원소 주기율표

원소 주기율표| 우리들의 이야기

13번-허욱 조회 92 |추천 0 | 2011.01.19. 20:14

 

 

 

 

 

원자론

* Dalton의 원자론

 ① 물질은 원자라는 작은 입자로 이루어져 있다.

 ② 원자는 파괴되지 않는다. 화학반응에서 재배치가 일어나는 것뿐이다.

     (질량보존의 법칙)(더 쪼개질 수 있다)

 ③ 한 원소의 원자들은 질량이나 다른 성질에 있어서 모두 똑같다.(동위원소)

 ④ 다른 원소의 원자들은 질량과 다른 성질에 있어서 서로 다르다.

 ⑤ 다른 원소의 원자들이 결합하여 화합물을 만들 때 새롭고 좀 더 복잡한 입자들이 형성된다.

      그러나 주어진 화합물에서 구성원자는 항상 같은 일정한 수의 비로 존재한다.(일정비율의 법칙)

 

배수비례의 법칙(law of multiple proportion)

* 두 개 원소가 하나 이상의 화합물을 생성할 때, 한 원소의 같은 질량과 결합하는 다른 원소의

    다른 질량들은 가장 작은 정수들의 비로 주어진다.   

화합물	시료량	황(S)의 질량	산소(O)의 질량
이산화황(SO2)	2.00g	1.00g	1.00g
삼산화황(SO3)	2.50g	1.00g	1.50g

       (삼산화황에서의 산소의 질량)/(이산화황에서의 산소의 질량) = 1.50g/1.00g = 3/2

그림 2.7 황의 산소화합물은 배수비례의 법칙을 나타낸다.

 

2.3 화학기호, 화학식 및 화학반응식

* 원소: 화학기호, 원소기호 : 코발트 → Co

* 고립된 원자들로만 자연에 존재하는 원소

     → 단원자 : 비활성 기체(He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn)     

     → 이원자 분자: H₂, N₂, O₂, F₂, Cl₂, Br₂, I₂

그림 2.8 수소, 산소, 질소, 염소의 이원자 분자를 나타낸 모형

 

화학식

* 화합물의 이름을 간단히 쓰는 방법 : 물질의 조성을 나타낸다.

* 화합물 : 원소는 원소기호로, 개수는 아래첨자로

                    Fe₂O₃, H₂O, CHCl₃, CO(NH₂)₂

모형 : 클로로폼 분자

 

수화물(hydrate)

* 어떤 화합물은 물분자를 함유하는 결정을 만든다.

       석고: CaSO₄·2H₂O,   황산구리: CuSO₄·5H₂O

그림 2.9 가열하면 수화물로부터 물을 제거할 수 있다.

사진: 탈수제

 

화학식의 원자수 계산

예제 2.1) 다음의 화학식에서 각각의 원소들은 몇 개의 원자를 갖고 있는가?

  (a) Al₂(SO₄)₃,   (b) CoCl₃·6H₂O

 

화학반응식(chemical equation)

* 화학반응이 일어날 때 어떤 일이 발생하는가를 나타낸다.

                    Zn + S → ZnS

      반응물(reactant) → 생성물(product)

 

계수(coefficient)

* 반응물과 생성물의 각 분자의 수

           2H₂ + O₂ → 2H₂O

그림 2.10 수소와 산소분자 사이에서의 반응

* 질량보존의 법칙 : 반웅물과 생성물의 원자의 개수가 같도록 계수 조정

    → 균형을 이루었다(balanced)

* 2C₄H₁₀ + 13O₂ → 8CO₂ + 10H₂O

그림 2.11 부탄, C₄H₁₀의 연소

* 물리적 상태 표시

   → 고체(solid, s), 액체(liquid, l), 기체(gas, g), 수용액(aqueous, aq)

        C(s) + O₂(g) → CO₂(g)

        2HCl(aq) + CaCO₃(s) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)

 

2.4 원자질량(atomic mass), 원자량(atomic weight)

* 원자 : 너무 작아 저울로 측정할 수 없다.

   → 화합물의 화학식을 알면 원자의 상대적 질량을 측정할 수 있다.

* HF: 원자비 = 1:1   질량비 = 1:19 → F가 H보다 19배 무겁다.

  → 각 원자의 실제질량은 측정할 수 없지만, 상대적인 질량은 구할 수 있다.

