주기율표는 원자 수에 의해 배열 된 화학 요소의 표 배열입니다. 주기성 테이블이 배열 된 열 및 행은 요소의 구조, 전자 구성 및 화학적 특성의 반복 경향을 반영하기위한 것입니다.
주기율표는 일반적인 물질의 기본 구성 요소에 대한 우리의 지식과 그들의 행동이 그들의 핵 및 전자 구조와 어떻게 관련되어 있는지에 대한 시각적 표현입니다. 주기율표의 구성은 동일한 행 또는 열의 요소 간의 유사성을 설명하고 발견되지 않은 요소의 특성을 예측하는 데 사용될 수 있습니다. 오늘날, 주기율표에는 118 개의 고유 한 화학 요소가 있으며 그 중 94 개는 지구에서 자연스럽게 발생합니다. 나머지 24는 실험실에서만 생산 된 합성 요소입니다.
주기율표의 기본 개요
가장 기본적인 구조에서 주기율표의 요소는 원자 수가 증가하는 것에 따라 순차적으로 배열됩니다. 원자 번호는 해당 요소의 원자에서 양성자 수에 해당합니다. 예를 들어, 수소는 원자 수가 1이고 따라서 수소 원자는 1 개의 양성자를 갖는다. 양성자 수는 요소의 신원을 결정하므로 각 요소의 원자 번호는 고유합니다. 대부분의 원소에는 동위 원소, 중성자의 양이 다른 원자가 있습니다. 동위 원소는 모두 양성자 수에 따라 동일한 요소로 분류됩니다.
테이블의 각 사각형은 단일 요소에 속합니다. 일반적으로 각 사각형에는 독특한 원자 기호, 원자 번호 및 이름 및 원자 무게와 같은 요소에 대한 정보가 표시됩니다. 다시 말해, 각 정사각형은 해당 요소에 대한 기본 정보의 요약과 같습니다.
요소는 원자 번호에 따라 왼쪽에서 오른쪽으로 순차적으로 배열되며, 다음 요소에 새로운 서브 쉘을 채우는 전자가있을 때 새 행이 형성됩니다. 반복 구조는 요소를 각각 기간과 그룹이라는 행으로 배열합니다.
기간
같은 기간의 각 요소에는 동일한 전자 서브 쉘을 차지하는 원자가 전자가 있습니다. 예를 들어, 기간 4의 모든 요소에는 4 번째 전자 서브 쉘을 채우는 외부 전자가 있습니다. 이 기간의 각 요소는 이전 요소보다 양성자가 하나 더 있습니다. 이 배열의 결과로 단일 기간에 걸쳐 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하면 요소의 속성에주기적인 경향이 있습니다. 기간 1은 가장 작으며 2 개의 원소 (수소 및 헬륨)
로 구성됩니다.일반적으로 왼쪽의 요소는 더 큰 원자 반경, 약한 이온화 에너지 및 더 많은 금속성 특성을 갖습니다. 오른쪽의 요소는 더 높은 전기 음성, 더 작은 원자 반경 및 더 높은 이온화 에너지를 갖는 경향이 있습니다. 이 경향은 각각의 다음 요소에서 양성자 및 전자의 순차적 증가의 결과입니다. 원자가 더 많은 양성자를 얻을 때, 원자의 핵은 주변 전자에서 더 강해져서 원자 반경을 더 많이 제공한다. 전자가 추가 전자 쉘에 서식하기 시작하면 추세가 반복됩니다. 새로운 기간의 시작은 해당 기간의 원자가 이전의 원자와 다른 원자가 껍질을 채우고 있음을 나타냅니다. 기간에 걸친 추세는 알려지지 않은 요소의 특성을 예측하는 데 사용될 수 있습니다. 현재 주기율표에는 7 개의 뚜렷한 기간이 있습니다. 기간 7의 많은 요소는 자연적으로 존재하지 않으며 실험실에서 합성되어야합니다.
그룹
양성자 수와 전자 쉘을 증가시켜 요소를 수평으로 구성한 결과, 요소는 또한 그룹 또는 패밀리라는 수직 열로 배열됩니다. 동일한 그룹의 요소는 유사한 전자 구조를 가지므로 화학적으로 유사한 경향이 있습니다. 예를 들어, Halogens라고 불리는 17 번째 그룹의 요소에는 전자 7 개가있는 원자가 쉘이 있습니다. 결과적으로, 그것들은 모두 매우 전기 음성화적이고 반응성이며 금속과 쉽게 이온 결합을 형성 할 것입니다. 마찬가지로, 때때로 고귀한 가스라고도하는 18 번째 그룹의 요소는 전자 서브 쉘이 완전한 전자 서브 쉘을 가지므로 특징적으로 불활성과 비 반응성이 있습니다.
주기율표에는 18 개의 그룹이 있습니다 (F- 블록의 그룹은 총계에 포함되지 않습니다). 많은 그룹은 그룹 1 Alkali Metals 및 Group 16 Chalcogens와 같은 특정 이름을 가지고 있습니다. 주기율표의 그룹 구조를 통해 다음 기간부터 동일한 그룹에서 알려지지 않은 요소의 화학적 특성을 예측할 수 있습니다.
요소를 그룹화하는 방법
블록
주기율표의 기본 행/열 배열 외에도 요소는 각각 전자 구성의 유사성에 해당하는 별개의 "블록"으로 그룹화 될 수 있습니다. 예를 들어, 테이블의 가장 오른쪽에있는 블록 인 p- 블록의 요소는 p- 궤도 서브 쉘에 원자가 전자가 있습니다. 다른 블록은 원자가 궤도와 관련하여 S, D 및 F라는 이름입니다.
