스트론듐 Strontium Sr

스트론튬의 발견은 18세기에 한 광물의 특성을 관찰하게 되면서 비롯되었습니다. 1787년 무렵, 스코틀랜드의 광물학자 아데어 크로포드(Adair Crawford)는 스코틀랜드 아가일 주의 한 광산 인근에서 아주 특이하게 반응하는 광석 하나를 확인하게 됩니다. 이 광석은 납이나 바륨과 유사하게 보이는 무거운 광물인데, 실험과 관찰 끝에 이는 기존에 알려진 바륨이나 칼슘과는 다른 새로운 원소를 포함되어 있다는 결론에 도달하게 되었죠.


스트론듐의 발견

당시 이 광석은 인근의 스트론션(Strontian)이라는 지명의 이름을 따서 스트론티아나이트(strontianite)라고 불렸고, 이는 후에 원소 이름에도 직접적으로 영향을 주었습니다. 아데어 크로포드는 이 광물의 성분과 특성을 더욱 세부적으로 확인하기 위해 동료들과 공동 실험과 연구를 수행하게 되었죠. 당시 과학계의 권위자들이 이 광석에 주목하게 되었고, 1793년에는 아일랜드의 토머스 호프(Thomas Hope)가 이 광물에서 새로운 원소가 포함되어 있다는 견해를 더욱 발전시켰죠. 호프는 이 광석에서 산이나 염기에 대한 반응과 불꽃색 실험 등을 실시했습니다. 이 실험에서 나타난 진한 붉은빛의 불꽃은 칼슘이나 바륨의 불꽃색과는 뚜렷하게 다른 특성을 나타내, 이는 새로운 원소의 존재를 더욱 확인하게 되었죠. 이런 연구들이 쌓여감에 따라 과학계는 이 원소가 칼슘이나 바륨과 유사하게 알칼리 토류 금속이라는 계열에 속하지만, 그것들과는 엄격하게 다른 원소임을 인지하게 되었죠. 이에 이 원소는 광석의 이름과 지명을 따서 스트론튬(strontium)이라는 이름으로 불려지게 되었고, 원소 기호는 Sr으로 표시하게 되었죠. 스트론튬이라는 이름의 유래는 이처럼 스트론션이라는 스코틀랜드의 한 광산 지명에서 비롯되었습니다. 이는 새로운 원소가 특정 장소의 광물에서 최초로 확인되어 이름과 연결되는 과학의 한 페이지를 만들어낸 것입니다. 그 후, 1808년에는 영국의 험프리 데이비(sir Humphry Davy)가 전해(electrolysis) 방식을 활용해서 산화스트론튬이나 염화스트론튬에서 순수한 금속 스트론튬을 최초로 얻어내는 데 성공하게 됩니다. 이는 나트륨이나 칼륨, 바륨, 칼슘과 같은 알칼리 및 알칼리 토류 금속들이 비전해로는 쉽게 환원될 수 없다는 한계를 넘어선 성취였습니다. 데이비는 이 실험에서 산화스트론튬이나 염류를 전기로 환원함으로써 은백색의 신규 금속 하나를 확인하게 되었죠. 이로 인해 스트론튬의 특성이 더욱 세부적으로 밝혀지고, 후대의 과학과 산업에서 활용될 수 있도록 밑바탕이 형성되었습니다. 이런 과정을 통해서 한 광산에서 우연하게 채취된 광물 하나가 치밀한 실험과 관찰, 그리고 공동의 연구를 통해 새로운 원소의 발견으로 발전하게 되었죠. 이는 원소 하나 하나가 어떻게 인류의 지식 체계에 포함되고 발전하게 되었는지를 아주 또렷하게 보여주는 한 사례입니다.


스트론듐의 특징

스트론튬은 주기율표의 2족, 알칼리 토류 금속 원소에 속합니다. 원소 기호는 Sr, 원자번호는 38입니다. 이는 원자가 양성자 38개를 포함되어 있다는 의미입니다. 스트론튬은 은백색의 광택을 지니고 있으며, 아주 무르고 연해서 칼이나 나이프로 쉽게 절단할 수 있을 정도입니다. 이 특성은 같은 족에 속한 칼슘이나 바륨과 유사하게 나타나죠. 스트론튬은 전성과 연성이 우수해서 아주 얇은 판이나 실로 만들기가 쉽고, 이는 금속 결합의 특성과 원자가 배열되어 있는 결정 구조의 유연함 때문에 발생합니다. 또 전기의전도성과 열전도성이 아주 우수해서, 이는 합금이나 특정전자소자의 제작에도 활용될 수 있습니다. 스트론튬의 원자가전자는 2개입니다. 이는 바깥전자껍질(s-orbit)에 2개의 원자가전자가 존재한다는 의미죠. 이 2개의 원자가전자가 아주 느슨하게 원자에 결합되어 있기 때문에, 다른 원소들과 빠르고 쉽게 반응하게 됩니다. 이로 인해 스트론튬은 아주 활성이 강한 원소입니다. 스트론튬은 공기에 노출될 경우 빠르게 산소나 질소와 반응해서 산화스트론튬이나 질화스트론튬의 얇은 막으로 표면이 덮여 어둡게 변합니다. 또 물과 만나면 수소가 발생하면서 수산화스트론튬이라는 염기를 형성하게 됩니다. 이는 바륨이나 칼슘과 유사하게 나타나는 성질입니다. 스트론튬의 녹는점은 약 777°C, 끓는점은 약 1382°C입니다. 이는 같은 족의 칼슘이나 바륨과 비교했을 때 중간 정도입니다. 또 밀도는 2.64 g/cm³으로, 이는 알칼리 토류 금속 중에서 칼슘보다 무겁지만 바륨보다는 더 가볍죠. 스트론튬에는 동위 원소들이 존재합니다. 자연에 주로 존재하는 동위 원소는 Sr-84, Sr-86, Sr-87, Sr-88인데, 이 중 Sr-88의 자연 존재비가 아주 높죠. 또 Sr-90이라는 방사성 동위 원소는 핵폭발이나 원전 사고시 방출되어 환경 오염과 인체 내부의 칼슘과 치환되어 뼈에 쌓이는 심각한 방사능 오염 문제가 발생하게 됩니다. 스트론튬의 또 다른 특성으로 불꽃색이 있습니다. 불꽃 실험시 진하게 붉은빛이나 진홍색의 불꽃색이 나타나는데, 이는 원자가 특정 조건에서 흥분되어 방출되는 빛의 파장 때문에 발생합니다. 이 붉은빛은 다른 원소들과 아주 쉽게 식별할 수 있도록 해줍니다. 스트론튬은 이러한 특성을 활용해서 불꽃놀이나 신호탄의 붉은색, 스트론튬 동위 원소 발생장치, 합금, 세라믹, 유리의 첨가제, 자석이나 센서의 원료 등 아주 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 이처럼 스트론튬은 활성이 높고, 특정 조건에서 빛이나 방사선 등을 방출할 수 있으며, 이는 과학, 의료, 산업 등 실생활의 폭넓은 분야에서 유용하게 활용되고 있습니다.

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