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

 이번 글은 이온화 에너지, 전자친화도의 대해 정리해보려고 한다. 원자는 전자를 포함한다고 하였는데, 이 전자를 잃어 버렸을 때 (떨어져 나갔을 때) 또는 이 전자를 얻을 때 (들어왔을 때)의 따른 것을 의미한다. 이온이 되기 위해 필요한 에너지, 전자를 얻기 위한 정도 그것을 나타내는 것으로 보면 될 것이다. 이 또한 고등학교 때 많이 들어 봤을 것을 보인다. 친화도라는 말이 참으로 재미있다. 이유는 국내에서 사용하는 대부분의 과학 용어가 한자를 바탕으로 되어 있는데, 그 중의 하나이기 때문이다. 과학 용어를 공부 할 때의 하나의 팁을 알려준다면, 용어 자체를 뜯어서 보기를 바란다. 영어 용어를 사용하였다면, 영어 어원부터 확인한다면 공부하기가 정말 재미 있을 것이다. 물론, 한자 역시 동일하다. 한자 사전을 활용하여 과학용어를 확인해보라. 그렇다면, 왜 "친화도"인지를 자연스럽게 알게 될 것이다. 이제, 다시 시작해 보자.

7.4 이온화 에너지

• 이온화 에너지 (IE): 기체 상태의 원자로부터 전자를 떼어내는 데 필요한 최소 에너지.
• 1차 이온화 에너지 (IE1​) < 2차 이온화 에너지 (IE2​) < 3차 이온화 에너지 (IE3​) (전자 하나 뗄수록 핵 인력 증가).
• 주기적 경향:

       ==> 위에서 아래로 내려갈수록 감소(원자 크기 증가, 전자 제거 쉬움).

       ==> 왼쪽에서 오른쪽으로 증가 (Zeff 증가, 전자제거 어려움)

       ==> 귀금속 및 비활성 기체는 이온화 에너지가 매우 큼.

 

7.5 전자 친화도

• 전자 친화도 (EA): 원자가 전자를 얻어 음이온이 될 때 방출 또는 흡수하는 에너지.
• 음이온이 안정할 경우 EA는 음수(에너지 방출), 불안정하면 양수(에너지 흡수).
• 주기적 경향:

      ==> 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 더 음수(비금속이 전자를 더 잘 받아들임).

      ==> 할로젠(7A 족)이 가장 큰 음의 전자 친화도를 가짐.

      ==> "비활성 기체(8A 족)"는 전자 친화도가 양수(추가 전자가 불안정함).

7.6 금속, 비금속, 준금속의 성질

• 금속(Metals): 열·전기 전도성이 높고, 연성과 전성이 있음. 산화물은 염기성.
• 비금속(Nonmetals): 열·전기 전도성이 낮고, 부서지기 쉬움. 산화물은 산성.
• 준금속(Metalloids): 금속과 비금속 성질을 모두 가짐. 실리콘(Si)은 반도체로 활용.
• 금속성 증가 경향:

      ==> 주기율표에서 아래로 내려갈수록 증가, 왼쪽으로 갈수록 증가.

      ==> 알칼리 금속(1A) → 가장 금속성 큼, 할로젠(7A) → 비금속성 큼.

7.7 대표 원소들의 성질

• 알칼리 금속 (1A): 매우 연하고, 녹는점 낮으며, 1가 양이온(M+) 형성.
• 알칼리 토금속 (2A): 1A족보다 단단하며, 2가 양이온(M2+) 형성.
• 산소족 (6A): 산소(O)는 강력한 산화제, 황(S)은 다원자 분자(S8​) 형태로 존재.
• 할로젠 (7A): 가장 강한 비금속성, 전자 친화도 매우 큼, 1가 음이온(X−) 형성.
• 비활성 기체 (8A): 반응성이 매우 낮음, 단원자 분자 형태로 존재.

   주기율표를 바탕으로 원소들을 분류하고 나열한 정리이다. 이렇게 해서 Chapter 7은 정리가 된다. 아직까지 따라옴에 있어서 큰 어려움이 없었을 것으로 생각한다. 서두에 이야기 한 것처럼, 용어의 대해 어원부터 찾아서 본다면, 위의 내용을 좀 더 폭 넓고 깊이있게 이해할 수 있으리라 생각한다. 다음 Chapter 8을 기대해 달라.