주기율표를 한 번에 한 레슨씩 배워 보세요
주기율표가 어떻게 작동하는지를 고등학생과 대학 초년생의 화학 수준에 맞춰 짧고 명확하게 설명한 레슨입니다. 주기율표가 무엇이고 족과 주기가 어떻게 배열되는지부터 시작해, 원자가 전자, 전자 배치, 주기적 경향, 다원자 이온으로 이어집니다. 각 레슨은 인터랙티브 주기율표 화면과 연결되어 있어 개념이 실제로 작동하는 모습을 볼 수 있습니다.
처음부터 배우는 화학
원자에서 화학 반응식까지, 20개의 짧은 레슨으로 이루어진 무료 강좌입니다. 각 레슨은 간단한 질문 세 개로 마무리됩니다.
원자와 원소
모든 것이 무엇으로 이루어져 있는지: 원소, 원자, 그리고 그 안의 입자를 배웁니다. · 레슨 4개
- 1 원소란 무엇일까요? 원소는 한 종류의 원자로만 이루어진 순물질입니다. 화학 반응으로는 더 간단한 물질로 나눌 수 없습니다. 금, 산소, 탄소는 원소이며, 알려진 118개의 원소는 각각 주기율표에 자기 칸이 있습니다.
- 2 원자 내부 원자는 양성자, 중성자, 전자라는 세 종류의 더 작은 입자로 이루어져 있습니다. 양성자와 중성자는 원자핵이라는 작고 무거운 중심에 빽빽이 모여 있고, 전자는 그 주위를 움직입니다. 양성자는 양전하, 전자는 음전하를 띠고 중성자는 전하가 없습니다.
- 3 원자 번호와 질량 원자 번호는 원자 속 양성자의 수이며, 그 원자가 어떤 원소인지 알려 줍니다. 질량수는 양성자와 중성자를 합한 수입니다. 이 두 수만 있으면 모든 입자의 수를 셀 수 있습니다. 양성자와 전자의 수는 모두 원자 번호와 같고, 중성자의 수는 질량수에서 원자 번호를 뺀 값입니다.
- 4 동위 원소란 무엇일까요? 동위 원소는 중성자의 수가 서로 다른, 같은 원소의 원자들입니다. 양성자 수가 같으므로 같은 원소이며 거의 똑같이 반응하지만 질량은 다릅니다. 탄소-12와 탄소-14는 탄소의 두 동위 원소입니다.
주기율표 읽기
표가 어떻게 구성되어 있는지: 주기, 족, 계열, 금속과 비금속을 배웁니다. · 레슨 5개
- 5 주기율표란 무엇일까요? 주기율표는 알려진 118개의 화학 원소를 각 원자핵 속 양성자의 수인 원자 번호 순서로 배열한 표입니다. 원소는 주기라고 부르는 행과 족이라고 부르는 열에 놓이며, 화학적 성질이 비슷한 원소들이 같은 열에 늘어서게 됩니다. 이 규칙성 덕분에 원소가 놓인 위치만으로도 많은 것을 예측할 수 있습니다.
- 6 족과 주기 족은 주기율표의 18개 세로 열이고, 주기는 7개의 가로 행입니다. 같은 족의 원소들은 대체로 원자가 전자의 수가 같아서 화학적 성질이 비슷합니다. 같은 주기의 원소들은 전자 껍질의 수가 같고, 성질이 왼쪽에서 오른쪽으로 점차 변합니다.
- 7 금속, 비금속, 준금속 금속은 윤이 나고 펴지는 성질이 있으며 열과 전기를 잘 전달하고 전자를 잃기 쉬운 원소입니다. 비금속은 대개 윤기가 없고 잘 부서지거나 기체이며, 열과 전기를 잘 전달하지 못하고 전자를 얻거나 공유하기 쉽습니다. 준금속은 그 중간의 성질을 가집니다. 주기율표에서 금속은 왼쪽과 가운데를 채우고, 비금속은 오른쪽 위에 있으며, 준금속은 이들을 나누는 지그재그 계단선을 따라 놓여 있습니다.
- 8 원소 계열 원소 계열은 성질이 비슷한 원소들의 모임이며, 대부분의 주기율표는 계열마다 고유한 색을 줍니다. 이 사이트는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이 금속, 전이후 금속, 준금속, 반응성 비금속, 할로젠, 비활성 기체, 란타넘족, 악티늄족의 열 가지 계열을 사용합니다. 각 계열은 색깔과 표에서의 위치로 알아볼 수 있습니다.
- 9 란타넘족과 악티늄족 란타넘족(57–71번 원소)과 악티늄족(89–103번 원소)은 주기율표를 실용적인 너비로 유지하려고 본표 아래의 두 행에 따로 인쇄합니다. 이들은 원래 바륨(56)과 라듐(88) 바로 다음인 6주기와 7주기 안에 속합니다. 제자리에 넣으면 표가 32열로 늘어나 페이지나 화면에 편하게 들어가기에는 너무 넓어집니다.
전자
전자 껍질, 원자가 전자, 전자 배치와 이들이 설명하는 경향을 배웁니다. · 레슨 4개
- 10 전자 껍질 전자 껍질은 원자의 전자가 존재하는 에너지 준위로, 원자핵 주위에 층을 이루어 배열됩니다. 첫 번째 껍질에는 최대 2개, 두 번째 껍질에는 최대 8개가 들어가고, 처음 20개 원소에서는 세 번째 껍질도 8개에서 멈추어 2-8-8 규칙이 나타납니다. 보어 모형은 껍질을 원자핵 주위의 원으로 그리는데, 편리하지만 단순화된 그림입니다.
