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8.1:

μ›μ†Œμ˜ 주기율적 λΆ„λ₯˜

JoVE Core
Chemistry
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JoVE Core Chemistry
Periodic Classification of the Elements

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μ›μžμ˜ κ°€μž₯ λ°”κΉ₯μͺ½ κ»μ§ˆμ„ μ°¨μ§€ν•˜κ³  μžˆλŠ” μ „μžλŠ” μ›μžκ°€ μ „μžμΈ λ°˜λ©΄μ— λ‚΄λΆ€ μ£Ό μ—λ„ˆμ§€ μ€€μœ„λ₯Ό μ°¨μ§€ν•˜κ³  μžˆλŠ” μ „μžλŠ” 쀑심 μ „μžμž…λ‹ˆλ‹€. λ‚˜νŠΈλ₯¨ μ›μžλŠ” λ„€μ˜¨κ³Ό 3s1 μ „μž 배치λ₯Ό κ°€μ§€λŠ”λ° μ„Έ 가지 μ£Ό μ—λ„ˆμ§€ μ€€μœ„λ₯Ό κ°€μ§‘λ‹ˆλ‹€. μ™„μ „νžˆ μ±„μ›Œμ§„ λ‚΄λΆ€ μ£Ό μ—λ„ˆμ§€ μ€€μœ„λŠ” ν—¬λ₯¨ 2s2 2p6의 배치λ₯Ό κ°€μ§€λ―€λ‘œ 10개의 쀑심뢀 μ „μžκ°€ 있고 κ·Έ λ‹€μŒμ— μ„Έ 번째 κ»μ§ˆμ— λ‚˜λ¨Έμ§€ 1개의 μ „μžκ°€ μžˆμŒμ„ λ‚˜νƒ€λƒ…λ‹ˆλ‹€.κ·ΈλŸ¬λ―€λ‘œ λ‚˜νŠΈλ₯¨μ€ ν•˜λ‚˜μ˜ μ›μžκ°€ μ „μžλ₯Ό 가지고 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€. λ§ˆμ°¬κ°€μ§€λ‘œ μ—Όμ†ŒλŠ” 10개의 핡심뢀 μ „μžμ™€ 7개의 μ›μžκ°€ μ „μžλ₯Ό 가지고 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€. μ›μžκ°€ μ „μžλŠ” ν•΅μ—μ„œ κ°€μž₯ 멀리 λ–¨μ–΄μ Έ 있으며 κ°€μž₯ λŠμŠ¨ν•˜κ²Œ μœ μ§€λ©λ‹ˆλ‹€.λ”°λΌμ„œ, μ›μžκ°€ μ „μžλŠ” μ‰½κ²Œ μžƒκ±°λ‚˜ 곡유되기 μ‰¬μš°λ©° ν™”ν•™ κ²°ν•©μ—μ„œ μ€‘μš”ν•œ 역할을 ν•©λ‹ˆλ‹€. μ›μžκ°€ μ „μžμ˜ μˆ˜κ°€ 같은 μ›μ†Œλ“€μ€ ν˜„λŒ€μ˜ μ£ΌκΈ°μœ¨ν‘œμ˜ λ°°μ—΄μ—μ„œ λ³Ό 수 μžˆλ“―μ΄ λΉ„μŠ·ν•œ 화학적 μ„±μ§ˆμ„ λ‚˜νƒ€λƒ…λ‹ˆλ‹€. μ „ν˜• μ›μ†Œμ˜ 경우, 문자 κ·Έλ£Ή λ²ˆν˜ΈλŠ” μ›μžκ°€ μ „μž μˆ˜μ™€ κ°™κ³  ν–‰ λ²ˆν˜ΈλŠ” ν•΄λ‹Ή μ›μ†Œμ˜ κ°€μž₯ 높은 μ£Ό μ–‘μžμˆ˜μ™€ κ°™μŠ΅λ‹ˆλ‹€.그룹의 맀 μ›μ†ŒλŠ” 결합을 μœ„ν•œ λ™μΌν•œ 수의 μ „μžλ₯Ό 가지고 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€. κ·Έλ£Ή μ•„λž˜λ‘œ λ‚΄λ €κ°€λ©΄μ„œ μ£Ό μ–‘μžμˆ˜λŠ” ν•˜λ‚˜μ”© μ¦κ°€ν•˜λŠ” λ°˜λ©΄μ— μ›μžκ°€ μ „μžμ˜ μˆ˜λŠ” κ·ΈλŒ€λ‘œ μœ μ§€λ©λ‹ˆλ‹€. μ£ΌκΈ°μœ¨ν‘œμ˜ μ™Όμͺ½ 끝에 μžˆλŠ” 두 개의 열은 s-ꡬ역을 κ΅¬μ„±ν•©λ‹ˆλ‹€.