주기율표 20번까지의 원소들의 성질과 예

[교주]

주기율표 20번까지의 원소들의 성질과 예

H 수소 원자번호 1번 / 비금속 원소 Hydrogen [ˈhaɪdrədʒən]:

(원소의 특징)=>

지구상에서 가장 가벼운 원소, 물을 만드는 원소라 생명계에 필수적이며

모든 유기화합물에는 수소가 결합되어 있다.
(원소의 쓰임)=> 

1. 무색, 무취이며 암모니아나 염산, 메탄올 등의 합성에 대량으로 사용된다.

액체원료를 만드는데,

산소수소 불꽃을 이용한 금속절단, 용접, 백금 및 석영의 세공 등에도 사용되고

액체수소는 냉각제로 사용됨.

2. 알코올 계열, 천연가스, 석유 등의 연료 또는 그 원형에 분자 형태로 많이 존재하고 있으며 

생물을 구성하는 요소에도 많이 분포하고 있고

우주의 항성(스스로 핵융합을 일으켜 빛을 내는 천체)들도 수소를 연료로 사용하는 것으로 알려져 있다.

He 헬륨 원자번호 2번 / 비활성 기체 Helium :

(원소의 특징)=> 

불활성 원소로써 화학적으로 특별한 환경을 제외하면 화학반응을 할 일이 없는 모든 원소들 가운데 가장 안정적인 물질이다.

상온에서는 수소 다음으로 가볍다.
(원소의 쓰임)=> 

1. 지구에서는 대기 중에 0.0000524%로 매우 미량 함유되어 있으나

우주에서는 수소 다음으로 풍부한 원소로 은하계 전체원소의 24%를 차지

2. 기체 상태의 헬륨은 가벼워서 풍선이나 비행성 등에 사용됨,

가게의 네온사인,

혈액에서의 용해도가 작아 잠수병을 예방할 수 있어서 심해 잠수부 산소통에 질소 대신으로 이용되기도 함,

산화흔적이 남으면 안되는 용접, 반도체 제작에도 이용됨.

Li 리튬 원자번호 3번 / 알칼리 금속 lithium : 

(원소의 특징)=> 

은색의 금속이고, 나트륨보다 단단하며 고체상태의 홑원소 물질중에서는 가장 가볍다.
(원소의 쓰임)=> 

유기 화합물을 화학적으로 합성하는데(유기합성)의 촉매, 환원제(환원 반응에서 자신은 산화되면서 상대 물질을 환원시키는 물질), 리튬전지로 쓰이고,

리튬 합금은 경도가 높아 전투기 제조에 많이 사용됨.

Be 베릴륨 원자번호 4번 / 알칼리토금속 Beryllium : 

(원소의 특징)=> 

은백색 금속, 공기중에 놔두면 표면이 산화되면서 피막이 생겨 회백색으로 변한다.
(원소의 쓰임)=> 

1. 자연에서 원소 상태로 존재하지 않고 화합물로 존재하는데,

여러 광석이 베릴륨을 포함하고 있지만

가장 중요한 베릴륨 광석은 녹주석(초록색의 예쁜 광석으로 아름다운것은 에메랄드 등의 보석으로도 쓰임) 이다.

2. 가장 중요한 용도는 구리나 니켈의 고강도 합금을 만드는 것이며,

구리에 첨가하면 강도가 약 6배나 증가한다. 

3.금속베릴륨 및 화합물은 유독하며,

피부의 염증을 일으키고 흡입시 폐가 상하므로 산업현장 등에서는 주의해야 함.

B 붕소 원자번호 5번 / 준금속 Boron[ˈbɔːrɒn] : 

(원소의 특징)=> 

자연에서는 붕산, 붕산염으로 분포하여

분자식이나 구조가 다르게 일정하지 않은(비결정성인) 갈색 분말과 일정한(결정성인) 흑색 고체가 존재한다. 

화학적 성질은 규소와 비슷하며 반응성은 크지 않다.

13족에서 가장 가벼운 원소이지만 굳기가 9.3으로 다이아몬드 다음으로 단단하다.
(원소의 쓰임)=> 

홑원소물질로서는 별로 쓰이지 않고,

철과의 합금인 페로붕소는 제철 공장들에서 탈산제( 용해된 금속이나 합금에서 산소를 제거하기 위하여 첨가한 첨가제 )로 사용된다.

