이온화에너지(ionization energy)
이온화에너지(kcal/mol) : 기체상태의 원자1몰에서 전자1몰을 떼어내는 데 필요한 최소의 에너지를 그 원자의 제1이온화에너지 또는 이온화에너지라고 한다.
Na + 에너지 → Na+ + e-
이온화에너지가 작은 원소들은 전자를 잃고 양이온으로 되기 쉬운 원소이고, 이온화에너지가 가장 큰 원소는 양이온으로 되기 어려운 원소, 즉 반응성이 가장 작은 원소이다.
원자가전자수인 족의 수만큼의 전자는 쉽게 떼어낼 수 있으나, 바로 그 다음의 전자는 안쪽 전자 껍질에 들어 있는 전자로서, 0족 기체의 전자 배치와 같은 안정한 상태에 있으므로 떼어내기가 매우 힘들다. 따라서 원자의 순차적 에너지의 크기를 보면, 몇 족의 원소인가를 쉽게 짐작할 수 있다.
<이온화에너지의 크기>
F>N>O>H>Cl>Br>C>P>I>S>Zn>Be>B>Si>Mg>Ca>Al>Sr>Li>Na>K
[He Ne F Ar N Kr O H Cl Xe Br C P I Hg S As Se Zn Be Au Te Pt Cd B Si W Ge Fe Co Cu Mg Ni Ag Mn Pb Sn Mo Zr Ti Cr V Ca Ga Al In Sr Li Na K Rb Cs]
1. 같은 주기 : 원자번호가 증가함에 따라 대체로 커진다.
(핵의 전하량 : 같은 전자 껍질에 들어 있는 전자들을 비교할 때, 핵의 전하가 클수록 핵과 전자
사이의 정전기적인력이 커지므로 전자를 떼어내가가 힘들어진다.)
2. 같은 족 : 원자번호가 증가함에 따라 작아진다.
(에너지준위 : 에너지준위가 높을수록 전자를 떼어내기가 더 쉬워진다. 이것은 K, L, M,…껍질의
순으로 핵으로부터 점점 멀어져 핵과 전자사이의 정전기적인력이 약해지기 때문이다)
3. 규칙예외 : 최외각의 전자배치가 ns2np6인 0족기체,
ns2인 Be,Mg,Zn,Cd,Hg등
ns2np3인 N,P,As – p부껍질의 반이 채워져 있음
이들 원소들의 이온화에너지는 바로 다음에 오는 원소의 이온화에너지보다 크다.
이것은 이들 세 종류의 전자배치가 비교적 안정하므로 그들로부터 전자하나를
제거하는 것이 어렵다는 것을 나타낸다.
이온화경향(ionization tendency)
금속이 전자를 잃고 양이온으로 되려는 경향을 이온화경향이라 하고, 이것을 상대적 세기의 순으로 나열한 것을 이온화서열이라고 한다. 이온화경향이 큰 금속은 이온화경향이 작은 금속 쪽으로 전자를 주어 자신은 산화되고 상대방을 환원시킨다.
<이온화경향의 세기>
K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Ni > Sn > Pb > (H) > Cu > Hg > Ag > Pt > Au
[Li K Rb Cs Ba Sr Ca Na Mg Be Al Mn Zn Cr(Ⅲ) Fe(Ⅱ) Cd Co(Ⅱ) Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au]
전자친화도(electron affinity)
(kcal/mol) : 중성의 기체 원자1몰이 전자1몰을 받아들여 음이온으로 될 때 방출하는 에너지를 전자친화도라고 한다.
Cl + e- → Cl- + 83.3kcal Cl의 전자친화도 = 83.3kcal/mol
<전자친화도의 크기>
Cl>F>Br>I>S>O>Si>C>H>P>Li>Na>K>Al>B>Ca>N>He>Be>Mg>Ne
1. 같은 족 : 원자번호가 증가할수록 감소한다.
2. 같은 주기 : 원자번호가 증가할수록 증가한다.
3. 규칙의 예외 : 이온화에너지에서 논한 규칙의 예외와 같다. 즉, 비교적 안정한 전자배치를 하고
있는 원자는 더 가해지는 전자를 쉽게 받아들이지 않는다.
할로겐원소에서 플루오르를 제외하고는 아래에서 위로 올라갈수록 전자를 끄는 힘이
증가한다. 그러나 원자크기의 작음으로 인한 효과는 원자내에 이미 존재하는 전자의
반발 때문에 부분적으로 상쇄되기도 한다. 플루오르에 있어서의 예외는 이와 같은
반발로 설명할 수 있다.
전기음성도(electronegativity)
: 공유결합에서 각 원자가 공유된 전자쌍을 끌어당기는 상대적인 힘의 크기를 수치로 나타내고, 이것을 전기음성도라고 하였다.