μ΄λŸ¬ν•œ μ›μ†Œλ“€μ˜ 경우 λ§ˆμ§€λ§‰ μ „μžλŠ” s-κΆ€λ„λ‘œ λ“€μ–΄κ°‘λ‹ˆλ‹€. μˆ˜μ†Œλ₯Ό μ œμ™Έν•œ κ·Έλ£Ή 1의 μ›μ†ŒλŠ” μ•ŒμΉΌλ¦¬ κΈˆμ†μœΌλ‘œ 뢈리우며 μ›μžκ°€ μ „μžκ°€ ν•œ 개뿐 μ΄μ–΄μ„œ 높은 λ°˜μ‘μ„±μ„ λ‚˜νƒ€λƒ…λ‹ˆλ‹€. κ·Έλ£Ή 2 μ›μ†ŒλŠ” μ›μžκ°€ κ»μ§ˆμ— 두 개의 μ „μžκ°€ μžˆλŠ” μ•ŒμΉΌλ¦¬ ν† κΈˆμ†μž…λ‹ˆλ‹€.였λ₯Έμͺ½ 끝에 μžˆλŠ” μ—¬μ„― 개의 열은 p-ꡬ역을 ν˜•μ„±ν•©λ‹ˆλ‹€. 이 μ›μ†Œλ“€μ˜ μ›μžκ°€ 껍질이 s-ꢀ도λ₯Ό μ™„μ „νžˆ μ°¨μ§€ν–ˆκ³  λ§ˆμ§€λ§‰ μ „μžκ°€ p-κΆ€λ„λ‘œ λ“€μ–΄κ°‘λ‹ˆλ‹€. κ·Έλ£Ή 3 AλΆ€ν„° κ·Έλ£Ή 8 AκΉŒμ§€, p κΆ€λ„μ—μ„œμ˜ μ „μžμ˜ μˆ˜λŠ” ν•˜λ‚˜μ”© μ¦κ°€ν•©λ‹ˆλ‹€.λΉ„ν™œμ„± κΈ°μ²΄λŠ”8개의 μ›μžκ°€ μ „μžλ₯Ό κ°€μ§€λŠ”λ° ν—¬λ₯¨μ€ μ˜ˆμ™Έμž…λ‹ˆλ‹€. sꡬ역에 μ†ν•˜λŠ” ν—¬λ₯¨μ€ 2개의 μ›μžκ°€ μ „μžλ§Œ 가지고 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€. d-ꡬ역은 s와 p-ꡬ역 사이에 μžˆλŠ” 10개의 μ—΄λ‘œ κ΅¬μ„±λ©λ‹ˆλ‹€.이 μ›μ†Œλ“€μ„ 전이 κΈˆμ†μ΄λΌκ³  ν•©λ‹ˆλ‹€. λ§ˆμ§€λ§‰ μ „μžλŠ” κΈ°λ³Έ 껍질 번호의 d-κΆ€λ„λ‘œ ν–‰ λ²ˆν˜Έλ³΄λ‹€ ν•˜λ‚˜ 적게 λ“€μ–΄κ°‘λ‹ˆλ‹€. λ„€ 번째 ν–‰μ—μ„œ 3-ꢀ도가가 μ±„μ›Œμ§€κ³ , λ‹€μ„― 번째 ν–‰μ—μ„œ λ„€ 개의 d-ꢀ도가 μ±„μ›Œμ§‘λ‹ˆλ‹€.λ‚΄λΆ€ 전이 μ›μ†ŒλŠ” f-ꡬ역을 κ΅¬μ„±ν•˜λ©° λ§ˆμ§€λ§‰ μ „μžλŠ” f-ꢀ도에 λ“€μ–΄κ°‘λ‹ˆλ‹€. 맀 ν–‰μ—μ„œ μ±„μ›Œμ§€λŠ” f-κΆ€λ„μ˜ μ£Ό μ–‘μžμˆ˜λŠ” ν–‰ λ²ˆν˜Έλ³΄λ‹€ 2만큼 μž‘μŠ΅λ‹ˆλ‹€. μ—¬μ„― 번째 ν–‰μ—μ„œ λ„€ 개의 f-ꢀ도가 μ±„μ›Œμ§€κ³ , 일곱 번째 μ—΄μ—μ„œ λ‹€μ„― 개의 f-ꢀ도가 μ±„μ›Œμ§‘λ‹ˆλ‹€.λ‚΄λΆ€ 전이 μ›μ†ŒλŠ” λž€νƒ„ 계열과 μ•…ν‹°λ‹ˆλ“œ 계열에 λ°°μ—΄λ˜μ–΄ μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€. 맀 κ΅¬μ—­μ˜ μ—΄ λ²ˆν˜ΈλŠ” κ΅¬μ—­μ˜ λΆ€μ€€μœ„μ—μ„œ λͺ‡ 개의 μ „μžλ₯Ό μ±„μšΈ 수 μžˆλŠ”μ§€λ₯Ό λ‚˜νƒ€λƒ…λ‹ˆλ‹€. s-κ΅¬μ—­μ˜ 두 개 열은 두 개의 μ „μžκ°€ μžˆλŠ” s-ꢀ도와 상관관계가 있으며, p-κ΅¬μ—­μ˜ μ—¬μ„― 개 열은 μ—¬μ„― 개의 μ „μžμ™€ μ„Έ 개의 p-ꢀ도λ₯Ό λ‚˜νƒ€λ‚΄κ³ , d-κ΅¬μ—­μ˜ μ—΄ 개 열은 각각 두 개의 μ „μžμ™€ λ‹€μ„― 개의 d-ꢀ도에 ν•΄λ‹Ήν•©λ‹ˆλ‹€.λ§ˆμ§€λ§‰μœΌλ‘œ, f-ꡬ역은 일곱 개의 f-κΆ€λ„μ˜ μ΅œλŒ€ μš©λŸ‰μ„ λ‚˜νƒ€λ‚΄λŠ” μ—΄ λ„€ 개의 μ—΄λ‘œ κ΅¬μ„±λ©λ‹ˆλ‹€.