- 11 원자가 전자란 무엇일까요? 원자가 전자는 원자의 가장 바깥쪽 껍질에 있는 전자로, 화학 결합에 참여하는 전자입니다. 주족 원소에서는 원자가 전자의 수가 족 번호의 끝자리와 같습니다. 16족의 산소는 6개, 17족의 염소는 7개입니다. 원자가 전자는 원소가 어떤 이온을 만들고 결합을 몇 개 만드는지를 결정합니다.
- 12 전자 배치 쓰는 방법 전자 배치는 원자의 전자가 부껍질에 어떻게 배열되어 있는지를 보여 주며, 산소의 1s² 2s² 2p⁴처럼 각 부껍질의 전자 수를 위첨자로 씁니다. 쓰려면 원자 번호에서 전자의 수를 구한 다음, 쌓음 원리의 순서(1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d 등)로 부껍질을 채웁니다. 비활성 기체 약식 표기로 긴 배치를 줄일 수 있고, 크로뮴과 구리 같은 일부 원소는 이 규칙에서 벗어납니다.
- 13 주기성 주기성은 주기율표 전반에서 원소의 성질이 보이는 규칙적인 경향입니다. 한 주기를 왼쪽에서 오른쪽으로 가면 원자 반지름은 대체로 줄어들고 전기 음성도와 이온화 에너지는 커지며, 한 족을 아래로 내려가면 원자 반지름은 커지고 전기 음성도와 이온화 에너지는 작아집니다. 금속성은 반대 방향으로 변하며 표의 왼쪽 아래에서 가장 큽니다.
원소로 하는 화학
이온, 결합, 화학식, 몰, 반응식으로 원소를 결합해 봅니다. · 레슨 7개
- 14 이온과 전하 이온은 전자를 얻거나 잃어서 전하를 띠게 된 원자 또는 원자 집단입니다. 전자를 잃은 원자는 양이온이라고 하는 양전하 이온이 되고, 전자를 얻은 원자는 음이온이라고 하는 음전하 이온이 됩니다. 많은 원소는 족 번호만으로 전하를 예측할 수 있습니다. 1족의 나트륨은 Na⁺를, 17족의 염소는 Cl⁻를 만듭니다.
- 15 다원자 이온이란 무엇일까요? 다원자 이온은 둘 이상의 원자가 결합하여 전체적으로 전하를 띠며, 화합물에서 하나의 단위로 행동하는 원자 집단입니다. 흔한 예로 수산화 이온(OH⁻), 질산 이온(NO₃⁻), 탄산 이온(CO₃²⁻), 황산 이온(SO₄²⁻), 인산 이온(PO₄³⁻), 암모늄 이온(NH₄⁺)이 있습니다. 대부분의 다원자 이온은 음이온이며 산소를 포함하는 것이 많습니다.
- 16 화학 결합 화학 결합은 원소와 화합물에서 원자들을 붙들어 주는 끌어당김입니다. 이온 결합에서는 한 원자가 다른 원자에 전자를 넘겨주어 반대 전하의 이온이 서로 끌어당기고, 공유 결합에서는 원자들이 전자쌍을 공유하며, 금속 결합에서는 금속 원자들이 자유롭게 움직이는 전자의 '바다'를 공유합니다. 어떤 종류가 만들어질지는 주로 원자가 금속인지 비금속인지에 달려 있습니다.
- 17 화학식 읽는 방법 화학식은 원소 기호와 작은 숫자를 사용해 물질에 어떤 원자가 각각 몇 개 들어 있는지를 나타냅니다. 기호 뒤의 작은 숫자인 아래첨자는 그 원소의 원자 수를 세므로, H₂O에는 수소 원자 2개와 산소 원자 1개가 있습니다. 괄호, 계수, 수화물의 점은 몇 가지 규칙을 더하지만, 모두 곱하기나 더하기의 한 종류일 뿐입니다.
- 18 몰이란 무엇일까요? 몰은 '다스'가 12를 뜻하듯이 화학자들이 원자와 분자를 셀 때 쓰는 단위입니다. 1몰에는 입자가 6.022 × 10²³개 들어 있으며, 이 수를 아보가드로 수라고 합니다. 물질 1몰의 질량을 그램으로 나타낸 몰 질량은 주기율표의 원자량에서 바로 얻을 수 있으므로, 그램과 입자의 수 사이를 변환할 수 있습니다.
- 19 화학 반응식 균형 맞추기 화학 반응식의 균형을 맞춘다는 것은 화살표 양쪽에 각 원소의 원자 수가 같도록 하는 것입니다. 아래첨자는 절대 바꾸지 않고 화학식 앞에 정수 계수를 붙여서 맞춥니다. 예를 들어 수소와 산소가 물을 만드는 반응은 균형 잡힌 반응식 2H₂ + O₂ → 2H₂O로 나타냅니다.
- 20 화학 변화와 물리 변화 물리 변화는 물질의 크기, 모양 또는 상태를 바꾸지만 변화 후에도 같은 물질입니다. 얼음이 녹아 물이 되는 것이 그 예입니다. 화학 변화는 화학 반응이라고도 하며, 물질이 성질이 다른 새로운 물질로 바뀌는 변화입니다. 철이 녹스는 것이 그 예입니다. 핵심 질문은 언제나 같습니다. 새로운 물질이 만들어졌는가?