[스크랩] 주기율 표
주기율표
주기율표는 원소를 주기율에 따라 배열한 표로 간단하게 주기표라고도 한다. 주기율표는 100여종의 원소를 일목요연하게 분류할 수 있으며, 주기율표의 위치에 따라 원소의 원자가 전자수나 화학적 성질을 짐작할 수 있어 매우 편리하고 유용하다.
현재 사용되는 주기율표는 장주기형 주기율표이다.
단주기형 주기율표에서는 2를 주기로 하는 제 1 주기를 제외하고는 8을 기본 주기로 하는데, 제 2, 제, 3 주기에서는 1족에서 7족까지와 0족의 8개 족으로 이루어지고, 제 4 주기부터는 3개의 원소를 1묶음으로 하는 8족이 있어 역시 8개의 족으로 이루어집니다. 단주기형에서 분류는 0족에서 8족까지를 취하면서 각 족을 A와 B의 분족으로 나누고 있다. 주기율표 중에서 같은 족에 속하는 원소는 서로 비슷한 성질을 가지며 비슷한 성질의 화합물을 만든다. 그래서 각 족을 묶어서 특징이 있는 명칭, 예를 들면 1A족을 알칼리금속, 2A을 알칼리토금속 등으로 부르기도 한다. 또 각 분족 중 3A, 4A, 5A, 6A, 7A, 8, 1B족을 종합해서 전이원소라 하고(여기에 2B족을 추가하기도 함) 그 이외의 원소를 전형원소라고 한다. 단주기에서 1족부터 7족까지의 전형원소가 되는 분족을 주족(主族)이라 하고 전이원소를 부족(副族)이라고 하여 구별하기도 한다.
장주기형 주기율표에서는 제 2, 제 3 주기는 단주기형과 같이 8이지만 제 4 주기부터는 16의 주기를 기본으로 한다. 장주기형 주기율표에서는 일반적으로 왼쪽으로 갈수록 또는 아래로 갈수록 전기양성이 되고(금속성이 증가), 오른쪽과 위로 갈수록 전기음성이 된다(비금속성이 증가). 이러한 경향은 매우 뚜렷하며 주기율표의 왼쪽 위에서 오른쪽 아래로 사선을 그으면 거의 왼쪽 아래에 금속이, 오른쪽 위에 비금속이 오게 된다. 그리고 그 중간에 오는 원소(Ge·As·Te·Po 등)는 비금속과 금속의 중간성질을 갖고 있어 반금속이라고 하기도 한다.
주기율표의 역사
역사적으로 주기율이 서서히 형성되어갈 때 주기율표도 그 형상을 이루기 시작했다. 프랑스의 A.E.B. 샹쿠르투아의 <땅의 나사>는 원소를 원자량의 순으로 배열하였고 유사원소가 동일선상에 오는 것을 지적하고 있으며 영국의 J.A.R. 뉴런즈의 음계율표(옥타브의 법칙)는 주기율표의 선구라고 할 수 있다. 뉴런즈는 1865년 음계율표를 만들었는데, 이 표는 원소를 분류하였다는 점과 원자에 번호를 붙였다는 점에서 중요한 의미를 가진다. 그러나 이 생각은 당시 영국의 학계에서는 인정받지 못하였다. 또 같은 시기에 영국의 W. 오들링은 원소를 원자량의 순으로 배열하여 표를 만들면 횡렬 위에 인접한 원자량의 차가 매우 일치한다는 사실을 지적하고 이 표의 의미를 강조하였다. 이것들은 모두 일종의 주기율표라고 할 수 있지만 일반적으로 인정되지는 않았다. 이러한 때에 러시아의 D.I. 멘델레예프가 매우 분명한 의미를 지닌 주기율표를 발표하였다. 그는 1869년 3월 주기율표에 대한 최초의 논문을 발표하였는데 그 논문의 내용은 다음과 같다. ①원소들을 원자량 크기의 순으로 배열하면 여러 성질의 주기성이 확실히 나타난다. ②화학적 움직임이 비슷한 원소(Os, Ir, Pt 등)는 서로 원자량이 비슷하거나 또는 똑같이 원자량이 증가하고 있다(K, Rb, Cs 등). ③원자량 증가순으로 원소를 배열하면 원자가에 대응하고 어느 정도까지는 그들의 화학적 특성의 차이에 대응하는데 이 점은 Li, Be, B, C, N, O, F의 계열에서 볼 수 있고 주기적으로 반복한다. ④자연계에 널리 분포하고 있는 원소는 원자량이 적고 전형적인 원소가 많다.
