 있는 로렌슘-260(약 2.7분)이 주로 쓰이고, 2015년 이온화 에너지 측정에는 로렌슘-256이 쓰였다.

생활 속 원소

로렌슘은 자연에 없고 일상과 관계가 없다. 무게를 잴 만큼 만들어진 적이 없으며 순수한 금속도 얻어진 적이 없다. 방사성 원소이지만 존재하는 양이 원자 몇 개 수준이라 실질적인 노출 위험은 없다.