8.1:

μ›μ†Œμ˜ 주기율적 λΆ„λ₯˜

주기적인 ν‘œλŠ” λ™μΌν•œ ν™”ν•™ 적 νŠΉμ„±μ„ 가진 μš”μ†Œκ°€ 주기적으둜 μž¬λ°œν•˜λ„λ‘ μ›μž 수λ₯Ό μ¦κ°€μ‹œν‚€λŠ” μ›μžμˆ˜λ₯Ό μ •λ ¬ν•©λ‹ˆλ‹€. κ·Έλ“€μ˜ μ „μž ꡬ성이 ν‘œμ— μΆ”κ°€λ˜λ©΄, 이듀 μš”μ†Œμ˜ μ™ΈλΆ€ μ‰˜μ—μ„œ μœ μ‚¬ν•œ μ „μž κ΅¬μ„±μ˜ 주기적인 재발이 κ΄€μ°°λœλ‹€. 그듀은 μ›μžμ˜ μ™ΈλΆ€ κ»μ§ˆμ— 있기 λ•Œλ¬Έμ—, μ›μž μ „μžλŠ” ν™”ν•™ λ°˜μ‘μ—μ„œ κ°€μž₯ μ€‘μš”ν•œ μ—­ν• μ„ν•œλ‹€. μ™ΈλΆ€ μ „μžλŠ” μ›μžμ—μ„œ μ „μžμ˜ κ°€μž₯ 높은 μ—λ„ˆμ§€λ₯Ό 가지고 있으며 μ½”μ–΄ μ „μžλ³΄λ‹€ 더 μ‰½κ²Œ λΆ„μ‹€λ˜κ±°λ‚˜ κ³΅μœ λ©λ‹ˆλ‹€. Valence μ „μžλŠ” λ˜ν•œ μš”μ†Œμ˜ 일뢀 물리적 νŠΉμ„±μ— 결정적인 인자.

