'비활성기체 헬륨이…' 이과생 멘붕에 빠지게 한 뉴스

[사진 데일리메일 캡쳐]

학교에서 많은 사람들이 헬륨이 다른 물질들과 반응하지 않기 때문에 비활성기체라고 배웠을 것이다.

하지만 새로운 연구는 우리가 생각한 것처럼 헬륨이 '고결'하지 않을 수도 있다고 주장한다.

지난 8일(현지시간) 영국 일간 데일리메일은 미국 과학자들이 헬륨과 나트륨 원소로 구성된 안정적인 헬륨 화합물을 만드는데 성공했으며 그들이 “우리의 발견이 화학의 새로운 영역을 개척할 것”이라고 말했다고 전했다.

헬륨은 다른 원자들과 결합을 이루지 않고 극도로 안정된 화학적 상태를 가지고 있기 때문에 일반적으로 비활성의 성질을 가진 것으로 알려졌다

하지만 미국 유타대 연구팀은 열역학적으로 안정적인 헬륨·나트륨 화합물을 만드는 데 성공했다.

이번 발견은 지금까지 화학이 전제하는 기본적인 가정들에 반하는 것이어서 과학자들의 후속 연구도 잇따를 전망이다. 또 헬륨 성질이 대한 새로운 발견은 목성과 토성 같은 거대 가스 행성 중심부의 높은 압력에 대한 이해를 도울 것으로 전망된다.

이번 연구의 공동저자인 유타대 이반 포포브 박사는 “물질의 화학적 성질은 높은 압력을 받으면 변한다. 지구 내부에서나 토성과 같은 행성도 이런 조건이므로 물질이 특이한 성질을 띨 수 있다”고 말했다.

비활성 기체인 헬륨과 네온, 아르곤, 크립톤, 제논, 라돈은 다른 원소와 반응하지 않는 것으로 알려져 있다. 제논이나 아른곤은 높은 압력에서 마그네슘과 결합하는 것으로 확인됐지만 헬륨이 안정적인 화합물을 이룬 것은 이번이 최초다.

[사진 데일리메일 캡쳐]

포포브 박사는 “헬륨과 나트륨의 결합은 학교 화학 수업에서 배운 이온결합이나 공유결합과는 성질이 다르다”며 “헬륨 원자가 빠지면 구조가 안정적이지 않게 된다”고 설명했다.

헬륨·나트륨 화합물은 형석형 구조(fluorite-type structure)를 가지고 있으며 113 기가파스칼(GPa) 이상의 기압에서 안정적이라고 전해졌다. 이 압력은 지표면 대기압보다 100만배 크다. 이 새로운 화합물은 지구상에선 존재할 수 없으며 목성이나 토성 같이 압력이 높은 가스 행성에서 존재할 수 있는 것으로 파악됐다.

과학자들은 이 연구가 다른 행성 내부를 바라보는 새로운 시각을 제공할 것이라고 믿고 있다.

런던 임페리얼 대학의 헨리 르제파 교수는 “우리는 오랜 기간 동안 극한의 압력 조건에서 존재하는 새로운 화학이 있을 것이라고 고대해왔다”며 “이 새로운 화합물이 화학의 새로운 지평을 여는 데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

김서환 인턴기자 kim.seohwan@joongang.co.kr