주기율표

주기율표는 모든 원소를 양성자 수(즉, 원자 번호)의 증가 순서에 따라 배열합니다. 수평 줄은 주라고 하고 수직 기둥은 족이라고 합니다.

몇 가지 핵심 패턴:

• 주를 가로지르면 왼쪽의 금속에서 오른쪽의 비금속으로 원소가 변합니다.
• 원소 번호는 해당 원소가 만드는 이온의 전하를 알려줍니다. I족은 $+1$ 이온, II족은 $+2$ 이온, VII족은 $-1$ 이온을 만듭니다.
• 같은 족에 속한 원소는 유사한 화학적 성질을 가집니다. 이는 외殻 전자 수(즉, 동일한 외각 전자 배치)가 같기 때문입니다.

이러한 패턴 때문에 원소의 위치를 통해 그 성질을 예측할 수 있습니다.

I족 원소는 알칼리 금속인 리튬, 나트륨, 칼륨입니다. 이들은 부드러운 금속(칼로 잘 수 있음)입니다.

족 아래로 내려가면 명확한 경향이 나타납니다:

이러한 경향을 통해 다른 I족 원소의 성질을 예측할 수 있습니다. 예를 들어, 칼륨 아래에 위치한 루비디움은 더 높은 반응성을 가지며 융점이 더욱 낮을 것입니다.

물과의 반응 및 관찰 사항

시험에서 가장 자주 묻는 반응입니다. 모든 I족 금속은 물과 반응하여 알칼리(금속 하이드록사이드)와 수소를 생성하는데, 이것이 바로 이들이 알칼리 금속이라 불리는 이유입니다:

"관찰한 것을 설명하라"는 질문은 자체 점수를 가지는 항목이므로, 물 위의 나트륨에 대한 목록을 외우세요:

• 물 위에 떠 있음 - 금속의 밀도가 물보다 작기 때문입니다.
• 구슬 형태로 녹음 - 반응에서 열이 발생하고 금속의 융점이 낮기 때문입니다.
• 표면을 이동함 - 뿜어 나오는 수소 기체가 금속을 밀어내서 움직입니다.
• 기포가 생김(폭발음) -逃아나가는 수소 기체 때문입니다.
• 소모되면서 작아져 사라짐.
• 용액이 알칼리성으로 변하여 유보indicator가 보라색으로 변합니다(이제 pH는 $\text{NaOH}$임).

이 경향은 반응의 격렬함에 따라 나타납니다: 리튬은 일정한 속도로 기포를 내지만 녹지 않으며; 나트륨은 구슬 모양으로 녹아 이동하며; 칼륨은 충분히 빠르게 자신의 수소를 점화시켜 보라색 불꽃을 만듭니다. 피해야 할 두 가지 답변: "수소가 방출된다"는 것은 관측 결과가 아닙니다(보이지 않으므로 기포가 생김이라고 말해야 함), 그리고 금속이 녹는 이유는 "물이 뜨겁기 때문"이 아니라 반응이 발열 반응이기 때문입니다.

VII족 원소는 할로겐: 염소, 브롬 및 요드입니다. 이들은 이원자 비금속입니다(각 분자는 두 개의 원자로 구성되어 있으며, 예를 들면 $\text{Cl}_2$과 같습니다).

상온 상압에서의 외형:

족을 아래로 내려갈수록 밀도는 증가하지만, 반응성은 감소한다 (족 I의 반대 경향).

치환 반응

더 반응성이 큰 할로겐이 용액에서 더 반응성이 작은 할로라이드 이온을 밀어내(치환)낸다. 이를 치환 반응이라고 한다.

예를 들어, 염소는 브롬보다 반응성이 크므로 염소가 브로마륨칼륨에서 브롬을 치환한다:

해설 예제. 염소 수용액을 요오드칼륨 용액에 추가하고, 이후 요오드 수용액을 브로마륨칼륨 용액에 추가한다. 각 경우发生了什么? 할로겐의 반응성은 족 VII를 아래로 내려갈수록 떨어진다: 염소, 브롬, 요오드 순서이다. (a) 염소는 요오드 위에 있으므로 더 반응성이 크고 요오드를 치환한다: $\text{Cl}_2 + 2\text{KI} \rightarrow 2\text{KCl} + \text{I}_2$, 요오드가 방출되면서 용액은 붉은 갈색으로 변한다. (b) 요오드는 브롬 아래에 있으므로 반응성이 작아 치환할 수 없다 — 반응 없음이며 색 변화도 없다. "반응 없음"은 점수를 받는 완전한 답이다: 식을 쓰기 전에 족 내 순서를 반드시 확인하라.

전이 원소들은 주기율표 중간에 있는 금속 그룹이다. 족 I 금속과 비교하면 다음과 같다:

• 높은 밀도를 가집니다;
• 높은 융점을 가집니다;
• 색이 있는 화합물을 만듭니다;
• 원소 및 화합물 모두에서Often 촉매 역할을 합니다.

또한 변동적인 산화수를 가질 수도 있다. 예를 들어, 철은 철(II)과 철(III) 화합물을 모두 형성한다.

족 VIII 비활성 기체는 반응성이 없는 단원자 기체입니다 (분자가 아닌 단일 원자로 존재합니다).

他们已经拥有完整的最外层电子壳，因此不反应。这使它们稳定，所以不需要获得、失去或共享电子。

• 주기율표는 양자수에 따라 정렬됩니다. 같은 족(세로줄)의 원소는 최외殻电子数相同，因此以类似的方式反应；주는 행입니다。
• 족 I(알칼리 금속)은 아래로 내려갈수록 더 반응성이 커지고; 족 VII(할로겐)는 아래로 내려갈수록 적은 반응성을 보입니다 — 반대로 움직이는 경향입니다。
• 더 반응성이 큰 할로겐이 그 염의 용액에서 덜 반응性的 한 것을 치환합니다 — 예를 들어 염소가 브롬을 치환합니다。
• 비활성 기体는 최外Shell满电子而是不反应的。transition elements are hard and dense, form coloured compounds, act as catalysts and have variable oxidation numbers。