 

동위원소(isotope)

* 원자번호는 같지만 질량수가 다른 원소

* 모든 원소들은 자연계에서 일정비율의 동위원소 혼합물로 존재한다.

      못(⁵⁴Fe, ⁵⁶Fe, ⁵⁷Fe, ⁵⁸Fe),  소금(NaCl 중 ³⁵Cl, ³⁷Cl)

* 동위원소 존재가 Dalton이론의 발전에 영향을 주지 못한 이유

 ① 정해진 원소의 모든 동위원소들은 사실상 동일한 화학적 성질을 갖는다.

     → 모두 똑같은 종류의 화학반응을 한다.

 ② 동위원소의 상대적인 존재비는 자연계 어디서나 일정하다.

     → 동위원소의 조성비 같다. → 시료의 원자당 평균 질량도 똑같다.

     → 원자들이 평균적으로 같은 질량을 갖는 것처럼 행동

 

탄소-12 원자질량 척도

* 원자질량의 기준: 1 원자 ¹²C = 12 u(정확히)

  →  u : 원자질량단위(atomic mass unit, amu)  1 u = 1 dalton

* 원자질량단위를 ¹²C 원자의 질량의 1/12로 정한 이유?

  ① 탄소는 모든 과학자에게 유용한 매우 일반적인 원소이기 때문.

  ② 거의 모든 다른 원소들의 원자질량이 정수가 되기 때문.

* 자연계 원소 : 동위원소 혼합물 → 조성 거의 일정

  → 질량에 의한 평균으로 원소의 평균 원자를 말할 수 있다.

 예) 수소의 평균 원자는 12C 원자의 질량보다 0.083992배의 질량을 갖는다.

       ∴ 수소의 평균 원자질량    0.083992 x 12.000u = 1.0079u

  

동위원소 존재비로부터 평균 원자질량의 계산

예제 2.2) 염소는 자연계에서 ³⁵Cl(34.9689u)와 ³⁷Cl(36.9659u)의 동위원소로  각각 75.77%와 24.23%씩

존재한다. 염소의 평균 원자질량은 얼마인가?

        34.9689u x 0.7577 + 36.9659u x 0.2423 = 35.46u  

 

2.5 물질의 구조: 원자와 아원자 입자

* 원자 → 아원자(subatomic) 입자

 

아원자 입자: 양성자, 중성자 및 전자

* 핵(nucleus) : 양성자(proton), 중성자(neutron) → 핵자(nucleon)

   → 매우 작고, 밀도가 크다.

* 전자(electron) → 핵주위를 둘러싸고 있다. 원자부피의 대부분 차지

표 2.2 아원자 입자의 특성

그림 2.12 원자의 내부구조

* 전자: 음전하 → 서로간의 반발로 인해 원자의 부피 전체에 퍼져 있다.

   → 핵에 의한 인력과 균형을 이루어 원자크기가 결정된다.

* 양성자: 양전하 → 강한 핵력으로 반발력을 이겨내어 작은 핵속에 존재

* 중성원자에서 전자의 수는 양성자의 수와 같아야 한다.

* 양성자, 중성자의 질량 >>> 전자의 질량   약 1834배

* 원자의 지름 >>> 핵의 지름   약 10,000배

 

원자번호, 질량수 및 동위원소

* 원자번호(atomic number, Z) : 그 원소의 양성자 수

   → 한 원소의 모든 원자는 같은 수의 양성자를 가지고 있다. → 원소 구별

* 동위원소(isotope) : 양성자의 수는 같지만 중성자의 수가 다른 원자.

* 질량수(mass number, A) : 양성자수 + 중성자수

*  ^A_ZX      ^{질량수(양성자 + 중성자)}_{원자번호(양성자수)}원소기호      ²³⁵₉₂U

* 한 동위원소의 질량수는 그 동위원소의 원자질량과는 약간 다르다.

