지구에 존재하는 가장 특이한 동위 원소(물질) 5

 

 

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모든 원소들은 고유한 번호를 가지고 있습니다.

 

이러한 번호는 원자의 핵을 구성하는 양성자의 수로 결정이 되는데요.

 

예를 들면, 탄소는 6개의 양성자를 가지고 있어서 6이라는 원자 번호를 갖습니다.

 

일반적으로 양성자의 수는 항상 고정되어 있습니다.

 

하지만 양성자와 함께 핵을 이루고 있는 중성자는 그 수가 달라질 수 있죠.

 

이렇게 양성자의 수는 같지만, 중성자의 수가 달라 질량이 다른 원소를 가리켜 동위 원소라고 합니다.

 

탄소의 경우는 탄소 12, 탄소 13, 탄소 14 이렇게 3개의 (안정된)동위 원소가 있으며, 각각 6개, 7개, 8개의 중성자를 가지고 있죠.

 

이러한 동위 원소들 중에서는 아주 특이한 특성을 가지고 있는 원소들도 있는데요.

 

이번 시간에는 지구에서 가장 특이한 동위 원소 5가지를 알아보도록 하겠습니다.

 

 

1. 가장 긴 반감기를 가진 Tellurium-128

 

 

텔루륨(원자번호 52)은 은빛의 준금속 특성을 가진 원소입니다.

 

또한 약간의 독성을 가지고 있어서 살짝 위험한 원소이기도 하죠.

 

텔루륨은 모두 8개의 동위 원소를 가지고 있는데요.

 

그 중에서 오늘 소개할 동위 원소는 텔루륨-128이라는 동위 원소입니다.

 

텔루륨-128은 반감기가 무려 2.2x10^24년으로, 세상에서 가장 긴 반감기를 가진 동위 원소입니다.

 

그래서 이 동위 원소는 현재 기네북에 등록이 되어 있을 정도죠.

(https://www.guinnessworldrecords.com/world-records/85681-longest-half-life#:~:text=Its%20isotope%20tellurium%2D128%20has,the%20age%20of%20the%20Universe)

 

그런데 대부분의 사람들은, 이 시간이 얼마나 긴 시간인지 잘 감이 잘 안오실 겁니다.

 

대략 우주의 나이의 약 160조 배 정도의 시간이라고 생각하면 되는데요.

 

우주의 나이가 약 140억 년 정도니까, 뭐 알아서들 계산해 보시기 바랍니다.

 

그래서 텔루륨-128은 사실상 이 세상에서 영원히 존재하는 원소라고 할 수 있습니다.

 

 

2. 가장 희귀한 동위원소 Astatine

 

 

아스타틴은 반감기가 거의 없는 아주 희귀한 원소입니다.

 

지구 전체에서 약 30그램 이하로만 발견된 정말 극도로 희귀한 원소죠.

 

지금까지 과학자들은 아스타틴에게서 총 32개의 동위 윈소를 발견했는데요.

 

하지만 32개의 아스타틴 동위 원소들 중 안정적인 원소는 단 한개도 없었습니다.

 

그나마 가장 안정적인 동위 원소는 아스타틴-210으로, 8.1시간의 반감기를 가지고 있죠.

 

또한 반대로 아스타틴-213은 125나노 초라는 극도로 짧은 반감기를 가지고 있습니다.

 

이러한 아스타틴의 방사능은 매우 강력해서 스스로를 파괴할 정도라고 하는데요.

 

현재 이 원소는 암을 치료할 목적으로 연구가 진행 중에 있다고 합니다.

 

 

3. 오직 하나만 안정된 금

 

 

사실 금은 41개나 되는 많은 동위 원소를 가지고 있습니다.

 

그리고 놀랍게도 우리가 사용하고 있는 금은 그 중에서 유일하게 안정된 동위 원소죠.

 

나머지 40개의 금 동위 원소들은 모두 방사성을 가진 불안정한 상태입니다.

 

참고로 우리가 알고 있는 금은 금-197이라는 동위 원소인데요.

 

사실 과학자들은 이론적으로 금-197도 방사성을 가져야 된다고 생각하고 있습니다.

 

하지만 흥미롭게도 실제 관측에서는 그렇지 않고 아주 안정적이죠.

 

어쨋든 금-197의 안정적인 특성은, 인류의 역사에서 많은 영향을 미치게 되었습니다.

 

 

4. 남극에서 발견된 Iron-60

 

 

철은 지구에서 가장 흔한 원소 중 하나입니다.

 

지구에는 약 2,300억 톤의 철을 포함하는 약 8000억 톤의 철광석이 있을 것으로 추정되고 있죠.

 

이러한 철에는 4개의 안정된 동위 원소와, 24개의 방사성 동위 원소가 있습니다.

 

그 중에서 철-60은 반감기가 약 260만년으로 가장 안정적인 철 동위 원소인데요.

 

하지만 아쉽게도 철-60은 지구에서 자연적으로 만들어지는 원소는 아닙니다.

 

항성의 폭발, 즉 초신성과 같은 격렬한 사건을 통해서 만들어질 수 있는 원소죠.

 

별의 폭발로 형성된 철-60은 우주로 방출되어, 그 중 일부가 지구에 떨어질 수 있습니다.

 

약 3년 전에 과학자들은 남극에서 이렇게 떨어진 철-60을 발견하기도 했었는데요.

 

당시 과학자들은 남극에서 수집한 500kg의 눈 속에서 5개의 철-60을 발견했습니다.

 

참고로 철-60이 처음 발견된 것은 23년 전으로, 심해의 퇴적물에서 발견되었습니다.

 

 

5. 칼슘으로 인식되는 Strontium-90

 

 

스트론튬은 38번의 원자 번호를 가진 알칼리성의 토류 금속입니다.

(토류 금속 : 산화되면 흙 성분이 되는 금속)

 

4개의 안정적인 동위 원소와 32개의 불안정한 동위 원소를 가지고 있죠.

 

그 중에서도 우리는 스트론튬-90의 특성에 대해서 한번 살펴볼 텐데요.

 

일단 스트론튬-90은 자연계에 만들어지는 동위 원소는 아닙니다.

 

1950년 대에 핵실험을 통해서 처음 등장했으며, 지금은 원자력 발전소에서 만들어지고 있죠.(부산물)

 

스트론튬-90은 방사성이 매우 높은 물질이라서 절대로 접촉하면 안되는데요.

 

만약 이 물질이 우리의 몸속에 들어가게 되면, 스트론튬-90은 칼슘과 동일하게 처리됩니다.

 

이 말은, 스트론튬-90이 치아와 뼈와 같은 것들에 통합될 수 있다는 얘기입니다.

 

만약에 이 동위 원소가 여러분들의 일부가 된다면, 뼈암이나 연조직의 암으로 이어질 수 있습니다.

 

 

https://youtu.be/fPy-2S4Z9rA?si=C8ex4P64nHtnt-i7

 

 

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