유리의 원료이기도 하며,

붕소 화합물들은 주로 붕사에서 출발하여 만들어지는데,

도자기 유약, 내열유리 제조, 살충제, 융제(어떤 물질에 혼합함으로써 원물질의 녹는점보다 낮은 온도에서 융해하는 작용이 있는 물질), 세제 첨가제, 반도체의 미량첨가 불순물 등 아주 다양한 용도로 쓰인다.

C 탄소 원자번호 6번 / 비금속 원소 carbon : 

(원소의 특징)=> 

공기중에서는 기체상태(이산화탄소)로 존재하고 암석으로는 탄산염, 물 속에서는 탄산 이온으로 존재한다.

생물체의 몸을 이루는 원소로서 자연에서 형태를 변화하며 순환하고 있는 중요한 원소이다.

(원소의 쓰임)=> 

흑연, 다이아몬드등 서로 아무 관련 없을것 같은 물체들을 이루기도 하고,

석탄, 석유의 주성분이기도 함.

생체분자의 기본이며, 

단일결합, 이중결합, 삼중결합이 가능하고 사슬형과 고리형의 구조도 형성할 수 있어

수백만종의 물질의 기본이 된다. 

물과 알콜 등 모든 용매에 녹지 않으며

고온에서는 기체로 되는 성질이 있고,

산, 염기와도 반응하지 않아서 아주아주 안정적이라고 말한다.

N 질소 원자번호 7번 / (화학 반응이 아주 낮음)비금속 원소 nitrogen : 

(원소의 특징)=> 

지구 대기의 약 78%를 차지하며, 무색, 무취이다. 

지구 대기중의 비율이 높은것 처럼 우주에서도 여섯번째로 많은 원소라고도 한다.

공기중에 섞여 있는것 뿐만 아니라 해수나 암석 등에도 광범위하게 존재한다.

다른 원소에 비해 양은 적지만 화성암의 형태로도 존재하고, 태양의 대기나 흑점, 성운 등에서도 찾을 수 있다.

또 질산 나트륨이나 암모니아와 같은 단순한 화합물에서부터 생명체 내의 단백질과 같이 복잡한 화합물에까지 존재한다.

(원소의 쓰임)=> 

1. 주로 암모니아를 공업적으로 생산하는 원료로 쓰인다.

여분의 산소를 발생시켜 연료가 빠르게 연소되도록 하는 연료 첨가제로도 쓰이고,

거품 크림을 만들때 처럼 에어로졸의 추진제로도 쓰인다.

액체질소는 식품냉동, 혈액 등을 냉동 보존하는데도 쓰인다.

2.연소를 돕지 않고 호흡에 관여하지 않으며 비활성상태의 질소는 유독하지 않다. 

질소 자체는 독성이 없지만 시아나이드라는 질소 화합물은 가장 빠르게 작용하는 독성 물질이다.

이 시아나이드 분자는 탄소원자와 삼중결합을 하고 있는 질소 원자를 포함하고 있는데, 세포호흡을 방해해 생각보다 위험한 작용을 하게된다.

O 산소 원자번호 8번 / 비금속, 칼코겐 원소 Oxygen[ˈɒksɪdʒən] : 

(원소의 특징)=> 

질량으로 따지자면 순수한 물의 90%를 차지하고, 

지각에서 가장 풍부한 화학 원소이고,

우주에서 수소와 헬륨 다음으로 많은 원소이고,

지구의 대기중에 질소 다음으로 많이 포함되어 있는 원소 (약 10¹⁵톤) 이기도 하다. 

모든 원소 중에서 반응성이 가장 큰 원소라

대부분의 산소가 물, 암석, 이산화탄소 등 다른 원소와 결합된 상태로 발견되는 것이다.

또 상온에서는 이원자 분자 O₂ 로 존재하면서

반응성이 커서 거의 모든 원소와 반응하여 산화물을 만든다.

(원소의 쓰임)=> 

먼저 생물이 호흡할 때 사용되고,

연소를 도와주어서 눈에 보이는 (불에 타는 등의) 연소 말고도 몸 속 세포 내부에서 유기호흡이라는 것을 이르킨다.

또 오존이라는게 있는데,

낮은 곳에 있는 오존은 독성물질로 분류되지만

대기 높은 곳에 있는 오존은 자외선을 대부분 차단하는 역할을 한다.

F 플루오린 원자번호 9번 / 할로젠족 원소 Fluorine[ˈflʊər-] : 

(원소의 특징)=> 

독성이 있는 연한 황갈색 기체이다, 거의 모든 원소와 반응하여 화합물을 만든다. 액체 상태에서는 담황색이며 온도가 낮아질수록 무색에 가까워지며 온도가 높아질수록 반응성도 높아진다.