      ³⁵Cl : 원자질량 34.968852u     그러나    ¹²C = 12.0000u

 

2.6 주기율표

* 각 원소들의 성질의 유사성에 따라 나열 정리할 필요성

 

원소들의 성질

 

Mendeleev의 주기율표(periodic table)

* 러시아인 Mendeleev와 독일인 Meyer

사진 : Dmitri Mendeleev

* 원소를 원자질량이 증가하는 순서로 배열

  → 비슷한 화학적 성질이 규칙적인 간격으로 나타남을 발견

  → LiCl, NaCl, KCl, RbCl, CsCl

그림 2.13 최초의 주기율표

* 주기(period), 족(group)

* 에카규소

표 2.3 몇 가지의 예상된 에카규소의 성질과 관찰된 게르마늄의 성질의 비교

* ₅₂Te(127.60u) 와 ₅₃I(126.90447)의 순서가 뒤바뀜

* 현대 주기율표와의 차이점

 ① 비활성기체 족이 없다. → 그 당시 발견하지 못했기 때문

 ② ₁₈Ar(39.948u)과 ₁₉K(39.0983u)의 뒤바뀜

   

현대의 주기율표

* 원자번호 순으로 배열

* 원소의 화학적 물리적 성질은 원자번호와 함께 주기적으로 변한다.

  → 원자의 전자수와 원자의 화학적 성질사이에 중요한 상관관계가 있다.

그림 2.14 현대의 주기율표

 

주기율표와 간단한 용어

 

* 주기(period): 수평열,    족(group): 수직열 (또는 family)

그림 2.15 주기율표의 확장된 형태

* 족에 대한 규약이 바뀜

   ⅠA, ⅡA, ⅢB∼ⅧB, ⅠB∼ⅡB, ⅢA∼ⅧA   →  1 ∼ 18족

그림 : 주기율표

* 주족원소(representative element 또는 main group element)

* 전이원소(transition element),

* 내부 전이원소(inner transition element)

   → 란타넘족 원소(lanthanide element), 악티늄족 원소(actinide element)

* 알칼리 금속(alkali metal), 알칼리 토금속(alkaline earth metal),

   영족기체(noble gas): 비활성 기체,  할로젠(halogen)

 

2.7 금속, 비금속 그리고 준금속

* 금속(대부분), 비금속(16개정도), 준금속(8개정도)

그림 2.16 주기율표의 원소들 사이에서 금속, 비금속 및 준금속의 분포

 

금속(metal)

* 광택, 전기전도성, 열전도성

사진: 금 조각상

* 전성(malleability), 연성(ductility)

그림 2.17 철의 전성

그림 2.18 구리의 연성

* 강도: 강한 것(Cr, Fe 등), 다소 연한 것(Cu, Pb 등), 매우 연한 것(Na 등)  

* 대부분 고체(예외 수은)   Hg, W

그림 2.19 수은

* 반응성 : 금과 백금은 반응성이 거의 없다. 대부분의 금속은 반응성이 크다.

 

비금속

* 공기(N₂, O₂)

* 흑연, 다이아몬드

사진 : 다아아몬드

* 대부분 열전도성이 없다. 전기전도성도 없다. (흑연 예외)

그림 2.20 몇 가지의 비금속 원소들

* 주로 고체(C, P, S, I₂)와 기체(0족기체, F₂, Cl₂, N₂, O₂)로 존재한다.  액체(Br₂)

* 연성과 전성이 없다. 쉽게 부서진다.

* 반응성이 다양하다. 매우 큰 것 : F₂,  매우 작은 것 : 비활성 기체(He)

 

준금속

* 금속과 비금속의 성질 사이

  → 물리적 화학적 성질 : 비금속,   

     전기 전도성 : 금속 : 반도체(semiconductor) : Si, Ge

그림 2.21 반도체의 이용

 

주기율표의 경향

* 금속, 준금속, 비금속

* 주기와 족에 따라 화학적 물리적 성질이 규칙적으로 변한다.

* 준금속의 위치를 보면 금속과 비금속의 성질사이에서 점진적인 전이가 있음을 알 수 있다.

   → 3주기 : 금속(Al)-준금속(Si)-비금속(P)

   → ⅣA족 : 비금속(C)-준금속(Si, Ge)-금속(Sn, Pb)

 

2.8 원소들의 반응: 분자 및 이온성 화합물

* 거의 모든 원소들은 다른 원소와 결합하여 화합물을 만드는 성질을 가지고 있다.

