11. 나트륨 Na
Sodium
Natrium
| 영어의 sodium은 라틴어의 soda (고체)에서, 독일어인 Natrium은 Natron (소오다석)에서 유래. |
금속 이온을 함유한 액에다 담근 백금선을 붗꽃에 비쳤을 때 선명한 색채를 볼 수 있는 저 불꽃반응(Flame reaction)을 당신도 알고 있을 것이다. 나트륨은 황색 불꽃을 보인다. 원자는 에너지를 흡수하거나 방출하거나 하여 여러 가지 에너지 상태로 될 수가 있는데 어떤 상태로든지 될 수 있는 것은 아니다. 몇몇 가지 정해진 에너지 상태 - 원자에 따라서 다르다 - 사이를 옮겨 갈 뿐이다.
나트륨의 황색 불꽃은 마침 황색 빛의 파장에 해당하는 몫의 에너지를 원자가 방출하여 가장 안정한 낮은 에너지 상태로 옮겨 갈 때에 나오는 것이다. 이와 같이 원자가 일정하게 다른 에너지 상태 밖에 취하지 않는 것, 그 에너지의 운반역을 빛의 입자가 한다는 것은 근대 과학의 중요한 발견의 하나이다.
1814년, 독일의 프라운호우퍼1)는 태양광선의 스펙트럼의 황색 부분에 강한 암선(암선: dark line)이 보이는 것을 발견했다. 이것이 유명한 프라운호우퍼선(Fraunhofer line) 또는 나트륨의 D 선이라 불리는 것으로 불꽃반응의 꼭 반대가 일어난 것이다. 즉, 태양 바깥 쪽의 대기에 함유되는 나트륨이 태양빛(연속 스펙트럼)으로부터 황색 빛을 흡수하여 에너지가 높은 상태로 옮겨 간 것이다.
이 것은 매우 중요한 일이다. 생각해 보자. 나트륨이라고 하면 식염(염화나트륨 NaCl)을 금방 생각해 내듯이 이 지상에는 흔한 원소이다. 그 같은 원소가 같은 성질을 가지고 태양에도, 즉 우주 공간에도 존재한다는 것을 프라운호우퍼의 관측이 증명해 준 것이다. 이 지구를 형성하고 있는 원소도, 우주에 있는 원소도 같은 원소라고 하는 것은 당연한 일인 듯이 생각되지만 사실은 매우 중요한 뜻을 지니고 있는 것이 아닐까? 여기에서부터 넓은 우주로 펼쳐지는 눈이 트이게 되는 것이다.
큰 망원경도 로켓도 없었던 시대에 그는 프리즘과 슬릿을 사용하여 지상에서 태양의 원소를 잡았던 것이다. 하기는 그 의미가 이론적으로 밝혀지게 된 것은 훨씬 후의 일이었지만.
1) Fraunhofer, Joseph von 1787. 3. 6. ~ 1826. 6. 7 독일의 물리학자.