<전기음성도의 크기>
F > O > N > Cl > Br > C > S > I > H > P
[F O N Cl Br C S I H P B Hg Cu Ag Si Sn Zn Pb Al Be Mg Ca Li Na K Cs]
ㄱ. 같은 주기에서는 원자번호가 증가함에 따라 전기음성도가 커진다.
특히, 제2주기에서는 오른쪽으로 갈수록 전기음성도가 약 0.5단위씩 증가한다.
ㄴ. 같은 족에서는 원자번호가 증가할수록 전기음성도가 작아진다.
ㄷ. 주요 원소의 전기음성도 :
★ 두 원자의 전기음성도의 차가 1.67이상(이온결합성 50%이상)이면 이온결합,
1.67이하(공유결합성 50%이상)이면 극성공유결합이라고 할 수 있다.
수소결합
F, O, N와 같은 전기음성도가 큰 원자에 H원자가 결합되었을 때, 이 H원자를 중심으로 양쪽에 서로 다른 이웃 분자의 F, O, N가 강한 인력에 의하여 결합하는 경우 이것을 수소결합이라고 한다. 수소결합을 하는 물질은 수소결합을 하지 않는 물질에 비해 녹는점, 끓는점이 높고, 기화열과 점성이 크다.
전기음성도가 매우 큰 F, O, N에 H원자가 직접 결합되어 있을 때에 수소결합이 형성되므로 H원자에 결합된 원자의 전기음성도가 클수록 수소결합이 강해진다.
반데르발스의 힘
분산력이나 이중극자의 힘과 같은 분자사이에 작용하는 힘을 통틀어 반데르발스의 힘이라고 한다.
* 무극성 분자 사이 작용하는 힘 : 분산력
* 분자 사이 작용하는 힘 : 이중 극자의 인력과 분산력
1. 무극성 분자사이에 작용하는 힘 : 분산력
무극성 공유결합 분자들이 매우 가까이 접근하면, 한 분자의 원자핵이 이웃 분자의 전자구름을 끌여당겨 이웃 분자는 순간적으로 극성을 띠게 됨으로써 이중 극자를 가지게 된다. 이와 같이, 원래는 무극성 분자이지만 어떤 요인에 의해서 이중 극자를 가지게 될 때 이것을 유발이중극자라고 한다. 이와 같은 유발이중극자를 가진 분자 사이에는 약한 정전기적인 힘이 작용하는데, 이것을 분산력이라고 한다.
ㄱ. 분산력은 분자량이 커질수록 증가한다.
ㄴ. 무극성 분자로 이루어진 물질이 액체나 고체로 존재할 수 있는 것은 분산력때문이다.
ㄷ. 무극성 분자로 이루어진 물질의 녹는점, 끓는점, 증발열 등은 모두 분자량이 클수록 증가한다.
ㄹ. 분산력만 있는 분자성 고체는 결합력이 약하여 끓는점이 낮고 승화성이 있다.
ex) 드라이아이스, I2, He 등
2. 극성 분자사이에 작용하는 힘 : 이중극자의 힘
이중극자를 가진 극성 분자들은 낮은 온도에서는 분자들이 운동이 활발하지 않아 이웃 분자와의 인력이 커지는 방향으로 배열된다. 이 때, 이웃한 분자사이에는 정전기적인 인력이 작용하는데, 이것을 이중 극자의 힘이라고 한다. 이중 극자의 힘은 극성 공유결합물질의 액체나 고체 상태에서 언제나 존재한다. 이중극자의 힘은 분산력보다 강하므로, 분자량이 비슷한 무극성물질보다 녹는점, 끓는점이 높다.
3. 반데르발스 반지름 : 고체에서 다른 분자에 속하는 두 원자가 서로 접근할 수 있는 최소거리로부터 결정한 원자의 반지름
ㄱ. 반데르발스 반지름은 단일 결합반지름보다 크다.
ㄴ. 비활성기체는 반데르발스 반지름만 결정할 수 있다.
ㄷ. 같은 족에서는 원자번호가 증가할수록 반데르발스 반지름이 커진다.
원자반지름
1. 같은 주기에서 원자번호가 증가할수록 감소한다.
원자번호가 증가함에 따라 원자핵의 양전하가 증가하여 원자껍질에 있는 전자들에 대한
인력이 증가하므로 원자반경이 감소된다.
2. 같은 족에서 원자번호가 증가할수록 증가한다.
원자핵의 양전하가 최외각전자에 미치는 정전기적인력은 바깥쪽껍질과 핵사이에 있는
전자에 의하여 내부전자의 가로막기를 받게된다. 이 결과, 각 원자의 최외각전자는
원자핵에 대해서 모두 비슷한 인력을 갖게 된다. 따라서 원자의 크기는 전자가 채워져
있는 전자껍질의 수에 의해서 결정된다.
