주기율표 원소 총정리

원소를 원자번호와 화학적 성질에 따라 배열한 표. 주기표라고도 합니다. 원소를 일정한 주기에 따라 배열함으로써 원소 간 유사성의 규칙을 찾아내고, 이를 통해 미발견 원소의 가능성과 성질도 추정할 수 있도록 한 도표입니다. 19세기 후반 러시아의 드미트리 멘델레예프가 원자량 기반의 주기율표를 고안했고, 20세기 초 영국의 헨리 모즐리가 양성자 수에 따라 화학적 성질이 달라짐을 발견, 주기율표에 반영하여 현대의 주기율표를 제안했습니다. 아래에서 주기율표에 대해 자세히 알아보겠습니다.

주기율표 역사

원소에 대한 여러 속성을 발견하는 가운데, 일정한 주기가 반복되는 현상이 독일의 요한 볼프강 되베라이너, 프랑스의 상쿠르투아 등 많은 학자들에 의해 관찰되었습니다.

되베라이너는는 어떤 세 가지 원소로 이루어진 그룹 중 리튬(3):나트륨(11):칼륨(19), 칼슘(20):스트론튬(38):바륨(56)과 같이 첫번째와 세번째 원자량의 합을 반으로 나누면 가운데 원소의 원자량과 같거나 비슷해진다는 것을 발견하고, 이를 "3쌍의 원소"라고 불렀습니다.

상쿠르두아는 원소를 원자량의 순으로 배열했을 때 비슷한 성격을 가진 원소가 같은 위치에 나타나는 현상이 있음을 발견했습니다. 영국의 존 뉴랜즈는 원자량의 순으로 배열하는 방법을 고안했고, 8자리마다 유사한 성질의 원소가 나타나는 것을 발견했습니다.

멘델레예프는 뉴랜즈의 방법에 따라 원자량 순으로 나열하여 되베라이너의 규칙이 잘 적용되며, 주기를 반복했을 때 유사한 현상이 나타난다는 것을 발견했습니다. 

그는 원소들을 원자량의 크기 순으로 배열하면 여러 성질이 주기성을 갖고 확실하게 나타난다는 점, 화학적 움직임이 비슷한 원소는 원자량이 비슷하거나 증가한다는 점, 원자량 증가순으로 원소를 배열하면 화학적 특성의 차와 대응된다는 점 등을 지적했습니다.

 같은 시기 독일의 화학자 마이어도 주기율표를 만들었는데, 마이어와 멘델레예프는 서로 영향을 주고 받으면서 선의의 경쟁을 펼치게 되었습니다.

멘델레예프는 자극을 받아 더욱 정밀하게 만든 주기율표를 바탕으로 그때까지 아직 발견되지 않은 원소(게르마늄이 유명하다)의 성질을 대부분 정확하게 예측하여 후일 사람들을 놀라게 했습니다. 

영국의 물리학자 모즐리는 X선의 파장을 연구하면서 양성자 수에 따라 원소의 화학적 성질이 달라진다는 것을 알게 되었습니다. 

그는 이것을 멘델레예프 주기율표를 개량하는 데 적용했는데, 가장 큰 변화는 배열의 순서를 원자량이 아닌 원자번호에 따라 정한 것이었습니다. 이렇게 개량된 주기율표가 현대의 주기율표에 가장 가까운 모델이 되었습니다.

주기율표 내용

주기율표는 주기율을 기준으로 원소를 원자번호 순으로 배열한 것입니다. 배열 가운데 화학적 성질이 비슷한 원소들을 세로로 나란히 배열합니다. 이에 따라 주기율표의 가로로 된 한 행은 18개의 칸으로 이루어지며, 세로로 된 주기는 7개로 이루어집니다.

 이럴때 가로로 된 번호를 '족'이라고 하고, 세로로 된 번호는 주기라고 합니다. 가로로 된 구분에는 금속 원소가 왼쪽, 비금속 원소가 오른쪽에 배열됩니다. 색깔에도 의미가 있어, 검은 색은 상온에서 고체, 빨간색은 상온에서 액체, 파란색은 상온에서 기체임을 뜻합니다.

이와 같이 같은 족의 원소들은 최외각 전자의 수가 같으므로 화학적 성질이 비슷합니다. 달리 말해, 어떤 원소의 주기가 같으면 그 원소의 성질을 추정할 수 있습니다. 이렇게 주기율이 나타나는 까닭은 원자들의 최외각 전자의 수가 주기적으로 변하기 때문입니다. 

즉 그 주기적인 변화를 표로 정리한 것이 주기율표입니다. 주기율표 가운데 같은 족에 속하는 원소는 서로 비슷한 성질을 가지며 유사한 성질의 화합물을 만듭니다. 그래서 각 족을 묶어서 특징이 있는 명칭으로 부르기도 합니다.

주기율표 종류

주기율표에는 단주기형과 장주기형이 있습니다. 단주기형 주기율표에서는 2를 주기로 하는 제1주기를 제외하고는 8을 기본 주기로 하며 제2·제3주기에서는 1족에서 7족까지와 0족의 8개로 이루어지고 제4주기부터는 3개의 원소를 1묶음으로 한 8족이 있으며 역시 8개의 족으로 이루어졌습니다.

 단주기에서 1족에서 7족까지의 전형원소가 되는 분족을 주족(主族)이라 하고 전이원소를 부족(副族)이라고 하여 구별하기도 합니다.

장주기형 주기율표에서는 제2·제3주기는 단주기형과 같이 8이지만 제4주기부터는 16의 주기를 기본으로 합니다. 장주기형에서도 분류에는 0족에서 8족까지를 취하고, 각 족은 A·B 2개의 분족으로 나누어집니다.

장주기형 주기율표에서는 왼쪽, 그리고 아래쪽으로 갈수록 금속성이 증가하고 전기적으로 양성이 되며, 오른쪽, 그리고 위쪽으로 갈수록 비금속성이 증가하고 전기적으로 음성이 됩니다.

주기율표의 왼쪽 위에서 오른쪽 아래로 사선을 그으면 왼쪽 아래에는 대부분 금속이, 오른쪽 위에는 대부분 비금속이 있음을 알 수 있습니다. 그 사이에는 비금속과 금속의 중간 성질의 원소들인 반금속들이 차지합니다.

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