화학과, 화학공학, 취업깡패 등 방통대 환경화학 요점 정리 2. 주기율표와 화학식

제 2 강 주기율표와 화학식

■주기율표

.여러 가지 원소들이 발견됨에 따라 각 원소의 성질에 따라 분류하고자 하는 연구가 진행

.J.W. 되버라이너(독일): 1829년 삼조원소(triads)의 성질 발표

삼조원소 중 가운데 원소의 원자량은 다른 두 원소의 원자량의 평균값임을 발견

염소(Cl, 35.45g), 브롬(Br,79.9g), 요오드(I, 126.9),

칼슘(Ca, 40.1g), 스트론튬(Sr, 87.6g), 바륨(Ba, 137.3g)

.원자량에 따른 배열을 함에 따라 주기적으로 유사한 성질의 원소가 나타나는 것이 관찰됨

.족: 주기율표의 상하 방향, 화학적 성질이 비슷.

.주기: 주기율표의 좌우 방향, 전자 껍질 수가 같음.

 

1.주기율표의 발견

.멘델레예프: 1869년 원소일람표 발표 당시까지 발견된 63가지 원소의 각 성질을 고려

2.주기율표 보는 법

* 두 가지 주기율표

⒜단주기형: 멘델레예프의 표와 유사, 한 주기는 9개의 족으로 이루어짐(0~8족)

1~7족은 다시 A와 B로 구분

⒝장주기형: 한 주기는 18개의 원소로 이루어짐 단주기형의 A족이 나열된 후 8족에 해당하는 원소 3개가 배열된 후 B족 및 0족 원소가 배열됨 현대에 일반적으로 사용되는 주기율표

.동족원소: 같은 족에 속하는 원소

ex)알칼리금속족, 망간족, 할로겐족 등

.장주기형 주기율표의 주기

1주기: 수소(H)와 헬륨(He) →2개의 원소

2,3주기: →8개의 원소

4,5주기: →18개의 원소

6주기: 란탄족 및 악티늄족 원소와 다른 여러 원소

7주기

 

3.원소의 분류

.같은 족끼리는 비슷한 성질을 갖는다.

.전이원소와 전형원소로 크게 나눌 수 있다.

항목	전형원소	전이원소
주기율표	0,1A,2A, 3B~7B족 장주기형에서는 좌우 양측으로 모여 있다.	1B, 2B, 3A~7A족, 8족 장주기형에서는 중앙에 모여 있다.
최외각 전자수	각 족의 번호와 같다.	모두 2개(어떤 때에는 1개)
원소의 종류	금속원소와 비금속원소가 공존한다.	모든 금속원소
성질	1족에서 7족으로 변함에 따라 성질도 주기적으로 변한다.	주기성이 없다.
착이온	착이온을 만들지 않는다.	착이온을 만든다.

 

.금속성과 비금속성으로 구분

금속: 1A족(수소 제외), 2A족, 전이원소

비금속: 7B족, 0족

3B~6B족 →무거운 원소들이 금속성을 나타냄.

4.족에 따른 원소의 성질

.1A족: 알칼리금속

ex) Li, Na, K등

물과 격렬히 반응하여 수소 발생

수용액은 알칼리(염기)성

.2A족: 알칼리토금속

ex) Be, Mg, Ca, Sr, Ba 등

양이온 형성

알칼리금속에 비하여 약한 반응성

.7B족: 할로겐족

F, Cl, Br, I, At

1가의 음이온 형성

화학 반응성이 매우 크다.

.0족: 불활성기체

He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

반응성이 없다.

다른 원소와 화합물을 만들지 않는다.

 

4.족에 따른 원소의 성질

.금속 원소 : 왼쪽 아래에 위치하며 최외각의 전자를 잃고 양이온이 되기 쉬움.(왼쪽 아래로 갈수록 강하다) 열, 전기 전도성이 크며, 상온에서 대부분 고체(Hg는 액체).

물과 반응하여 염기성.

.비금속 원소 : 오른쪽 위에 위치하며 최외각에 전자를 받아들여 음이온이 되기 쉬움.(오른쪽 위로 갈수록 강하다. 18족 제외) 열, 전기 전도성이 매우 작으며, 상온에서 대부분 기체 또는 고체(Br2은 액체). 물과 반응하여 산성.

.양쪽성 원소(Al, Zn, Sn, Pb)

금속과 비금속의 성질을 모두 갖고 있는 원소로, 위치상으로는 전이원소와 비금속 원소 사이에 위치.

산, 염기와 모두 반응하여 수소 기체를 발생.

■이온과 그 표시방법

모든 원자는 고유한 수의 전자를 가지고 있으나, 전자를 잃거나 외부로부터 원자를 취하여 이온을 형성할 수 있다.

.전자를 얻어서 형성된 이온: 음이온

원자 + 전자(e-) → 음이온-

전자를 얻으면서 크기 증가.