 

분자 및 이온성 화합물

* 분자성 화합물 : 공유결합 화합물 : 비금속 원소들 사이의 결합

* 이온성 화합물 : 이온결합 화합물 : 금속과 비금속 원소사이의 결합

 

 

분자성 화합물의 화학식

* H₂O, CO, CO₂

* 분자의 크기 : 이원자 분자(CO) - 다원자 분자(설탕, C₁₂H₂₂O₁₁, 플라스틱)

* 분자내에서 원자들을 서로 붙드는 인력은 정전기적 인력이다. → 화학결합

* 분자식(molecular formula) : 분자의 조성을 나타낸 화학식

 

이온성 화합물의 생성

* Na + Cl → Na⁺ + Cl^-

* Ca + O → Ca²⁺ + O^2-

그림 2.22 분자성 화합물과 이온성 화합물

* 화학식 단위(formula unit) : 이온성 화합물의 최소단위, NaCl, CaCl₂

   → 넓은 의미 : NaCl, O₂, H₂O, Ca²⁺, Cl^-, Na 등에 사용

 

2.9 이온성 화합물과 그들의 성질

* 금속 : 양이온(cation),  비금속 : 음이온(anion) → 이온성 화합물

 

주족 금속과 비금속으로 생성된 이온들

* 양이온에 있는 양전하의 수는 주기율표에서의 족 번호와 같다.

* 음이온에 있는 음전하의 수는 주기율표에서 영족기체에 도달하기 위해

  오른쪽으로 움직여야할 칸의 수와 같다. (족번호 - 8)

표 2.4 주족 원소로부터 형성된 몇 가지 이온들

 

이온성 화합물의 화학식 쓰기

* 모든 화합물은 전기적으로 중성이므로

                전체 양전하 = 전체 음전하    Na⁺Cl^-

* 이온성 화합물의 화학식을 쓰는 규칙

 ① 화학식에서 양이온을 먼저 쓴다.

 ② 화학식에서 아래첨자를 사용하여 전기적으로 중성인 화학식단위를 만들어야 한다.

 ③ 아래첨자는 가급적 가장 작은 한 벌의 정수이어야 한다.

 

예제 2.3) 다음 원소들로부터 생성되는 이온성 화합물의 화학식을 써라.

  (a) Ba와 S,  (b) Al과 Cl,  (c) Al과 O

 

전이금속과 전이후금속

그림 : 전이금속과 전이후금속의 분포

* ⅢB∼ⅡB

* ⅠA와 ⅡA족 금속보다 반응성이 약하다.

* 두 개 이상의 양이온을 형성한다.(Fe²⁺, Fe³⁺)

표 2.5 몇 가지 전이금속과 전이후금속의 이온들

* 전이후금속(post-transition metal): 전이금속 바로 다음 열에 있는 금속

    → 주족금속과는 달리 두 가지 이온을 형성할 수 있다.(SnO, SnO₂)

 

두 개 이상의 원소로 구성된 이온을 포함하는 화합물

* 두 개의 다른 원소들이 결합하여 생성된 화합물: 이성분(binary) 화합물

* 다원자(polyatomic) 이온과 분자:

   → 공통점: 이온 및 분자내의 결합은 공유결합,

   → 차이점: 이온은 전하를 띠고 있고, 분자는 중성

* 다원자 이온으로된 이온성 화합물 : 전기적으로 중성 : 아래첨자 이용 조정

표 2.6 몇 가지 다원자 이온들의 화학식과 이름

 

예제 2.4) Ca²⁺와 PO₄^3-로부터 형성되는 인산칼슘의 화학식을 써라.

* CaSO₄, NaHCO₃, NaOCl, NaNO₂, MgSO₄, NH₄H₂PO₄

 

이온성 화합물의 성질

* 반대전하사이의 인력이 최대, 같은 전하사이의 반발력이 최소 : 이온 배열

* 이온간의 인력이 크다.

  → 녹는점(NaCl 801℃, Al₂O₃ 2000℃)과 끓는점이 높다.

* 고체가 비교적 단단하고 부서지기 쉽다.

그림 2.23 이온 결정을 때리면 부서진다.

 

전기적 성질

* 고체상태 : 전기를 전도하지 못한다.

   용융(액체)상태 : 이온의 이동이 가능하므로 전기를 전도한다.

그림 2.24 전기 전도도를 시험하는 장치

* NaCl 수용액 : 전기 전도,     증류수 : 전기를 전도하지 않음

 

2.10 분자성 화합물과 그들의 성질

* 비금속 + 비금속 = 분자

  → 비금속의 수는 작지만 이것에 의해 형성되는 화합물은 매우 많다.

