공통성을 가지는 원소

[김동석]

공통성을 가지는 원소

          (1) 원소의 분류

[1] 원소와 원자

      ① 원소 : 물질을 구성하는 기본적인 성분

      ② 원자 : 물질을 이루고 있는 기본 입자

      ③ 원자 번호＝양성자수＝전자수

      ④ 질량수＝양성자수＋중성자수

[2] 원소 분류의 변천

      ① 되베라이너의 세쌍 원소 : 화학적 성질이 비슷한 원소들이 3 개씩 쌍을 지어 존재하는 것을 발견

          가운데 원소의 원자량이 양쪽 원소의 중간값을 갖는다.

           ex) (Be, Mg, Ca) (F, Cl, Br)

      ② 뉼렌즈의 옥타브 법칙 : 원소를 원자량 순서대로 배열할 때, 화학적 성질이 비슷한 원소들이

           8번째마다 나타나는 것을 발견

      ③ 멘델레예프 : 63종의 원소를 원자량 순서대로 배열하면 성질이 비슷한 원소가 주기적으로

           나타나는 것을 발견, 비슷한 성질을 가진 원소가 없으면 아직 발견되지 않은 것으로 가정하고

           그 자리를 비워 놓고 원소의 성질을 예측

      ④ 모즐리 : 원자 번호 순서로 원소를 배열하여 현재의 주기율표를 완성

[3] 주기율표

      ① 주기율표 : 원소들을 원자 번호 순으로 나열하여 성질이 비슷한 원소가 같은 세로줄에 오도록 만든 것

      ② 족 : 주기율표의 세로줄, 1~18족

                 같은 족의 원소들은 성질이 비슷하다.

      ③ 주기 : 주기율표의 가로줄, 1~7주기

      

                   

[4] 금속과 비금속

      ① 금속 원소

         · 전자를 잃고 양이온이 되기 쉽다.

         · 산화가 잘 될수록 반응성이 크다.

         · 주기율표의 왼쪽 아래에 위치한다.

      ② 비금속 원소

         · 전자를 얻어 음이온이 되기 쉽다.

         · 환원이 잘 될수록 반응성이 크다.

         · 주기율표의 오른쪽 위에 위치한다.

          (2) 알칼리 금속과 할로겐 원소

[1] 알칼리 금속(1족) : Li, Na, K, Rb, Cs

      ① 알칼리 금속의 성질

          ㉠ 은백색 광택, 가볍고 연한 금속

          ㉡ 원자 번호가 커질수록 녹는점과 끓는점이 낮아지고, 밀도는 커진다.

          ㉢ 전자 1개를 잃고 ＋1가의 양이온이 되기 쉽다.

          ㉣ 공기 중에서 쉽게 산화된다.

               4Na＋O₂ → 2Na₂O

          ㉤ 물과 격렬히 반응하여 수소를 발생시키며, 수용액은 염기성이 된다.

               2Na＋2H₂O → 2NaOH＋H₂

          ㉥ 물과 공기의 접촉을 막기 위해 석유나 벤젠, 액체 파라핀 속에 보관한다.

          ㉦ 원자 번호가 커질수록 반응성이 커진다.

               (Li<Na<K<Rb<Cs)

          ㉧ 불꽃 반응으로 검출한다.

               ex) Li : 빨간색, Na : 노란색, K : 보라색

      ② 알칼리 금속의 화합물

          ㉠ NaOH

             · 물에 녹아 강한 염기성을 나타낸다.

             · 공기 중의 수분을 흡수하여 스스로 녹는 조해성이 있다.(밀폐시켜 보관)

             · 공기 중의 이산화탄소를 흡수하여 탄산나트륨으로 된다.

                2NaOH＋CO₂ → Na₂CO₃＋H₂O

          ㉡ Na₂CO₃

             · 약한 염기성

             · 공기 중에 방치하면 스스로 결정수를 잃고 부서지는 풍해성이 있다.

                Na₂CO₃·10H₂O → Na₂CO₃·H₂O

             · 산을 가하면 CO₂가 발생한다.

                Na₂CO₃＋2HCl → 2NaCl＋H₂O＋CO₂↑

          ㉢ NaHCO₃(중조)

             · 약한 염기성

             · 가열하거나 산을 가하면 CO₂가 발생한다

                2NaHCO₃ → Na₂CO₃＋H₂O＋CO₂↑(가열)

                NaHCO₃＋HCl → NaCl＋H₂O＋CO₂↑

             · 소화기의 원료, 제산제, 베이킹 파우더 등에 이용된다.

[2] 할로겐 원소 : F, Cl, Br, I

      ① 할로겐 원소의 성질

          ㉠ 전자 1개를 얻어 -1의 음이온이 되기 쉽다.

          ㉡ 이원자 분자로 존재한다.

          ㉢ 원자 번호가 커질수록 녹는점과 끓는점이 높아진다.

          ㉣ 수소와 반응하여 할로겐화 수소를 만든다.

               H₂＋F₂ → 2HF＋128.4Kcal (암실)

               H₂＋Cl₂ → 2HCl＋44.1Kcal (햇빛)

               H₂＋Br₂ → 2HBr＋24.7Kcal (가열)

               H₂＋I₂ → 2HI＋12.5Kcal (가열,촉매)

          ㉤ 원자 번호가 커질수록 반응성이 작아진다.

               (F₂>Cl₂>Br₂>I₂)

                2KI＋Cl₂ → 2KCl＋I₂

                2KI＋Br₂ → 2KBr＋I₂

                2KBr＋Cl₂ → 2KCl＋Br₂

          ㉥ 할로겐화 이온의 검출 : 질산은 용액(AgNO₃)을 가한다.

                Ag^＋＋F^－ → AgF(용해)

                Ag^＋＋Cl^－ → AgCl↓(흰색)

                Ag^＋＋Br^－ → AgBr↓(연노란색)

                Ag^＋＋I^－ → AgI↓(노란색)

      ② 할로겐 원소의 이용

          ㉠ 염소(Cl₂)

             · 제법 : 진한 염산에 이산화망간(산화제)을 넣고 가열하여 얻는다.

                4HCl＋MnO₂ → MnCl₂＋2H₂O＋Cl₂

                

             · 황록색의 유독한 기체, 하방치환으로 포집

             · 살균 및 표백 작용

                Cl₂＋H₂O → HCl＋HClO

                HClO → HCl＋[O]

          ㉡ 요오드(I₂)

             · 승화성 고체

             · 녹말과 반응하면 청자색이 된다.(요오드 녹말 반응)

      ③ 할로겐의 화합물

          ㉠ 할로겐화수소

             · 물에 녹아 산성을 띤다.

                결합력의 세기 : HF>HCl>HBr>HI

                산의 세기 : HF<<HCl<HBr<HI

             · 끓는점은 HCl<HBr<HI<HF 이다.

          ㉡ HF

             · 유리의 주성분인 석영과 반응하는 성질이 있어 납병이나 폴리 에틸렌병에 보관한다.

                SiO₂＋4HF → SiF₄＋2H₂O

             · 분자량에 비해 유난히 끓는점이 높고, 물에 녹아 약한 산이 된다.

          ㉢ HCl

             · 물에 녹아 강한 산인 염산이 된다.

             · 암모니아 기체와 반응하여 흰 연기가 생긴다.

                HCl(g)＋NH₃(g) → NH₄Cl(s)