전자간 반발력 증가.

 

.전자를 잃어서 형성된 이온: 양이온

전자를 잃으면서 크기 감소.

전자껍질 자체가 없어지는 경우도 있음.

원자 → 양이온+ + 전자(e-)모든 원자는 고유한 수의 전자를 가지고 있으나, 전자를 잃거나 외부로부터 원자를 취하여 이온을 형성할 수 있다.

.전자를 얻어서 형성된 이온: 음이온

원자 + 전자(e-) → 음이온-

전자를 얻으면서 크기 증가.

전자간 반발력 증가.

 

.전자를 잃어서 형성된 이온: 양이온

전자를 잃으면서 크기 감소.

전자껍질 자체가 없어지는 경우도 있음.

원자 → 양이온+ + 전자(e-)

1.불활성기체의 전자배치

.불활성기체는 그 자체가 화학적으로 매우 안정한 상태에 있음

-화학 반응성이 적어, 주로 독립된 원자로 존재

 

.불활성기체는 최외전자각에 8개가 존재

-He의 경우는 최외전자각 전자가 2개

.원자가 전자를 얻거나 잃어 이온이 되려는 것은 불활성기체와 같은 전자 배치 구조를 취하고자 하는 것에 기인함

 

2.이온가수

.이온가수: 이온이 되며 잃거나 얻은 전자의 수

3.이온화에너지(ionization energy)

.이온화에너지: 원자로부터 1개의 전자를 떼어낼 때 필요한 에너지

이온화에너지가 클수록 양이온이 되기 어렵다.

이온화에너지가 작을수록 양이온이 되기 쉽다.

.같은 주기 : 1족 최소 → 18족 최대 (원자번호 증가 → 이온화 에너지 커짐)

.같은 족 : 원자번호 증가 → 이온화 에너지 감소 (원자반경이 커지기 때문)

 

4.전자친화도(electron affinity)

.전자친화도: 원자가 전자를 얻어 음이온이 될 때, 방출하는 에너지

전자친화도가 클수록 음이온이 되기 쉽다.

같은 주기에서 할로겐 원소가 가장 크다.

비금속성이 강 → 전자 친화도 값大

금속성이 강 → 전자 친화도 값 小

0족 원소의 전자 친화도 값 0에 가까움.

같은 족: 원자번호 커지면 → 전자 친화도 감소.

같은 주기: 원자번호 커지면 → 전자 친화도 증가.

 

5.전이원소의 이온가

.전이원소는 족이 달라도 그 성질이 크게 변하지 않는다.

.장력 및 밀도가 크고, 녹는점과 끓는점이 높다.

.색깔을 가지고 있는 것이 많다.

.2가 이온을 주로 형성한다.

.한 원소가 여러 가지 산화 상태(이온형태)를 가질 수 있다.

.촉매로서 작용을 한다.

.상온에서 고체이다.

.착이온을 형성한다.

 

6.다원자 이온

.여러 원자가 분자의 형태(원자단)에서 이온을 형성할 수 있다.

■분자

.분자: 원자간의 화학결합으로 이루이진 화합물

-같은 원자끼리 결합하여 이루어진 분자

산소분자(O2), 질소분자(N2), 염소분자(Cl2)

-서로 다른 원자간의 결합으로 이루어진 분자

물분자(H2O), 이산화탄소분자(CO2), 황산분자(H2SO4), 에탄올분자(C2H5OH)

-대부분의 화합물은 분자의 형태로 존재

 

1.화학식

.화학식: 원소기호를 이용해 그물질을 구성하는 원자의종류와조성을 쉽게 알수있도록 한 것

.조성식: 물질을 구성하는 원자의 원소기호 우측하단에 각 원자의 수를 간단한 정수비로 나타낸 것. 아세트산: CH2O

.분자식: 물질을 구성하는 원자의 원소기호 우측하단에 각 원자의 수를 나타낸 것.

아세트산: C2H4O2

.시성식: 분자 내에 포함된 작용기를 나타내어 표시하는 화학식

아세트산: CH3COOH

＊작용기: 화학반응이 일어날 때, 하나의 원자와 같이 함께 움직이는 원자단

.구조식: 분자 내 원자간의 결합을 선으로 나타내어 표시

분자의 조성뿐 아니라, 분자의 형태도 나타낼 수 있다.

 

.전자식: 원자의 가전자만으로 표시한 화학식

.점구조식: 화학결합의 모양을 전자식으로 표시

.이온식: 원자기호의 우측상단에 이온의 가수를 +(양이온) 또는 -(음이온)로 표시한 화학식

분자의 조성뿐 아니라, 분자의 형태도 나타낼 수 있다.

 

.전자식: 원자의 가전자만으로 표시한 화학식

.점구조식: 화학결합의 모양을 전자식으로 표시

.이온식: 원자기호의 우측상단에 이온의 가수를 +(양이온) 또는 -(음이온)로 표시한 화학식