(원소의 쓰임)=> 

1. 충치예방 불소치약, 음식이 눌어 붙지 않는 주방용구, 에어컨이나 냉장고의 냉매(냉매 용도로는 지금은 사용되지 않는다. 오존층 파괴 때문에 사용이 금지되었다고 한다.), 수돗물 등에 플루오린이 사용된다.

2. 초기에 원소 상태의 플루오린에 관한 실험을 하였던 여러 과학자들이 플루오린의 독성 때문에 장님이 되고, 사망하였다고 한다.

Ne 네온 원자번호 10번 / 비활성 기체 Neon : 

(원소의 특징)=> 

단원자 분자 기체(원자 하나로도 분자의 성질을 갖는 분자),

최외각전자가 모두 차 있어 다른 원소나 화합물과 반응하지 않기 때문에

스스로 연소하거나 다른 물질의 연소를 도와주지 않고,

반응성이 거의 없어 비활성 기체라고도 한다.

무색무취에 매우 안정된 원소, 공기보다 가벼우며 우주에서는 풍부한 원소이지만 지구에는 조금 존재한다.

(원소의 쓰임)=> 

네온을 유리관에 넣어 방전시키면 예쁜 주홍빛을 내므로 네온 사인으로 광고나 장식에 많이 사용된다.

(네온 사인의 방전관에 넣는 기체의 종류에 따라 색깔이 달라지는데 네온은 주황색, 수은은 청록색, 산소는 오랜지색, 질소는 노란색을 띈다.)

또 붉은 빛을 내는 레이저포인터, 피부과의 붉은 빛 레이저 등도 네온을 사용하고,

끓는점이 낮다는 특징을 이용해 저온 냉매로도 사용하는데,

냉동능력은 헬륨의 40배, 수소의 3배에 달한다.

Na 나트륨 원자번호 11번 / 알칼리금속 원소

Natrium : (원소의 특징)=> 일상에서 고체로 존재하며, 산소나 물과의 반응이 크기 때문에 공기나 물과의 접촉을 줄이기 위해 석유나 벤젠등에 넣어 보관한다. 

전기가 잘 통하게하는 물질이며 무른 편이어서 칼로 쉽게 자를 수 있다.

하지만 자르는 순간 공기와 닿으면서 산화되어 광택이 사라진다.

물과 만나면 수소 기체를 만들며 반응하고, 수산화 나트륨을 만들어 물을 염기성 용액으로 바꾼다. 

불꽃반응에서는 노란색을 나타낸다.

(원소의 쓰임)=> 

1. 바닷물에는 염화나트륨으로 3%정도 함유되어 있어 중요한 공업자원이 되고, 몸 내부에서 나트륨이온은 삼투압, pH를 일정하게 유지해 주는 일을 많이 한다.

녹는점이 낮고 열중성자 흡수 단면적 이 작으므로 원자로의 냉각재로 사용되기도 하고, 납에 섞어서 경도를 증가시키기도 한다.

Mg 마그네슘 원자번호 12번 / 알칼리토금속

magnesium : (원소의 특징)=> 일상에서 고체로 존재하며, 순수한 원소이다.

금속 상태에서 화학반응성이 크고 지각을 구성하는 8대 원소중 하나, 우리 신체에 함유되어 있는 무기질 중 네번째로 많은 다량 무기질이다.

반드시 섭취해야 할 무기물질로써 인체 내에서 칼슘이나 인과 함께 뼈에 관련해서 중요한 기능을 하며 단백질의 합성에도 관여한다.

신경전달 작용에서 칼슘과 서로 상반 및 보완작용을 하면서 근육을 이완시키는 기능을 한다.

(원소의 쓰임)=> 

1. 불꽃놀이, 소이탄, 옛날 사진기의 플래시 등에서 나오는 흰빛이 마그네슘과 관련되어 있다.

아주 가벼우면서 단단한 자동차, 노트북 부품등또한 마그네슘과 관련 되어있다.

Al 알루미늄 원자번호 13번 / 전이후 금속

Aluminium 또는 Aluminum : (원소의 특징)=> 산소나 규소 다음으로 지구상에 많은 원소이다. (원소 질량의 8.2%나 차지한다)

비교적 큰 산화성때문에 다른 금속에 비해 늦게 분리되었고 전기분해로 정제 기술이 개발되면서 처음으로 순수하게 분리되었다.