같은 무렵에 독일의 화학자 I.L. 마이어는 이미 주기율표를 작성하였고 그 중요성을 알고 있었다. 그래서 멘델레예프의 논문을 보자 곧 같은 해에 주기율표에 대한 논문을 작성하고 이듬해인 70년에 발표하였다. 마이어는 논문에서 원자부피의 주기성을 나타내는 원자부피곡선도 발표하였으며 이것은 여러 원소의 성질이 주기적으로 변화하는 것을 보여주는 대표적인 예가 되었다. 마이어의 주기율표는 멘델레예프의 최초의 주기율표의 결점을 보완한 우수한 것이었으며 그의 논문에서 시사받은 멘델레예프는 71년 러시아물리화학회지에 주기율표에 대한 두번째 논문을 발표하였다. 여기에서 그는 최초의 주기율표에서 19족으로 나누었던 것을 8족으로 하고 각 족에 2개씩의 분족을 만들었다. 즉 수소는 별도로 하고 최소의 원자량을 가지는 7원소는 서로 뚜렷한 성질의 차가 있지만 그 이상의 원소는 차례로 최초의 7원소와 비슷하여 이 7원소에 의해 대표되는 족으로 분류하였다. 또한 이것들은 그 족 중에서 분족으로 나눠지고 8족에는 그 7개 속의 어느 것에도 분류되지 않고 그것들을 연결하는 과도적인 원소, 즉 전이원소가 온다고 하였다. 그 결과 당시 갓 발견된 인듐에 대해 녹는점, 비중 및 그 밖의 성질을 예상하였으며 그것이 사실임이 확인되었다. 그리고 더욱 주목할 점은 이미 알려진 원소뿐만 아니라 미지 원소의 존재를 예상한 사실이다. 예를 들면 빈 자리로 되어 있던 붕소, 알루미늄 아래에 오는 에카붕소, 에카알루미늄(eka는 산스크리트로 1의 뜻이며 접두어로서는 <~의 다음>이라는 뜻) 및 규소의 아래인 에카규소의 존재와 이것들의 원자량, 원자부피, 비중 및 그밖의 성질에서 화합물의 성질에 이르기까지 정성적(定性的) 또는 정량적으로 예언하였다. 여기에 멘델레예프의 주기율표의 의의가 있다. 즉 원소의 성질이 그 원자량의 주기함수라는 시각은 그 당시의 많은 학자들에 의해서 순차적으로 완성되었지만 주기율의 본질적 의의를 인정하고 이를 주기율표로 나타내며 여기서 얻어지는 결과를 바르게 해석한 학자는 그가 처음이었다. 미지 원소가 존재한다는 예언은 이후에 실험적으로 증명되어 멘델레예프의 주기율표의 신뢰성을 인정받기에 이르렀다. 1875년 프랑스의 P.E.L. 부아보드랑은 새로운 금속원소 칼륨을 발견했지만 멘델레예프는 그것이 에카알루미늄임을 밝혔다. 이어서 1879년 스칸듐(에카붕소), 86년에 게르마늄(에카규소)이 발견되어 멘델레예프의 예언과 일치하였다. 1894년 영국의 J.W.S. 레일리와 W. 램지에 의한 비활성기체 원소의 발견으로 주기율에 이의가 제기되었지만 램지는 He를 H와 Li의 사이에 놓아 문제를 해결했고, 반대로 주기율표의 성질에서 Ne·Ar·Kr·Xe 등을 발견하여 0족 원소의 존재를 확립하였다. 이 사실은 주기율표의 지위를 더욱 높였고 이때부터는 주기율표를 어떻게 나타내면 그 뜻을 잘 알 수 있느냐는 점에 집중되었다. 그 뒤에 발견된 전자와 스펙트럼에서 원자구조가 논의되었고 또 모즐리의 법칙을 발견함으로써 중요한 것은 원자량이 아니라 원자번호라는 사실이 밝혀져 바른 원자모형도 확립되었다. 또 양자역학의 발전으로 원자구조가 명백해져 현재 사용되는 주기율표가 작성되었다.