Chapter 7-A. 원소의 주기적 성질 (Periodic Properties of The Elements)

  주기율표를 시작하기 앞서 우리는 멘델레예프의 대해 알아보았다. 그의 어머니의 헌신적인 교육을 포함한 그의 천재성을 짧게 알아 보았다. 이번 챕터는 조금 더 깊이 들어갔음한다. 물론, 깊이 들어간다고 하지만 너무 세세하지는 않는다. 단지 이 블로그를 통해 누군가가 화학에 조금이라도 관심을 갖고 그의 따른 흥미만 생긴다고만 해도 난 충분히 만족한다. 과학 중에 화학을 본다는 것은 우리의 삶을 보는 것이고, 그 본 것을 공부하는 학문이기 때문이다. 자! 이제 화학의 원소를 알아보자. 

7.1 주기율표의 발전

• 멘델레예프와 마이어는 원소들의 화학적·물리적 성질의 유사성을 바탕으로 주기율표 개발.
• 모즐리는 "원자번호(양성자 수)"가 원소의 주기적 성질을 결정한다고 밝혀, 주기율표의 체계를 확립.
• "같은 족(Group)"에 속한 원소들은 같은 최외각 전자(Valence electron) 개수를 가져 비슷한 성질을 가짐.
• 같은 족이라도 전자껍질이 다르기 때문에 물리적 성질에서 차이가 발생.

7.2 유효 핵전하와 원자 크기

• 원자 내부의 "핵전하(Z)"는 "내부 전자(코어 전자)"에 의해 차폐(shielding)되어 최외각 전자가 느끼는 "유효 핵전하 (Zeff​)"는 감소.
• 같은 주기에서 왼쪽 → 오른쪽 이동 시 Zeff​ 증가 → 전자가 핵에 더 강하게 끌려감.
• 원자 반지름은 위에서 아래로 증가(전자껍질 증가)하고, 왼쪽에서 오른쪽으로 감소(Zeff​ 증가로 전자 구심력 증가).
• 이온 반지름:

• 양이온 (C+): 원자보다 작음 (전자 수 감소, 핵의 인력 증가).
• 음이온 (A−): 원자보다 큼 (전자 증가, 전자 간 반발 증가).
• 등전자 시리즈: 같은 전자 수를 가지는 이온들에서 핵전하가 클수록 크기가 작아짐

유효핵전하

7.3. 원자 크기와 이온 반경 요약:

• "원자 크기(결합 원자 반지름)"는 화합물 내 원자 간 거리로 측정됨.
• 주기율표에서 아래로 갈수록 크기 증가, 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 크기 감소함.
• "양이온(Cations)"은 원자보다 작고, "음이온(Anions)"은 원자보다 큼.
• 같은 전하를 가진 이온들은 주기율표에서 아래로 갈수록 크기 커짐.
• "동전자 이온 시리즈(같은 전자 수를 가진 이온들)"에서는 핵 전하가 클수록 이온 크기는 작아짐, 전자가 더 강하게 끌리기 때문임.

Distinction between nonbonding and bonding atomic radii within a molecule.

Trends in bonding atomic radii for periods 1 through 5.

 Chapter 7의 일부분을 정리하였다.  주기율표, 원자의 크기, 유효핵전하 관련한 내용으로 다소 생소할 수 있는 어휘 이지만, 충분히 이해 할 수 있으리라 본다. 주기율표에서 족의 이동과 주기의 이동의 따라 반경이 증가 된다는 것, 어디서 많이 봤을 것으로 본다. 고등학교 화학 시간에 나오는 이야기로 중간고사, 대학 수능 시험에 반드시 나오는 내용 중에 한 부분이다. 이처럼, 주기율표는 많은 것을 내포하고 있으니, 원소 자체를 공부하는 것도 중요하지만, 주기율표 내에서 배치를 자세하게 보는 것도 좋을 것을 생각된다. 흔들리지 말고 계속해서 화학을 공부해 보자. 할 수 있다.