분자량 주기율표

[들꽃]

 주기율

원소들을 원자번호의 순서로 나열하면 일정한 간격을 두고 성질이 유사한 원소들이 주기적으로 나타나는데, 이와 같은 성질을 원소의 주기율 이라고 합니다. 이 주기율에 따라

원소들을 배열한 표를 주기율표라구 합니다.

멘델레예프의 주 기율

멘델레예프가 그 때까지 알려진 63종의 원소를 원자량의 수서로 나열하면 일정한 간격을

두고 성질이 유사한 원소들이 주기적으로 나타남을 알고 "원소의 물리적 및 화학적 성질은 원소의 원자량의 주기적 함수"라는 원리를 발견하습니다.

모즐리의 주기율

멘델레예프보다 44년 뒤인 1913년에 모즐리가 X선 연구 결과 각 원소로부터 나오는 파장은 원자 번호가 클수록 짧아짐을 발견하여 파장의 크기로서 각 원잦번호를 결정하였습니다.이 결과로부터 원자량의 순서와 원자번호가 일치 하지 않음을 발견하였고 "원소의 물리적 및 화학적 성질은 원자량의 주기적 함수가 아니고, 원자번호의 주기적 함수"라는 새로운 사실을 밝혀내었죠

[참고]http://www.chemmate.com/chem2/02.htm

2] 원소주기율과 전자배치의 규칙성
  (1) 주기적 성질을 갖는 이유 : 전자 배치의 규칙성 때문.
  (2) 성질이 비슷한 원소가 주기적으로 나타나는 이유 : 최 외각 전자가 같은 원소가  주기적
       으로 등장하기 때문.
  (3) 원소의 주기성 : 최 외각 전자 (원자가 전자) 때문

주 기	1족	전자배치						18족	전자배치
		K	L	M	N	O	P		K	L	M	N	O	P
1	1H	1						2He	2
2	3Li	2	1					10Ne	2	8
3	11Na	2	8	1				18Ar	2	8	8
4	19K	2	8	8	1			36Kr	2	8	18	8
5	37Rb	2	8	18	8	1		54Xe	2	8	18	18	8
6	55Cs	2	8	18	18	8	1	86Rn	2	8	18	32	18	8
	알칼리 금속(1족) =최 외각전자 1개							비활성기체(18족) = 최 외각 전자 8개

 [3] 주기표의 구성과 원소의 분류
  (1) 주기표의 구성
    (가) 주기 ; ① 주기표의 가로 줄(1주기 - 7주기)
                    ② 동 주기원소 ; 같은 전자껍질   

주 기	전 자 각							원소수	원 소	주 기 표
1주기	K							2	1H - 2He
2주기 3주기	K K	L L	M					8 8	3Li - 10Ne 11Na - 18Ar	단 주기형
4주기 5주기	K K	L L	M M	N N	O			18 18	19K - 36Kr 37Rb - 54Xe	장 주기형
6주기 7주기	K K	L L	M M	N N	O O	P P	Q	32 현제17	57Cs - 86Rn 87Fr - 미완성	최장주기 형

    (나) 족(Group)
     ① 주기표의 세로줄
     ② 동족원소 ; 최외각 전자수가 같다.
     ③ 화학적 성질이 비슷
     ④ 족 ; 1 - 18족,
  (2) 주기표
     ① 단주기표 : 2, 3주기의 8개 원소 기준
         1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 0, 8족
     ② 장 주기표 ; 4, 5주기의 18개 원소 기준 .
           1, 2, 3,......,18족
         * 장 주기형 주기표를 써도 6, 7주기의 32개 원소는 수용불가.
        * 란탄및 악티늄계열 (3A족) ;별도수용
     