  → C 때문 → 유기화학, 생화학

* 비금속 : 원소상태(비활성기체) 또는 분자상태로 존재

표 : 비금속의 분자식

 

비금속의 수소 화합물

* 원소들이 수소와 반응하여 생성한 화합물 : 수소화물(hydride)

표 2.7 비금속 원소들의 간단한 수소화물

* 비금속 원자와 결합한 수소 원자들의 수 =  비금속의 음이온이 갖고 있는 음의 전하수

      예)   H₂O

* 같은 족의 비금속 수소화물은 같은 형태의 화학식을 갖는다.

* 일반적으로 전기음성도가 작은 비금속을 큰 것보다 먼저 쓰고 명명

       H(2.11), C(2.50), S(2.44), N(3.07), Br(2.74), Cl(2.83), O(3.50)

* ⅥA족과 ⅦA족에 있는 비금속과 결합할 때 수소를 먼저 쓴다(H₂O,  HF)

   ⅢA족, Ⅳ족, Ⅴ족에 있는 비금속과 결합할 때 나중에 쓴다(BH₃, CH₄, SiH₄, NH₃, PH₃)

 

탄소의 화합물들

* 탄소: 수소, 산소, 질소와 같은 원소들과 다양한 화합물 생성

   → 유기화학(organic chemistry) : 유기체만이 이런 물질을 만들 수 있다.

   → 실험실에서도 만들 수 있다.

* 탄화수소(hydrocarbon)

    → 알칸(alkane) : C_nH_2n+2 : 메탄

        알켄(alkene) : 에틸렌,  알킨(alkyne) : 아세틸렌

표 2.8 알칸 계열에 속하는 탄화수소

그림 2.25 알칸 계열 탄화수소의 처음 세 가지 화합물

사진 : 프로판 기체 연료

* 탄화수소로부터 유도된 화합물 : 알코올

  → methanol(CH₃OH), ethanol(C₂H₅OH), 가소홀(gasohol)

 

분자성 화합물의 성질

* 분자내의 결합 : 공유결합 : 매우 세다.

   분자간 인력 : 매우 약하다. → 녹는점이 낮다.

* 분자 결정은 부드럽다 → 쉽게 미끄러지기 때문이다.

* 액체가 되어도 전기를 전도하지 않는다. (H₂O, 설탕)

 

2.11 무기화합물 명명법

* 많은 종류의 화합물 발견 → 체계적인 명명 필요

 

금속과 비금속을 포함하는 이성분 화합물

(1) 금속의 전하가 한 종류일 때 : 주족 금속 + 비금속

 * 영어 명명

  ① 양이온을 원소이름 그대로 명명한다.

  ② 음이온을 명명한다.

  ③ 음이온의 어미(-ine, 또는 -ygen 등)를 "-ide"로 바꾼다

 * 우리말 명명

  ① 음이온을 명명한다.

  ② 음이온의 어미를 "-소" 대신 "-화"로 바꾼다.

  ③ 마지막으로 양이온은 그대로 명명한다.

표 2.9 일원자 음이온들

 예) CaO  calcium oxide 산화 칼슘       ZnS  zinc sulfide   황화 아연

     Mg₃N₂  magnesium nitride  질화 마그네슘       KF  potassium fluoride 플루오르화 칼륨

 예제 2.5) (a) SrBr₂의 이름은 무엇인가?  (b) aluminum selenide(셀렌화 알루미늄)의 화학식은

  무엇인가?

 

(2) 금속의 전하가 두 종류이상일 때 : 전이금속(후전이금속) + 비금속  

    → 전하가 한 종류일 때와 거의 같다. → 차이점 : 전하 구별 방식

 * 고전적 방식

 

2. 원소의 주기적 성질

(1) 원자 반지름         

가. 원자 반지름의 결정

원자 반지름 : 원자핵으로부터 원자가전자까지의 평균 거리

① 단일 공유 결합 2원자 분자인 경우 : 두 핵들 사이의 거리의 반

         (예) 염소의 원자반지름 = 0.198/2 = 0.099 nm

② 단일 공유 결합이고 2원자 분자가 아닌 경우 : 두 원자의 핵간 거리에서 알고 있는 원자의 반지름을 뺀 값

     (예) 구리의 원자 반지름 = 0.256 nm / 2 = 0.128 nm

③ 비활성 기체인 경우 : 결정 상태에서 인접한 두 원자의 핵간 거리의 반 ☞ 반 데르 발스 반지름

    

나. 원자 반지름을 결정하는 인자

① 핵의 전하량 : 전자 껍질이 같더라도 핵의 전하가 증가하면 핵과 전자 사이의 정전기적 인력이 커지므로 전자 껍질이 핵으로 더 가까이 끌려 가게되어 반지름은 줄어든다
.