κ°€λ‘œ 행을 기간이라고 ν•©λ‹ˆλ‹€. 기간에 걸쳐, 각 연속 μ†Œμžν•΅μ— μΆ”κ°€ μ–‘μ„±μžμ™€ μ›μž κ»μ§ˆμ— μΆ”κ°€ μ „μžκ°€ μžˆλ‹€. μ„Έλ‘œ 열은 κ·Έλ£Ήμž…λ‹ˆλ‹€. μž„μ˜μ˜ ν•œ κ·Έλ£Ή(λ˜λŠ” 컬럼)의 μ›μ†ŒλŠ” λ™μΌν•œ 수의 μ›μžμ„± μ „μžλ₯Ό 가지고 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€(κ·Έλ¦Ό 1); μ•ŒμΉΌλ¦¬ κΈˆμ† 리튬과 λ‚˜νŠΈλ₯¨μ€ 각각 ν•˜λ‚˜μ˜ μ›μž μ„± μ „μžλ₯Ό 가지고, μ•ŒμΉΌλ¦¬ μ„± 지ꡬ κΈˆμ† 베릴λ₯¨κ³Ό λ§ˆκ·Έλ„€μŠ˜μ€ 각각 두 가지λ₯Ό 가지고 있으며, ν• λ‘œκ² λΆˆμ†Œμ™€ μ—Όμ†Œκ°κ° 7 개의 μ›μž μ„± μ „μžλ₯Ό 가지고 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€. Β μš”μ†Œκ°€ λ°˜μ‘ν•˜λŠ” 방식을 μ •μ˜ν•˜λŠ” 것은 μ›μž μ „μžμ˜ 손싀, 이득 λ˜λŠ” κ³΅μœ μž…λ‹ˆλ‹€. λ™μΌν•œ 그룹의 μ›μ†Œ λ“€ κ°„μ˜ ν™”ν•™ 적 νŠΉμ„±μ˜ μœ μ‚¬μ„±μ€ λ™μΌν•œ 수의 μ›μž μ„± μ „μžλ₯Ό 가지고 있기 λ•Œλ¬Έμ— λ°œμƒν•©λ‹ˆλ‹€.

κ·Έλ“€μ˜ μ›μž ꡬ쑰의 μ–΄λ–€ 아이디어도 μœ νš¨ν•˜κΈ° 훨씬 전에, μ›μ†Œμ˜ 화학적 행동에 κΈ°μ΄ˆν•˜μ—¬ 주기적인 ν‘œκ°€ κ°œλ°œλ˜μ—ˆλ‹€λŠ” 것을 κΈ°μ–΅ν•˜λŠ” 것이 μ€‘μš”ν•©λ‹ˆλ‹€. 이제 주기적인 ν…Œμ΄λΈ”μ˜ 배열이 μ΄ν•΄λ©λ‹ˆλ‹€. μ›μžκ°€ λ™μΌν•œ 수의 μ›μž μ „μžλ₯Ό 가진 μ›μ†ŒλŠ” λ™μΌν•œ 그룹에 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€. κ·Έλ¦Ό 1의 컬러 μ„Ήμ…˜μ€ μ±„μ›Œμ§€λŠ” κΆ€λ„λ‘œ λΆ„λ₯˜λœ μš”μ†Œμ˜ μ„Έ 가지 λ²”μ£Όλ₯Ό 보여 μ€€λ‹€.

Eq1
κ·Έλ¦Ό 1: 주기적인 ν…Œμ΄λΈ”μ˜ 이 버전은 각 μš”μ†Œμ˜ ꡬ성을 λ³΄μ—¬μ€λ‹ˆλ‹€. 각 κ·Έλ£Ή μ•„λž˜λ‘œ ꡬ성이 μ’…μ’… μœ μ‚¬ν•©λ‹ˆλ‹€.