 (3) 원소의 분류
   * 주기표; 1족-18족 =>전형원소, 전이원소,
  (가) 전형원소 ;1, 2 및 13, - 17족 원소
    ① 동 주기 원소 ; 원자번호 커지면 원자가 전자 수 증가
    ② 동족 원소 ; 화학적 성질 비슷함 ( 최 외각 전자 수 같다 )
    ③ 최 외각 전자 수 = 족 수(단, 12 - 18족 = 족 수 - 10한 수)
    ④ 원소의 최고의 원자가 = 족 수 (단, 14-17족의 음성원자가 =족 수-18한 값 )
    ⑤ 주기표의 ; 좌측하단 ☞ 금속성 강함
                       우측상단 ☞ 비금속성 강함.
  (나) 전이원소 ; 4주기부터 배열 = 3, - 11족
    ① 원자가 전자 수 = 1- 2개로 일정
    ② 원자번호 증가 ; 최 외각 안쪽 전자 각의 전자 수 증가
      ∴ 족이 달라도 성질이 비슷함
    ③ 거의 모두가 활성이 작은 중금속
    ④ 원자가 전자 수에 관계없이 여러 개의 원자가 있다.
    ⑤ m.p가 높고 촉매로 이용됨.
    ⑥ 3족 6,7주기원소 -란탄계열, 악티늄 계열 - 별도 수용
  (다) 18족 원소( 비활성 기체); He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn.
   ① 최 외각 전자 수 = 8개 (단 He=2개)
   ② 화학적으로 안정(다른 원소와 반응치 않음)
   ③ 단 원자 분자로 존재
  (라) 양쪽 성 원소 : 금속과 비금속의 중간에 위치
    * 금속과 비금속의 성질을 동시에 가짐.
    *(예) Al, Zn, Ga, Ge, In, Sn, Sb, Pb, Bi, Po( Al, Zn, Sn, Pb)
 

  [4] 주기표의 유용성과 특징
  (1) 주기표의 특징
   (가) 동족원소 ;
   ① 물리적 화학적 성질이 비슷함
   ② 원자번호 증가; 성질이 규칙적으로 변함
       (예) 알카리 금속 ; * m.p ; 원자번호大 ☞ 낮아짐
                                * g원자부피 ; 원자번호大 ☞커짐
   (나) 동 주기원소 ;
   ① 원자번호 大 ;물리, 화학적 성질이 규칙적으로 변함
   ② 원자번호가 증가
       * g원자 부피 감소 * m.p는 낮아짐 * 원자가 전자 수 증가
  (다) 전형원소 ;
   ① 동족원소의 최대 원자가 ☞ 모두 같고
                                          ☞ 족 수와 일치(1-2족), 12-17족 = 족 수-10한 값
        (예)  H Cl ,   HClO,   HClO₂,   HClO₃,   HClO₄,
                   -1       +1      +3           +5         +7
   (2) 주기표의 유용성
    ① 성질을 예측할 수 있다 ; 주기와 족을 알면 동족 동 주기 다른 원소의 성질과 비교 ☞
           성질을 예측
    (예) Ca ; m.p=848℃, d(밀도)=1.5g/㎤
            Ba ; m.p=725℃ d(밀도)=3.5g/㎤ 로 Sr의 m.p 와 d(밀도)를 예측하라.
          * Sr은 주기표상에서 Ca와 Ba의 중간에 위치함
    ∴ Ca 와 Ba의 평균 값

                848+725

    * m.p = ------- = 786.5℃, 실측 값= 769℃

                     2

           1.5+3.5

    * d = -------=2.5g/㎤ ,실측 값 =2.6g/㎤로 유사함

               2

     ② 원자구조에 관한 지식 촉진함
  (예) * 1족 Na의 원자가 전자 =1개 ☞ 원자가 = 1가 ∴1족원소= 1가
        * 17족 Cl의 원자가 전자 = 7개 ☞ 원자가 = 7가 ∴7족원소= -1가
           ∴1족과 7족의 원소는 1 : 1로 결합
      (예) NaCl, KF, NaF, KCl. ...등

분자량

우선 원자량의 개념부터 정립하셔야 합니다.

