주기율표 읽기: 모든 것을 예측하는 경향성

주기율표는 원자 번호 순으로 배열됩니다

각 원소의 위치는 핵 안의 양성자 수를 반영합니다. 멘델레예프는 1869년에 원자 질량 순으로 첫 주기율표를 만들었으나, 1913년 모즐리가 이를 수정했습니다. 진짜 조직 원리는 원자 번호입니다. 이것이 현대의 주기율입니다. 원소의 화학적, 물리적 성질은 원자 번호의 주기 함수입니다.

가로줄 = 주기; 세로줄 = 족(계열)

주기는 7개의 가로줄입니다. 주기 번호는 전자가 존재하는 가장 높은 에너지 준위(n)를 알려줍니다. 예를 들어 2주기는 n=1과 n=2 껍질에 전자가 채워집니다.

족은 18개의 세로줄입니다. 같은 족의 원소들은 결합에 참여하는 최외각 전자, 즉 원자가 전자 수가 같기 때문에 비슷한 화학적 성질을 보입니다.

대표적인 족:

• 1족(알칼리 금속): Li, Na, K, Rb, Cs, Fr — 원자가 전자 1개, 매우 반응성 높음, +1 이온 형성.
• 2족(알칼리 토금속): Be, Mg, Ca, Sr, Ba — 원자가 전자 2개, +2 이온 형성.
• 3~12족(전이 금속): Fe, Cu, Zn, Au 등 — 다양한 산화 상태, 유색 화합물.
• 17족(할로젠): F, Cl, Br, I — 원자가 전자 7개, 하나를 얻어 −1 음이온 형성.
• 18족(비활성 기체): He, Ne, Ar, Kr, Xe — 원자가 껍질이 꽉 차 있어 반응성이 극도로 낮음.
• 준금속(B, Si, Ge, As, Sb, Te): 금속과 비금속을 가르는 대각선 계단 경계에 위치하며 중간 성질을 보입니다.

블록 구조 — 어느 부껍질을 채우는가

• s-블록(1~2족 + He): 최외각 s 부껍질이 채워짐.
• p-블록(13~18족, He 제외): p 부껍질이 채워짐.
• d-블록(3~12족): 전이 금속, d 부껍질이 채워짐.
• f-블록: 란타넘족과 악티늄족(보통 주기율표 아래쪽에 따로 표시).

4대 주요 경향

CBE의 주기율표 파트의 핵심입니다.

1. 원자 반지름(원자의 크기)

• 같은 주기에서 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 감소 — 양성자 수가 늘어 같은 껍질의 전자를 더 강하게 끌어당깁니다.
• 같은 족에서 아래로 갈수록 증가 — 주기가 늘면서 전자껍질이 하나씩 추가되어 원자가 실제로 커집니다.

2. 이온화 에너지(전자 하나를 떼어내는 데 필요한 에너지)

• 같은 주기에서 오른쪽으로 갈수록 증가 — 원자가 전자에 대한 핵의 인력이 강해집니다.
• 같은 족에서 아래로 갈수록 감소 — 최외각 전자가 핵에서 멀어져 떼어내기 쉽습니다.
• 비활성 기체는 이온화 에너지가 가장 큽니다(꽉 찬 껍질의 안정성 때문에 전자를 잘 잃지 않음).

3. 전기음성도(결합에서 전자를 끌어당기는 힘)

• 같은 주기에서 오른쪽으로, 그리고 같은 족에서 위로 갈수록 증가합니다.
• 플루오린(F)은 모든 원소 중 전기음성도가 가장 큽니다(폴링 값 3.98). 세슘(Cs)은 가장 낮은 편입니다.
• 결합의 극성 예측에 사용: EN 차 작음 → 비극성 공유결합; 중간 → 극성 공유결합; 큼(≥~1.7) → 이온결합.

4. 금속성

• 같은 주기에서 오른쪽으로 갈수록 감소(금속에서 비금속으로 이행).
• 같은 족에서 아래로 갈수록 증가(원자가 전자에 대한 결합력이 약해짐).
• 가장 금속성 큰 원소는 왼쪽 아래(Fr, Cs), 가장 비금속성 큰 원소는 오른쪽 위(F, O)에 위치합니다.

위치로 성질을 예측하기

원소의 위치로 다음을 대개 예측할 수 있습니다.

• 원자가 전자 수 → 족 번호(d/f 블록은 예외 있음)
• 가장 흔한 이온 전하 → 1족 (+1), 2족 (+2), 13족 (+3), 16족 (−2), 17족 (−1)
• 금속/비금속 분류 → 계단선 경계
• 상대적 반응성 → 금속 중에서는 알칼리 금속이 가장 반응성이 크고, 비금속 중에서는 할로젠이 가장 반응성이 큽니다.

스스로 확인하기

CBE 유형 연습 문제로 훈련하기

• 원자 반지름과 이온화 에너지 경향 문제
• 원소의 족 구분(알칼리 금속, 할로젠, 비활성 기체)