μ£Όμš” κ·Έλ£Ή μš”μ†Œλ₯Ό λŒ€ν‘œ μš”μ†ŒλΌκ³  λ„ν•©λ‹ˆλ‹€. 이듀은 μΆ”κ°€λœ λ§ˆμ§€λ§‰ μ „μžκ°€ 도 1에 νŒŒλž€μƒ‰κ³Ό λΉ¨κ°„μƒ‰μœΌλ‘œ ν‘œμ‹œλœ κ°€μž₯ λ°”κΉ₯μͺ½ κ»μ§ˆμ— μžˆλŠ” s λ˜λŠ” p ꢀ도λ₯Ό μž…λ ₯ν•˜λŠ” μ›μ†Œμž…λ‹ˆλ‹€. 이 λ²”μ£Όμ—λŠ” κΈˆμ†μ΄ μ•„λ‹Œ λͺ¨λ“  μš”μ†ŒλΏλ§Œ μ•„λ‹ˆλΌ κΈˆμ† 및 λ§Žμ€ κΈˆμ†μ΄ ν¬ν•¨λ©λ‹ˆλ‹€. μ£Όμš” κ·Έλ£Ή μš”μ†Œμ˜ μ›μž μ„± μ „μžλŠ” κ°€μž₯ 높은 n λ ˆλ²¨μ„ 가진 μ „μžμž…λ‹ˆλ‹€. 예λ₯Ό λ“€μ–΄, 갈λ₯¨(Ga, μ›μžλ²ˆν˜Έ 31)은 μ „μž ꡬ성 [Ar]4s23d104p1을가지며, μ΄λŠ” 3개의 발렌슀 μ „μž(밑쀄)λ₯Ό ν•¨μœ ν•˜κ³  μžˆλ‹€. μ™„μ „νžˆ μ±„μ›Œμ§„ d κΆ€λ„λŠ” μ›μžμ„±, μ „μžκ°€ μ•„λ‹Œ μ½”μ–΄λ‘œ κ³„μ‚°λ©λ‹ˆλ‹€.

두 개의 맨 μ™Όμͺ½ 열은 s-λΈ”λ‘μœΌλ‘œκ΅¬μ„±λ˜λ©° 6개의 극우 열은 p-blockμ„κ΅¬μ„±ν•©λ‹ˆλ‹€. p-λΈ”λ‘μ˜ 일뢀인 κ³ κ·€ν•œ κ°€μŠ€λŠ” λͺ¨λ‘ ν—¬λ₯¨μ„ μ œμ™Έν•œ 8개의 μ›μžμ„± μ „μžλ₯Ό 가지고 있으며, μ΄λŠ” 2κ°œκ°€ μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€. μ΄λŸ¬ν•œ μš”μ†ŒλŠ” 맀우 μ•ˆμ •μ μ΄κ³  λΉ„ν™œμ„±μ μž…λ‹ˆλ‹€.

전이 μš”μ†Œ λ˜λŠ” 전이 κΈˆμ†: 이듀은 λ§ˆμ§€λ§‰ μ „μžκ°€ D ꢀ도에 λ“€μ–΄κ°€λŠ” κΈˆμ† μ›μ†Œμž…λ‹ˆλ‹€. μ΄λŸ¬ν•œ μ›μ†Œμ—μ„œ 의 μ›μž μ „μž (λ§ˆμ§€λ§‰ κ³ κ·€ν•œ κ°€μŠ€ ꡬ성 ν›„ μΆ”κ°€)λŠ” ns 및(n – 1) d μ „μžλ₯Ό ν¬ν•¨ν•œλ‹€. μ „ν™˜ μš”μ†Œμ˜ 곡식 IUPAC μ •μ˜λŠ” λΆ€λΆ„μ μœΌλ‘œ μ±„μ›Œμ§„ d ꢀ도λ₯Ό 가진 것을 μ§€μ •ν•©λ‹ˆλ‹€. λ”°λΌμ„œ μ™„μ „νžˆ μ±„μ›Œμ§„ ꢀ도(Zn, Cd, Hg, κ·Έλ¦Ό 1의 Cu, Ag 및 Au)κ°€ μžˆλŠ” μš”μ†ŒλŠ” 기술적으둜 μ „ν™˜ μš”μ†Œκ°€ μ•„λ‹™λ‹ˆλ‹€. κ·ΈλŸ¬λ‚˜ 이 μš©μ–΄λŠ” 전체 d 블둝(κ·Έλ¦Ό 1의 λ…Έλž€μƒ‰μœΌλ‘œ 지정)을 μ°Έμ‘°ν•˜λŠ” 데 자주 μ‚¬μš©λ©λ‹ˆλ‹€.