원자 1개의 질량은 너무나 작아서(수소 원자 1개의 질량은 1.67 * 10^-24 g) 그대로

사용하기에는 매우 불편하므로 어떤 원자의 질량을 임의로 정해 놓고, 이값을 기준으로 하여 다른 원자의 질량을 비교하여 정한 상대적 질량의 값을 원자량으로 사용합니다.

원자량의 기준

질량수 12인 탄소원자 (¹² C)의 질량을 12.00 으로 정하고, 이것을 기준으로 비교한 각

원자의 상대적 질량값을 그 원자의 원자량이라고 합니다.

또한 자연계에 존재하는 어떤 원자(예.Cl) 의 동위 원소의 존재 비에 따른 각 원자량의

산술평균 값을 말하며, 존재하는 동위 원소들의 질량수의 산술 평균값으로 구해도

거의 같은 값을 가지는데

Cl 같은경우 ³5Cl이 75% ³7Cl이 25% 존재하며

평균 원자량은 (35*75 + 37*25)/100 = 35.5라는 평균 원자량이 나옵니다.

[참고]

   ① 원자구조

입자 명		기 호	질 량	질량비	하전량	발견자
원자 핵	양성자	P(1H1)	1.67×10-24g	1	+1	Rutherford
	중간자	π	전자의 170배	1/250	0	유가와 히데기
	중성자	n (0n1)	1.67×10-24g	1	0	Chadwic
전 자		e-	9×10-28g	1/1837	-1	Thomson

  ② 원자반경 ; 10^-8 cm
    핵의 반경 ; 10^-13 - 10^-12cm
    핵의 부피 ; 원자전체 부피의 1/10 ¹² (1조)
  ③ 양성자 질량 = 중성자 질량
      전자의 질량 = 양성자 질량의 1/1837
  ④ 양성자 수 = 전자 수 = 원자번호
   ∴ 원자는 전기적으로 중성임
  ☆ 중간자 ; 양성자와 중성자를 결합시키는
      핵력

 

  (5) 원자번호와 질량수
   ① 원자번호 = 양성자 수 = 전자 수 
   ② 질량수 = 양성자 수 + 중성자 수

비 공유 전자쌍

비공유 전자쌍은 루이스의 점전자식으로 설명 드릴수 있습니다.

1) 루이스(Lewis)의 점 전자 구조식
     ① 원자가 전자 = 1개 - 8개 ( 8개일 때 안정 ; Octet)

    

   ② 최 외각 전자 7개인 원자 ; 3쌍의 짝 (고립전자 쌍=비 공유 전자 쌍)과
                                             1개의 부대전자(홑 전자)로 구성

   

 

H  + Cl 의 결합에서 H에서 1개의 전자와 Cl에서 7개의 전자가 만나는데

이중 H 1개 Cl에서 1개 는 H 와 Cl 이 서로 공유하게 되는 공유 전자쌍이 됩니다.

Cl이 보유한 나머지  6개는 공유를 하지 않는 즉 Cl 혼자 가지는 비공유전자쌍이됩니다.

배위결합

배위 결합이란 비공유 전자쌍을 가지고 있는 분자가 일방적으로 다른 원자에게

비공유 전자쌍을 제공할때의 결합을 말합니다.

[참고]

위와 같이 NH₃가 가지고있는 비공유 전자쌍을 H+ 에게 일방적으로 제공하여서

NH₄+ 이온이 되는 형태를 말합니다.

예)NH₄⁺, H₃O⁺, H₃N : BH₃, SO₄^2-,CO₃^2-,PO₄^3- ,

원자결합

옥텟규칙

1) 원자 내의 전자들은 화학적 활성이 작은 0족(비활성기체) 원소와 같이 최외각에 8개의 전자(K껍질은 2개) 를 가질때 안정해지며 이러한 성질을 옥텟이라 한다.

2)화학 결합은 원자들이 옥텟을 이루기 위해 전자를 주고 받고나 공유함으로써 이루어진다.

