주기율표

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멘델레예프(D. Mendeleev: 1834~1907)_ 러시아의 화학자로서 주기율표를 고안하였다.

원소들의 계열

러시아의 화학자 멘델레예프(D. Mendeleev)는 당시까지 알려져 있던 원자들을 원자량에 따라 배열하면 원자의 성질에서 주기성이 나타나는 것을 이용하여 지금의 것과 매우 유사한 주기율표를 만들었다.

주기율표(periodic table)는 아래에서 보인 것처럼 성질이 비슷한 계열을 세로로 묶여있어 이것이 족(group)이다. 이들은 아래 그림에서 IA, IIA, IIIA, ..., VIIIA 등으로 나타낸 8개가 있고, 그 사이에 IIB 등으로 나타낸 전이원소(transition element)들이 있다. (1족부터 18족까지에 이르는 새로운 장주기형의 표현도 있다)

이들 중 아래 그림에서 IA라 하는 H, Li, Na, K 등 보통 '1족'이라 하는 원자는 수소를 제외하고는 모두 낮은 녹는점을 가졌고, 화학적으로 활성이 매우 큰 금속으로 이를 알칼리족(alkali group)이라 한다. 또한 VIIIA인 헬륨(helium: He), 네온(neon: Ne), 아르곤(Argon: Ar) 등의 '8족'은 화학적인 반응성이 낮아서 불활성 기체(inert gas)라 하고, 반면에 VIIA는 '7족'으로서 활성이 큰 기체를 이루어 할로겐족(halogen group)이라 한다. 한편 IIB등 B로 나타낸 여러 족으로 되어 있는 원소들은 대부분 녹는점이 높고, 화학적인 성질들이 닮아 있는 등 족의 분류와 관계없어 통칭 전이원소라 하는 것이다.

한편 아래 표에서 가로줄의 서로 인접한 원자번호의 원자들을 주기(period)라고 하고, 이를 왼편에 1 ~ 7로 표기하였다. 실제로 같은 주기의 원자들은 공통의 껍질을 가지고 있긴 하지만 화학적인 성질이 유사한 점은 거의 없어서 족보다는 덜 중요하게 취급한다.

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주기율표의 예_ 미국표준기술연구소 NIST에서 제공하는 주기율표이다. 여기서 각 족을 A 아족과 B 아족의 16개 족으로 나타내었고, 아울러 1 ~ 18 개의 장주기형의 표시도 병행하고 있다. (2018년 7월)

모든 원자는 양자역학적인 질서로 체계화 되어 있다!

위 주기율표를 살펴보면 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32 등의 주기성을 가지고 나타난다는 것을 알 수 있다. 이는

$n=1$ 에 2,

$n=2$ 에 8,

$n=3$ 에 18,

$n=4$ 에 32 개의 전자가 각각 들어갈 수 있다는 원자의 양자화 규칙과 강하게 관련되어 있다는 것을 알 수 있다.