3. 금속이온과 비금속이온의 크기
금속인 Na이 전자를 잃고 Na+이 되면, 그 크기가 원소보다 작아진다.
이것은 원자핵의 양전하 11개가 10개의 전자를 끌어당기므로 전자가 핵에 더 끌리기 때문이다.
Cl가 전자를 얻어 Cl-이 되면, 이온의 크기가 원자보다 더 커진다.
이것은 원자핵의 양전하수보다 전자껍질에 전자가 더 많아지기 때문에 전자간에 반발이 일어나
궤도가 확장되기 때문이다.
원자나 이온에서 전자수가 같은면 핵의 전하량이 클수록 반지름이 작아진다.
원자반지름크기 : F- > Ne > Na+ > Mg2+
★산화력 : 같은주기에서 원자번호가 증가할수록, 같은족에서 원자번호가 감소할수록 산화력이 커진다.
★환원력 : 같은주기에서 원자번호가 감소할수록, 같은족에서 원자번호가 증가할수록 환원력이 커진다.
금속성이 커질수록 |
비금속성이 커질수록 |
원자반지름이 커진다. 환원력이 증가한다.(자신은 산화) 이온화에너지가 감소한다. 전자친화도가 감소한다. 양이온으로 되기 쉽다. 산화물의 수용액은 염기성이 된다. |
원자반지름이 작아진다. 산화력이 증가한다. 이온화에너지가 증가한다. 전자친화도가 증가한다. 음이온으로 되기 쉽다. 산화물의 수용액은 산성이 된다. |
결합의 세기
분자량이 작은 물질에서는 대체로 다음의 관계가 성립한다.
공유결합 > 이온결합 > 금속결합 > 수소결합 > 반데르발스의 힘
* 공유결합 : [비금속원소간] 전자의 공유
* 이온결합 : [금속,비금속원소간] +전하, -전하에 의한 정전기적 인력(쿨롱의 힘).
* 금속결합 : [금속원소간] 금속의 양이온과 자유전자에 의한 정전기적 인력
* 수소결합 : [수소화합물분자간] 전기음성도가 큰 F,O,N의 수소화합물에서의 분자간의 결합력
* 반데르발스의 힘 : [분자간] 분산력이나 이중극자의 힘과 같은 분자사이에 작용하는 힘
산의 세기
1. 결합에너지가 작을수록 크다 :
결합에너지크기 : HI < HBr < HCl < HF
산의 세기 : HI > HBr > HCl > HF
동족원소의 수소화물의 산도는 중심원자의 크기가 클수록 크다
산의 세기 : H2Te > H2Se > H2S > H2O
2. 전기음성도차가 클수록 크다
HF > H2O > NH3 > CH4
HCl > H2S > PH3
3. 산소산의 세기는 중심원자의 전기음성도가 클수록, 산분자에서 말단O원자의 수가 많을수록 크다.
HClO > HBrO > HIO
HClO4 > HClO3 > HClO2 > HClO
4. 유발효과가 클수록 크다 : 작용기의 산으로 작용할 H+이온과의 거리가 가까울수록 크다.
첫댓글 표에서 덧 붙여서 설명하자면 금속원소는 주기율표상에 왼쪽에 위치 되어 있으며 열,전기전도성이 크다.녹는점,끓는점이 높다. 전성,연성이 좋다. 광택 유(자쥬전자의활동) 반면에 비금속 원소는 주기율표 오른쪽에 위치하며 열,전기전도성이 매우작다.녹는점 끓는점이 낮다. 전성,연성이 나쁘다 광택
금속원소중 대부분 상온에서 대부분 고체 이지만 (Hg은 액체), 비금속원소중 대부분 기체,고체 (Br2은 액체)
전자친화도란 중선원자로부터 (전자를 얻어서=)음이온을 생성하는 과정이고, 반면에 이온화에너지는 중성원자로부터 (전자를 잃음으로써) 양이온을 생성하는 과정임에 유의하자.
하지만, 주기가 클수록 이온화에너지 ,전기음성도 증가 족이 클수록 이온화에너지 전기음성도 감소.
하늘색님 좋은 말씀 감사합니다. 모두 맞는 말씀입니다. 다만, "주기가 클수록 이온화에너지 ,전기음성도 증가 족이 클수록 이온화에너지 전기음성도 감소" → 이 부분은 다소 오해의 소지가 있어 보여 다시 적어봅니다.
"같은 주기에서 원자번호가 클수록 이온화에너지, 전기음성도 증가 / 같은 족에서 원자번호가 클수록 이온화에너지, 전기음성도 감소"입니다.
아 맞아요... 잘못 쓴거 같습니다.. ^^ 고맙습니다.