60개가 넘는 원소들, 아무리 외워도 규칙이 안 보였다

시험 범위가 교과서 세 단원인데, 요약 노트도 없고 목차도 뒤죽박죽이라면 어떨 것 같아요? 1860년대 화학자들이 딱 그 기분이었어요. 그때까지 발견된 원소가 63개나 됐는데, 이걸 정리할 방법을 아무도 몰랐거든요.

수소는 가볍고, 철은 단단하고, 금은 반짝이고… 성질이 전부 달랐어요. 과학자들은 비슷한 원소끼리 묶어보기도 하고, 무게순으로 나열해보기도 했지만, 딱 떨어지는 규칙은 안 나왔어요. 마치 1000피스 퍼즐을 완성 그림 없이 맞추는 것과 같았죠.

이때 러시아에서 한 남자가 등장해요. 이름은 드미트리 멘델레예프. 시베리아 끝자락 토볼스크에서 태어나, 열네 남매 중 막내였어요. 집안 형편은 어려웠지만, 어머니가 아들을 마차에 태워 수천 킬로미터 떨어진 대학까지 보내줬어요. 그는 화학 교수가 되었고, 학생들에게 원소를 가르쳐야 했어요. 문제는 자기 자신도 이 원소들이 왜 이런 성질을 갖는지 설명할 수 없다는 거였어요.

카드 게임처럼 원소를 무게순으로 줄 세웠더니, 숨겨진 패턴이 나타났다

설명할 수 없다는 게 너무 답답했던 멘델레예프는, 기발한 방법을 떠올려요. 원소 하나하나를 카드 한 장에 적은 거예요. 이름, 무게, 성질을 빼곡히 써넣었죠. 마치 포켓몬 카드에 이름·타입·공격력을 적는 것처럼요.

그리고 이 카드를 원자 무게 — 쉽게 말해 원소가 얼마나 무거운지 — 순서대로 쭉 줄을 세웠어요. 가벼운 수소부터 무거운 원소까지요. 그랬더니 놀라운 일이 벌어졌어요. 일정한 간격마다 성질이 비슷한 원소가 반복해서 나타나는 거예요! 부드러운 금속 다음에 반응이 센 원소, 그다음에 기체… 이 패턴이 마치 음악의 '도레미파솔라시'처럼 한 옥타브가 끝나면 다시 '도'로 돌아오는 것 같았어요.

멘델레예프는 이 반복 패턴에 맞춰 카드를 세로줄과 가로줄로 배치했어요. 그런데 어떤 자리에는 맞는 원소가 없었어요. 보통 사람이라면 "내 규칙이 틀렸나 보다" 하고 포기했을 거예요. 하지만 그는 정반대로 행동했어요. 빈칸을 그냥 남겨두고 이렇게 선언한 거예요. "여기엔 아직 발견 안 된 원소가 들어갈 거야. 그리고 그 원소의 무게와 성질은 이럴 거야." 아직 존재조차 확인 안 된 걸 미리 맞히겠다니, 완전 스포일러 아니에요?

빈칸에 적어둔 예언이 진짜로 맞아버렸다, 과학자들은 경악했다