은백색의 금속으로 무르고 부드러워 철사 등으로 만들 수 있고 구체적인 성질은 순도에 따라 다르다. 

(원소의 쓰임)=> 

1. 잘 늘어나고 전기 전도성이 좋아 고압 전선의 재료로 쓰인다.

산소와 반응하여 겉에 막이 생기면, 막이 산소 접촉 차단제 역할을 하므로 녹이 잘 슬지 않아 창틀의 재료나, 광택이 오래 지속될 수 있는 부분에 쓰인다.

같은 이유로 알루미늄 캔을 제조할 수 있고, 주방 용기의 재료, 알루미늄 포일을 만드는데 쓰인다.

가볍고 내구성이 커서 항공기, 선박, 차량의 주된 재료로 쓰이기도 한다.

Si 규소 원자번호 14번 / 준금속

Silicon : (원소의 특징)=> 규소는 지각에서 두번째로 많이 포함되어 있는 원소로써, 대부분 산소와 결합하여 만들어진 광물인 규산염에 들어있다. 

금속과 비금속의 특성을 모두 갖는 준금속이다.

또 실온에서는 갈색분말형태와 푸른색을 띠는 진한 회색의 결정 형태의 두 동소체가 존재한다.

온도가 높지 않으면 화학반응이 거의 없고, 아주 높은 온도에 의해 액체 상태가 되면 반응성이 아주 크다.

또 규소 단결정은 기계적 힘을 주면 압전효과에 의해 전기저항이 많이 변한다.

(원소의 쓰임)=> 

1. 규소와 산소가 반응해서 만들어진 광물인 규산염은 벽돌, 세라믹, 시멘트 등으로 사용되고 있고 실리콘은 고무의 대용품으로써, 요리기구나 겔 등에 사용되고 있다.

또 규소강 (철에 1~5%의 규소를 첨가한 특수 강철)처럼 다양한 철이나 알루미늄 합금 성분에 포함되어 있다.

마지막으로, 규소는 아주 좋은 반도체로써 일을 한다.

2. 규소와 관련하여, 규폐증이라는 질병이 있다.

광산등에서 일하는 직업을 가진 사람이나 모래나 암석 미세 분말이 들어있는 공기를 장시간 마실 때 나타나는 폐질환의 일종인데, 호흡곤란, 기침, 두통, 부종(피부가 붓거나, 푸석푸석 하다거나... 등의 증상)등 의 증상을 보인다.

P 인 원자번호 15번 / 비금속 원소

Phosphorus : (원소의 특징)=> 자연상태에서는 혼자 그 자체로는 존재하지 않지만 여러개의 흰색, 가루형채이며 대부분의 액체에 녹지 않는 붉은색 인, 검은색 동소체 인이 존재한다.

흰색 인은 양초 느낌의 투명한 고체로 불안정하여 붉은색 인으로 점차 변해가고(열과 빛을 받으면 더 가속화된다고 한다), 그렇기 때문에 거의 항상 붉은색 인을 소량이라도 포함하고 있어 흰색이라기보다는 노란색이라 한다.

검은색 인은 흰색인에 고압을 가하여 얻는데, 특이하게도 비금속임에도 전기전도성이 있다고 한다.

인은 산소와 화합한 상태로 존재하거나 인회석에 포함되어 있고, 인화성이 커서 공기와 접촉하여 서늘한 초록색 빛을 발하며 마늘냄새가 난다고 한다.

진공상태에서 빛을 비추면 승화가 일어난다.

인 원소를 포함하여 여러 인 화합물들이 독성이 강하다고 한다.

(원소의 쓰임)=> 

1. 동물에서 뼈, 이 등의 주요 성분이고, 체내와 식물에 함유되어 있다.

2. 성냥과 합금을 만드는게 쓰이며, 동물사료와 비료에도 쓰인다고 한다.

S 황 원자번호 16번 / 비금속, 칼코겐 원소

sulfur : (원소의 특징)=> 실온의 공기 중에서는 비교적 안정하지만, 반응성이 제법 큰 비금속 원소이다. 

상온에서 주로 노란색의 고체이며 연소할 때 푸른색 불꽃을 내면서 매우 강하고 지독한 냄새가 나는 이산화황(SO₂)을 생성하며 많은 동소체와 동위원소가 존재한다.

(원소의 쓰임)=> 

1. 성냥, 불꽃놀이, 살균제, 고무 가황 등 여러 화합물이 산업에 이용된다.

