어린이과학동아&수학동아 기사

안녕하세요? 정다연 기자입니다. 중 2 과학의 1단원에는 원소이야기가 나옵니다. 탈레스나 아리스토텔레스, 그리고 라부아지에의 물 분해 실험까지…. 여러 학자들의 원소에 대한 생각의 변천사가 드러 납니다. 우리가 원소 파트를 나가면서 외우는 것이 있죠. 

출처:https://sgsg.hankyung.com/article/2018031637101

바로, ’수헬리베붕탄질산플네나마알규인황염아칼칼….’ 주기율표의 원소들 입니다. 이 주기율표의 원소들은 과연 그냥 배치해 논 것 일까요? 한 번 주기율표 속 이야기에 대하여 이야기 해 보겠습니다. 

  우선, 주기율표의 기초적인 것 부터 알아봅시다. 주기율표를 보면 가로줄이 있고, 세로줄이 있습니다. 바로 이것은 각각 주기와 족이란 것인데요, 이것으로 원소를 구분 가능합니다. 주기는 최외각 껍질이 같은 원소가, 족에는 최외각 전자 수가 같은 원소들이 있습니다. 그런데 여기서 최외각이니 전자니 하는 것은 무엇일까요? 원소에는 원자핵과 전자가 있습니다. 원자핵은 양성자로 이루어져 있습니다. 전자는 원자핵의 주변을 자유롭게 운동하는 것이 아닌, 정해진 궤도를 따라서 움직이는 태양 주위를 일정한 궤도로 도는 행성 같은 것입니다. (전자가 진동한다는 의견도 있습니다.) 

 전자의 궤도는 몇몇 개를 합쳐서 ‘전자껍질’ 이란 동그란 구조를 이룹니다. 이 전자껍질은 안에서 부터 K껍질, L껍질, M껍질….. 처럼 알파벳 순서로 이름이 붙입니다. 버스에도 정원이 있듯 이 전자 껍질애도 정원이 있습니다. 각각 2개, 8개, 18개로 정원이 정해져 있습니다. 여기서 가자우밖에 있는 전자 껍질을 ‘최외각’ 이라고 합니다. 이 최외각의 정원이 꽉 찬다면 가장 안정적인 형태가  됩니다. 그러면 제1주기 원소의 최외각은 K껍질, 제2주기 원소의 최외각은 L껍질인 것이죠. 그럼 1족 원소는 최외각의 전자 수가 1개이고, 2족은 2개인 것이죠. 

출처:https://luvlyday.tistory.com/125

 그럼, 주기율표 속 1족 알칼리 금속, 4족 원소, 8족 비활성 기체, 3~12족 전이 원소에 대하여 간략히 설명을 하겠습니다. 1족 알칼리 금속은 최외각에 전자 수가 1개입니다. K껍질은 정원이 2개, L껍질은 정원이 8개, M껍질은 정원이 18개 이다고 설명을 하였는데요, 그럼 2주기(1주기 수소는 기체이여서 알칼리 금속에서 제외합니다)에서 8주기로 갈 수록 정원의 빈자리가 1개, 7개, 17개로 점점 늘어나니 반응성이 점점 강해질 것이죠. 그러기에 1족 알칼리 금속은 물과도 반응을 일으킵니다. 그반응성은 리튬에서 프랑슘으로 갈 수록 반응성이 점점 높아집니다. 그래서 알칼리족 원소의 실험에서는 물에 닿자 세슘은 페트리접시가 깨지는 정도의 위력을 볼 수 있습니다. 프랑슘은 공기 중에서도 너무 잘 반응하여서 반감기가 고작 20분(!) 정도라고 합니다. 

출처: http://wiki.hash.kr/index.php/%EC%A0%84%EC%9D%B4%EA%B8%88%EC%86%8D

3~12족 원소들은 ’전이 원소‘ 라고 합니다. 보통의 원소들은 족끼리 성질이 비슷한데, 이 전이 원소들은 주기끼리 비슷합니다.

4족 원소들은 (3에서 11족 원소들은 묶음) 다른 원소들과 결합할 수 있는 ’손‘이 많습니다. 예를 들어 블록에 칸이 많으면 많을수록 더 많은 블록들과 결합할 수 있듯, 원소들도 손이 많으면 결합하기 쉽습니다. 4족에는 탄소와 규소 등이 있는데, 탄소는 유기물을 형성하는 것으로 유명하죠.

주기율표 세로줄에는 마지막 족인 8족, 희가스들이 있습니다. 이 희가스들은 최와각이 꽉 차있는데요, 과일이 속이 꽉 차면 충격에도 강하고, 젠가도 속이 꽉차면 잘 안 넘어가듯, 원소들도 최외각이 꽉 차 있으면 매우 안정적인 형태가 됩니다. 그래서 8족 희가스들은 1족 알칼리족이랑 거의 정잔대의 성질을 지녔습니다.

이번 기사에서는 주기율표에 관해 다뤘는데요, 유익한 기사가 되었길 바랍니다.

이상으로 정다연 기자였습니다.