각 블록은 쉘의 마지막 전자가 채워진 서브 쉘에 해당합니다. S 블록에는 그룹 1 알칼리 금속 및 그룹 2 알칼리 지구 금속이 포함되어 있습니다. D- 블록은 대부분의 전이 금속 및 일부 반 세미탈에 해당하는 반면, P- 블록은 질소, 산소, 탄소 및 황과 같은 일반적인 요소에 해당합니다. F- 블록 요소는 란타니 나이드 및 액티 나이드 시리즈, 2 개의 큰 핵 요소에 해당하며, 그 중 다수는 방사능입니다.
금속, 비 메탈 및 메탈 로이드
요소는 종종 화학 및 물리적 특성에 따라 금속, 비금속 및 메탈 로이드의 분류에 따라 그룹화됩니다.
금속 , 이름에서 알 수 있듯이, 캐릭터가 금속성 인 요소입니다. 그들은 연성, 가단성, 열과 전기를 전도하며 반짝이는 광택을 가지고 있으며 양의 이온을 형성하며 다른 금속과 금속 결합을 형성하는 경향이 있습니다. 대부분의 금속은 주기율표에서 왼쪽과 아래쪽으로 발생합니다. 실제로, 주기율표의 대부분의 요소는 금속으로 간주됩니다. 알려진 118 개 요소 중 91 개는 금속으로 분류됩니다.
비 메탈 나머지 요소의 대부분을 구성합니다. 비금속은 백악질 질감을 가지며 부서지기 쉬운 경향이 있고 열과 전기의 열악한 도체, 전기성이 높은 전기성 및 이온화 에너지가 높은 경향이 있습니다. 비금속은 금속 및 기타 비 메탈과 함께 공유 또는 이온 결합을 형성하는 경향이 있습니다. 산소, 탄소, 질소, 인 및 불소와 같은 일반적인 일상 요소의 대부분은 비금속입니다.
메탈 로이드 금속과 비금속 사이의 이상한 중간지면을 차지합니다. 메탈 로이드는 금속성 외관을 가지고 있으며 전기의 괜찮은 도체이지만 금속만큼 부서지기 쉽지 않습니다. 일반적으로 메탈 로이드는 금속과 비금속 사이의 특성을 가지고 있습니다. 일반적으로 인식되는 6 개의 금속성은 붕소, 실리콘, 게르마늄, 비소, 안티몬 및 텔 루륨입니다. 때때로 화학자는 목적에 따라 셀레늄 또는 알루미늄을 메탈 로이드로 포함합니다.
테이블을 가로 지르는 트렌드
주기율표의 반복 구조는 요소의 물리적 및 화학적 특성에서 반복적 인 경향을 개요합니다. 예를 들어, 테이블 왼쪽의 요소는 더 금속성 특성을 가진 경향이있는 반면 오른쪽의 요소는 더 금속적인 특성을 가지고 있습니다. 오른쪽의 요소는 이온화 에너지가 높고 전기성이 높은 경향이 있습니다. 이러한 반복 경향은 핵의 크기의 순차적 증가와 원자가 전자 쉘을 채우는주기적인 방법으로 인한 것입니다. 이러한 추세에 대한 지식은 알려지지 않은 요소의 특성을 예측하는 데 사용될 수 있습니다.
그러나 트렌드 면제의 정확도는 주기율표가 높을수록 더 높습니다. 플루토늄 위의 모든 요소 (원자 번호 94)는 합성 적으로 생산되며 자연에서 발생하지 않습니다. 이러한 합성 요소는 대규모 원자 핵으로 인해 테이블의 트렌드에 반대하는 놀라운 특성을 가질 수 있습니다.
주기성 테이블의 역사
현대 화학의 출현 이전에 자연 철학자들은 물질에 대한 아리스토텔레스의 견해를 구독했습니다. 일상 경험의 모든 대상은 다양한 비율 로이 4 개의 기본 요소의 조합이라고 생각되었다. 세부 사항은 잘못되었지만 아리스토텔레스 이론은 하나의 중요한 개념을 올바르게 얻었습니다. 모든 문제는 서로 다른 비율로 존재하는 기본 엔티티로 구성됩니다. 고대에 자연 주의자들은 수은과 인과 같은 많은 독특한 요소를 발견했지만 진정한 화학적 특성을 무시했습니다.
Antoine Lavoisier는 18 세기가 되어서야 화학 요소에 대한 현대적인 이해를 화학 반응에서 역할을하는 근본적인 종류의 물질로 도입했습니다. Lavoisier의 초기 요소 식별에는 산소, 수소 수은, 황 및 아연과 같은 오늘날 수용되는 많은 사람들이 포함되었습니다.
우리가 오늘 이해하는주기적인 테이블은 1869 년 러시아 화학자 Dmitri Mendeleev에 의해 처음으로 그 형태를 주어졌습니다. Mendeleev는 원자력으로 알려진 요소를 배열 할 수있는 훌륭한 통찰력을 가졌으며 관찰 된 화학적 특성이 반복되기 시작할 때마다 새로운 행을 만들었습니다. Mendeleev는 또한 아직 발견되지 않은 요소를 위해“빈”공간을 그의 테이블에 남겼습니다.
Mendeleev의 체계적인 조직 스키마는 기본 원자 구조에 대한 지식이 부족하더라도 당시 무너진 요소의 특성을 예측할 수있었습니다. 그는 요소의 반복적 인 관찰 가능한 특성을 단순히 관찰함으로써 나중에 현대 원자 이론의 출현과 양성자, 전자 및 중성자의 발견에 의해 입증되고 설명 된 조직 스키마를 만들었습니다.