② 전자 껍질 : 전자 껍질 수가 많을수록 원자 반지름이 커진다. 전자 껍질의 영향이 핵의 전하량보다 훨씬 더 큰 영향을 미친다.

다. 원자 반지름의 주기성

원자 반지름은 금속성이 강할수록 커지며(주기율표의 왼쪽, 아래쪽에 위치한 원소), 비금속성이 강할수록 작아진다.

① 같은 주기 : 원자 번호가 증가할수록 핵의 전햐량이 증가하기 때문에 원자 반지름은 감소한다.
② 같은 족 : 원자 번호가 증가할수록 전자 껍질 수가 증가함으로 원자 반지름도 증가한다.

라. 원자 반지름

① 금속 원소 : 원자 반지름 > (+) 이온 반지름  ==>양이온이 될 때 전자껍질수가 감소하므로
   (예) Na > Na⁺  

② 비금속 원소 : 원자 반지름 < (-) 이온 반지름 ==>음이온이 될 때 전자수 증가에 따른 전자끼리의 반발력이 증가하므로
    (예) Cl < Cl^-   

마. 이온 반지름

① 같은 주기 : 전자를 얻을수록 원자반지름보다 커지고, 잃을수록 원자반지름보다 작아진다.
② 같은 족: 원자 번호가 커질수록 증가한다. ==> 전자껍질수가 증가하므로
③ 전자수가 같은 이온 : 원자 번호(양성자수)가 클수록 작아진다. ==> 원자 번호가 클수록 원자핵의 인력이 커지므로
   (예) 등전자 이온 반지름 크기 : ₈O^2- > ₉F^- > ₁₀Ne > ₁₁Na⁺ > ₁₂Mg²⁺

(2) 이온화 에너지         

가. 이온화 에너지

: 기체 상태의 원자 1몰에서 전자 1몰을 떼어내는 데 필요한 에너지. 핵과 원자가전자 사이의 인력에 의해 결정되므로 주기성을 가지며, 금속은 이온화 에너지가 작은 원소로 양이온이 되기 쉽고, 비금속은 이온화 에너지가 큰 원소로 음이온이 되기 쉽다.

① 제 1 이온화 에너지(E₁) : 첫번째 전자 1몰을 떼어 내는데 필요한 에너지
     M(g) + 에너지(E₁) → M⁺(g) + e^-

② 제 2, 3 이온화 에너지(E₂) : 두번째 전자를 떼어내는데 필요한 에너지
     M⁺ (g)   +  에너지(E₂) → M²⁺ (g)  +  e^-
        M²⁺ (g)  +  에너지(E₃) → M³⁺ (g)  +  e^-

나. 이온화 에너지의 결정

수소 원자에서 바닥 상태는 n=1 이고 그 에너지는 -1312KJ/몰이다. 또, 핵과 전자가 분리된 상태는 n=∞ 로, 그 에너지는 0 이다. 따라서, 수소 원자의 이온화 에너지 E = E∞ - E1 으로 구할 수 있다. E = 0 - (-1312) = 1312 (KJ/몰)

다. 이온화 에너지를 결정하는 인자들

① 핵의 전하 : 클수록 이온화 에너지는 증가
② 핵과 전자 사이의 평균 거리 : 작을수록 이온화 에너지는 증가
③ 가리움 효과 : 작을수록 이온화에너지는 증가

[도움학습] 가리움 효과 전자 B와 핵 사이의 정전기적 인력은 전자 B와 전자 A사이의 반발력 때문에 약해진다. 즉, 전자 A 는 전자 B를 잘 가린다. 그러나 전자 B는 전자 A를 가리지 못한다. 또, 전자 B와 전자 C는 같은 전자 껍질에 들어 있기 때문에 서로를 충분히 가리지 못하여 가리움 효과는 위의 두 경우으 중간 정도이다.