또 물질을 이루는 결합 형식에는 이온결합, 공유결합 및 금속결합이 있음을 알고

이온결합

밑의 예와 같이 Na은 전자를 하나를 버림으로써 최외각 전자가 8개가 되고

그 전자를 Cl이 취함으로써 최외각 전자가 8개가 되며 옥텟을 만족하게 되는데

이렇케 전자를 잃거나 얻어서 양이온과 음이온이 되었을때 이 이온사이의 거리에서

정전기적인력(쿨롱의 힘)에 의하여 결합이 이루어 안정한 상태로 되었을때 이러한 결합

을 이온결합이라고 합니다.

양이온이 되기 쉬운 원소 : 1족 2족 13족의 금속 원소

음이온이 되기 수운 원소 :  15족 16족 17족의 비금속 원소

 

공유 결합

정의 : 원자가전자(최외각전자)를 내놓는 경향이 유사한 비금속 원소간에는 이온결합에서와 같이 일방적으로 전자를 내놓거나, 전자를 받는 원자가 없다. 이들 원자들은 각각 전자를 내놓고 전자쌍을 만들어 공유하게 되는 결합을 형성한다. 이러한 결합방식을 공유결합이라고 하며 이때 원자는 비활성기체(0족 최외각전자 8개)와 같은 전자배치를 하게 되므로 안정한 상태가 된다.

HCl의 공유 결합 형태

금속 결합

정의  : 금속은 이온화 에너지가 작기 때문에 금속 원자들은 원자가전자를 내놓고 금속 양이온으로 되며, 금속 원자에서 떨어져 나온 원자가 전자들은 일정하게 배열된 금속 양이온 사이를 자유로이 돌아다니면서 서로 반발하려는 금속 양이온들을 정전기적 인력으로 결합시켜 주고있다. 이와 같이 금속에서처럼 자유로이 돌아다니는 전자를 자유전자라고 하며 이 자유전자와 금속 양이온과의 정전기적 인력에 의하여 이루어진 결합을 금속 결합이라고 합니다.

[참고]   

               양이온           자유전자

(2) 금속의 모든 특성 ☞ 자유 전자에 의한 특성임

       

금속의 특성

1.광택 2.전기전도성. 3.열전도성. 연성과 전성

전기 음성도

전기음성도란 "공유결합 분자에서 각 원자들이 전자쌍을 끌어 당기는 능력" 을 말합니다.

[참고 싸이트] http://210.217.247.140/nohhr/chem3-1/chem2.htm

전기 음성도를 이용하여 결합의 극성유무를 알수 있는데

종류가 다른 두 원자들이 결합하고 있을때 전기음성도가 큰 원자쪽이 정전기적으로

음성(δ-)을 띄고 전기음성도가 작은 원자쪽이 전기적으로 양성(δ+)이 됩니다.

같은원자의 결합일때는 전기음성도가 같아서 무극성 공유 결합이되고

또 대칭 구조의 결합일때 이중극자 모멘트가 0이 되어서 무극성 결합이 됩니다.

이중극자 모멘트
    크기와 방향을 가지는 벡터량으로, 크기는 전하량과 두 전하 사이의 거리를 곱한 것과 같다.                               μ = qr ( q : 전하량 , r : 거리 ) 
전기음성도 표      

무극성 분자 
     동핵 이원자 분자    ex) H₂ , Cl₂ , F₂ , O₂    ◁ 무극성공유결합
     대칭 분자              ex) CO₂ , CH₄ , BF₃     ◁ 극성공유결합
     전기장 영향이 없다.

극성분자
     이핵 이원자 분자   ex) HF , HCl                  ◁ 극성공유결합
     비대칭 분자           ex) NH₃ , H₂O , CH₃Cl  ◁ 극성공유결합
     전기장에서 회전하며 일정하게 배열 

여러 싸이트의 그림들을 퍼와서 설명 드렸습니다. 이해가 잘 안돼시는 부분은

쪽지 주시면 다시 자세하게 설명드리겠습니다.

http://www.chemmate.com/chem2/02.htm 이 홈페이지가 설명이잘돼어있어씁니다

한번 가셔 보시는게 도움 많이 되실꺼에요