멘델레븀 Md

발견의 역사

1955년 캘리포니아 대학교 버클리의 앨버트 기오르소, 버나드 하비, 그레고리 쇼핀, 스탠리 톰프슨, 글렌 시보그는 101번 원소에 도전했다. 표적으로 쓸 아인슈타이늄-253은 원자로에서 1년 가까이 플루토늄을 쪼여도 약 10억 개의 원자밖에 얻을 수 없었다. 계산해 보면 실험 한 번에 101번 원소 원자가 한 개쯤 생길 것으로 예상되었다.

연구진은 이 한계를 넘기 위해 기발한 방법을 썼다. 알파 입자를 맞은 표적에서 새 원자가 반동으로 튀어나오면 바로 앞에 놓인 얇은 금박에 붙도록 한 것이다. 이렇게 하면 표적을 다시 쓸 수 있고, 금박만 빠르게 녹여 화학 분리를 할 수 있었다. 새 원자의 존재는 그것이 붕괴해 생긴 페르뮴이 자발 핵분열할 때 내는 신호로 확인했다. 여러 번의 실험 끝에 모두 17개의 원자가 확인되었다.

첫 동위원소인 멘델레븀-256은 반감기가 약 78분이다. 이 실험은 원자 하나 단위로 원소를 합성하고 확인한 최초의 사례로, 이후 초중량 원소 연구의 표준 방식이 되었다.

이름의 유래

주기율표를 만들고 아직 발견되지 않은 원소들의 성질을 예측한 드미트리 멘델레예프를 기려 이름을 지었다. 냉전이 한창이던 시기에 미국 연구진이 러시아 과학자의 이름을 붙이는 것은 대담한 일이어서, 시보그는 미국 정부에 허락을 구해야 했다고 회고했다. 1955년 IUPAC은 이름과 함께 기호 Mv를 승인했으나 1957년 기호를 Md로 바꾸었다. 한국어 이름은 대한화학회 표기로 '멘델레븀'이다.

주요 용도

• 기초 연구: 멘델레븀은 한 번에 원자 몇 개에서 수백만 개 정도만 만들 수 있어 연구 외 용도가 없다. 화학 연구에서는 수용액에서 +3 상태가 가장 안정하며 +2 상태도 비교적 쉽게 된다는 점이 확인되어, 무거운 악티늄족으로 갈수록 +2 상태가 중요해지는 경향을 보여 준다.
• 분리 기술의 발전: 멘델레븀 연구에서 쓰인 반동 포집, 빠른 이온 교환 분리 기법은 이후 102번 이후 원소를 찾는 실험의 기본 도구가 되었다.

동위원소

멘델레븀에는 안정 동위원소가 없다. 가장 오래 사는 멘델레븀-258은 반감기가 약 51.5일이다. 처음 발견된 멘델레븀-256은 약 78분이며 대부분 전자 포획으로 페르뮴-256이 된다. 연구에서는 비교적 쉽게 만들 수 있는 멘델레븀-256과 오래 사는 멘델레븀-258이 주로 쓰인다.

생활 속 원소

멘델레븀은 자연에 없고, 일상에서 접할 가능성도 전혀 없다. 무게를 잴 만큼 모인 적이 없고 순수한 금속도 얻어진 적이 없다. 방사성 원소이지만 존재하는 양이 워낙 적어 실질적인 노출 위험은 연구 시설 안으로 한정된다.