d-블둝은10개의 μ—΄λ‘œ κ΅¬μ„±λ©λ‹ˆλ‹€. 각 행을 μ±„μš°λŠ” d κΆ€λ„μ˜ μ£Ό μ–‘μž μˆ˜λŠ” ν–‰ λ²ˆν˜Έμ—μ„œ 1을 λΊ€ 것과 κ°™μŠ΅λ‹ˆλ‹€. λ„€ 번째 ν–‰μ—μ„œλŠ” 3d ꢀ도가 5μ—΄,4d ꢀ도 μ±„μš°κΈ° λ“±3d ꢀ도λ₯Ό μ±„μ›λ‹ˆλ‹€.

λ‚΄λΆ€ μ „ν™˜ μš”μ†Œ: κ·Έλ¦Ό 1에 λ…Ήμƒ‰μœΌλ‘œ ν‘œμ‹œλ©λ‹ˆλ‹€. λ‚΄λΆ€ 전이 μš”μ†Œμ˜ μ›μž μ‰˜μ€(n – 2)f,(n – 1)d및 ns μ„œλΈŒμ‰˜λ‘œ κ΅¬μ„±λœλ‹€. λ‚΄λΆ€ 전이 μš”μ†ŒλŠ” λ§ˆμ§€λ§‰ μ „μžκ°€ f ꢀ도에 λ“€μ–΄κ°ˆ λ•Œ f-λΈ”λ‘μ„κ΅¬μ„±ν•©λ‹ˆλ‹€. 각 행을 μ±„μš°λŠ” f κΆ€λ„μ˜ μ£Ό μ–‘μž μˆ˜λŠ” ν–‰ 번호 μ—μ„œ 2λ₯Ό λΊ€ 것과 κ°™μŠ΅λ‹ˆλ‹€. μ—¬μ„― 번째 μ€„μ—μ„œ4f ꢀ도가 μ±„μ›Œμ§€κ³  7μ—΄μ—μ„œλŠ”5f ꢀ도가 μ±„μ›Œμ§€κ²Œ λ©λ‹ˆλ‹€. 두 가지 λ‚΄λΆ€ μ „ν™˜ μ‹œλ¦¬μ¦ˆκ°€ μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€.

  1. λž€νƒ„ μ‹œλ¦¬μ¦ˆ: λΌνƒ„λ””λ“œ(La)λ₯Ό 톡해 λ£¨ν…ŒνŠ¬(루)
  2. μ•‘ν‹°λ‹ˆλ“œ μ‹œλ¦¬μ¦ˆ: actinide (Ac) 톡해 법λ₯ (Lr)

λΌνƒ€λŠ„κ³Ό μ•‘ν‹°λŠ„μ€ μ‹œλ¦¬μ¦ˆμ˜ λ‹€λ₯Έ ꡬ성원과 μœ μ‚¬ν•˜κΈ° λ•Œλ¬Έμ— F μ „μžκ°€μ—†λŠ” μ „ν™˜ κΈˆμ†μž„μ—λ„ λΆˆκ΅¬ν•˜κ³  μ‹œλ¦¬μ¦ˆμ˜ 이름을 ν¬ν•¨ν•˜κ³  μ‚¬μš©ν•˜λŠ” 데 μ‚¬μš©λ©λ‹ˆλ‹€.

이 ν…μŠ€νŠΈλŠ” OpenStax ν™”ν•™ 2e, μ„Ήμ…˜ 6.4: μ›μžμ˜ μ „μž κ΅¬μ‘°μ—μ„œ μ±„νƒλ©λ‹ˆλ‹€.