특히 황산은 기초 화공 약품, 비료 제조 등 모든 생명체의 필수 원소이다.

Cl 염소 원자번호 17번 / 할로젠 원소 chlorine[ˈklɔːriːn] : 

(원소의 특징)=> 

바닷물이나 생물체 내에서는 이온상태(Cl^-)로 존재하며

소금의 주요 성분으로, 자연계에 널리 분포하며, 특히 생명에게 필수적 요소이다.

반응성이 커서 비활성기체를 제외하고 거의 모든 원소와 반응하며

금속원소와 이온결합하여 이온성화합물을 만들고

비금속원소와 결합하여 유기화합물을 만든다.

(원소의 쓰임)=> 

1. 반응성이 크고 다른 물질을 산화시키므로 산화제로 쓰이며

살균·소독 작용이 있어 살균·소독제로도 사용된다.

염산의 합성재료나 표백분의 원료로 이용되고 있으며

염소화합물이나 금속염화물의 제조에도 널리 쓰인다.

2. 염소는 공기 중에 0.003-0.006%만 존재해도 호흡기 점막이 상하며

장시간 노출되면 호흡곤란 증세가 발생한다.

직접 흡입해서는 안되며 취급에 각별한 주의가 필요하다.

Ar 아르곤 원자번호 18번 / 비활성 기체 Argon : 

(원소의 특징)=> 

단원자 분자 기체로 반응성이 거의 없어 비활성 기체라고도 하며 

공기 중에 0.94% 존재해 비활성기체 중에서 가장 많이 존재한다. 

색이 없고, 맛이 없으며, 냄새가 없는 비활성 기체로

대기의 0.94%를 차지하여 질소, 산소 다음으로 공기 중에 풍부한 원소이다. 

공기보다 무겁고 물과 유기용매에 녹는다. 

최외각전자가 다 채워져 있어(3s² 3p⁶ ) 다른 원소와 거의 결합하지 않는다고 알려져 있으나,

얼음의 결정이나 유기 화합물인 히드로퀴논 등 다른 물질의 분자 내에 있는 바구니 모양  안에 잡혀 있는 클라스레이트를 만든다.

(원소의 쓰임)=> 

산소와 같은 다른 기체로부터 물질을 보호하는 데 많이 사용된다.

고온에서 안정하고 비활성인 성질을 이용하여 전구·형광등·진공관 등의 내부충진 물질로 쓰인다. 

철강의 제조나 용접, 반도체의 제조, 금속의 제련 등에도 많이 이용된다.

아르곤은 동위원소의 붕괴현상을 이용하여

암석생성연대를 측정(칼륨-아르곤 연대 측정법)하는 데도 사용된다.

고온이나 저온에서 방전시키면 특이한 색을 방출하므로 조명기구에 이용되고 있다.

K 칼륨 원자번호 19번 / 금속 원소 Kalium : 

(원소의 특징)=> 

은백색의 부드러운 금속으로 나트륨보다 조금 딱딱하고, 저온에서는 물러진다. 

공기 또는 산소 중에서 가열하면 보라색의 불꽃을 내고 탄다.

(원소의 쓰임)=> 

나트륨보다 반응성이 크고, 취급이 어려운 것과 고가이므로 최근까지 공업에서는 나트륨만큼 사용되고 있지 않다.

그러나 현재에서는 특수한 용도이므로 수요가 높아지고 있다. 

나트륨보다 강한 환원제로서 유기 합성에 사용되고

무기 화학 공업에서는 칼륨 화합물의 원료가 되며,

특히 초산화칼륨은 산소 마스크에 다량 사용되고 있다.

또한 금속으로서 어떤 종류의 광전관에도 이용된다. 

비료, 유리 제조, 비누, 의약품, 화공 약품 등으로도 사용된다.

Ca 칼슘 원자번호 20번 / 알칼리토금속 Calcium : 

(원소의 특징)=> 

반응성이 큰 무른 은백색 금속이다. 

다른 알칼리 토금속들과 마찬가지로 반응성이 커서 자연상태에서 원소 그 자체로는 존재하지 않고 화합물로만 존재한다.

(원소의 쓰임)=> 

 금속 제련의 탈산소, 탈황, 탈탄소제 등 화합물들이 아주 다양한 용도로 사용되며,

식이 보조제. 뼈와 치아의 구성 성분.여러 세포 기능과 과정에 관여한다.