라. 제 1 이온화 에너지의 주기성

① 같은 족 : 원자 번호가 증가할수록 전자 껍질 수가 하나씩 증가하여 반지름이 커지므로 이온화 에너지는 감소한다.
② 같은 주기 : 원자 번호가 증가할수록 핵 내의 양전하가 증가하므로 이온화 에너지는 증가한다.

마. 순차적 이온화 에너지

전자를 많이 가진 원자로부터 여러 개의 전자를 떼어낼 때 각 단계별로 필요한 에너지
   

① 순차적 이온화 에너지의 크기 : E₁ < E₂ < E₃ < …
   이온화가 진행될수록(전자 수가 줄어들수록) 전자들 사이의 반발력은 감소하고 핵의 인력이 상대적으로 커지기 때문에 이온화 에너지는 증가.

② 순차적 이온화 에너지와 원자가전자 : 급증하기 직전의 이온화 에너지가 원자가 전자를 떼어내는데 필요한 에너지이므로  그 원자의 원자가전자 수를 알 수 있고 원소의 족 수를 알 수 있다.

[표] 몇 가지 원소의 순차적 이온화 에너지
원자	전자 배치			순차적 이온화 에너지
	K	L	M	E1         E2           E3              E4
11Na   12Mg   13Al	2 2 2	8 8 8	1 2 3	494 << 4561  <   6912  <   9544     736  <  1452 << 7732   <  10539      577  <  1816  <   2745 << 11577

(3) 전자 친화도         

가. 전자 친화도

: 기체 상태의 중성 원자(X) 1몰이 전자 1몰을 받아들여 음이온으로 될 때 방출하는 에너지(단위 = kJ/mol).
① X 원자에 대한 전자 친화도 표시

② 염소 원자의 전자 친화도
   

나. 전자 친화도의 크기

① 전자 친화도 값이 (+) : 음이온이 될 때 에너지 방출하며 그 값이 클수록 안정
                                   (Cl 보다 Cl^-가 안정, O 보다 O^2- 가 안정).
② 전자 친화도 값이 (-) : 음이온이 될 때 에너지 흡수.
③ 비활성 기체가 안정한 이유
   ㉠ 이온화 에너지가 크다. ▶ 전자를 내놓기 어렵다.
   ㉡ 전자 친화도가 작다. ▶전자를 받기 어렵다.
       ▶▶▶원자 자체로 매우 안정

다. 전자 친화도의 주기적 변화

① 같은 족 : 원자 번호가 증가할수록 전자 친화도는 감소
② 같은 주기 : 원자 번호가 증가할수록 전자 친화도는 증가
 

[표] 이온화 에너지와 전자 친화도의 비교
구    분	정   의	경   향   성	성   질
이온화 에너지	전자를 떼어 내는데 필요한 에너지	(+)이온이 되려는 경향	작으면 (+)이온이 되기 쉽다.
전자 친화도	전자를 얻는 데 방출한 에너지	(-)이온이 되려는 경향	크면 (-)이온이 되기 쉽다.

(4) 원소의 주기적 성질        

가. 금속성과 비금속성

: 주기율표에서 왼쪽, 아래로 갈수록 금속성이 증가하고, 오른쪽 위로 갈수록 비금속성이 증가한다.
 

나. 산화물

: 금속성이 클수록 염기성 산화물을 만들기 쉽고 비금속이 클수록 산성 산화물을 만들기 쉽다.

다. 녹는점과 끓는점

① 같은 주기 : 1∼13 족까지 증가, 14 족 최대, 15 족 이후 아주 낮아져 18족에서 최저.
② 같은 족 : 1, 2, 13, 14족 : 원자 번호 증가 -> 녹는점, 끓는점이 낮아짐.
                 15, 16, 17, 18족 : 원자 번호 증가 -> 녹는점, 끓는점이 높아짐.

라. 3주기 원소의 주기성
 

◈ 주기율표와 원소의 일반적 성질 ◈

: 주기율표에서 왼쪽 아래로 갈수록
① 금속성이 증가한다.
② 원자의 반지름이 커진다.
③ 이온화 에너지가 작아진다.
④ 전자 친화도가 작아진다.
⑤ 전자를 잃고 양이온이 되기 쉽다.
⑥ 산화되기 쉽다(환원력이 커진다).
⑦ (금속의) 산화물은 염기성이 되기 쉽다.

 

 

 

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