금속, 비금속, 준금속: 무엇이 다를까요?
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.
각 종류의 위치
본표의 오른쪽을 따라 계단 모양의 선이 붕소에서 시작해 폴로늄과 아스타틴 쪽으로 오른쪽 아래로 내려갑니다. 선의 왼쪽에 있는 원소는 금속이고, 오른쪽 위에 있는 원소는 비금속이며, 선을 따라 놓인 원소는 대부분 준금속입니다.
금속은 단연 가장 큰 무리입니다. 118개 원소 중 80개 이상이 금속이며, 알칼리 금속과 알칼리 토금속, 전이 금속, 란타넘족과 악티늄족, 알루미늄, 주석, 납 같은 전이후 금속이 모두 포함됩니다. 수소는 이 배치의 주된 예외입니다. 1족 맨 위에 놓여 있지만 비금속입니다.
금속의 성질
금속은 대체로 윤이 나고(광택이 있고), 열과 전기를 잘 전달하며, 전성과 연성이 있어서 두드려 판으로 펴거나 뽑아서 철사로 만들 수 있습니다. 거의 모두 실온에서 고체입니다. 수은은 실온에서 액체인 유일한 금속이며, 갈륨은 실온보다 조금 높은 약 29.8 °C에서 녹습니다.
화학적으로 금속은 원자가 전자가 적고 전기 음성도가 낮아서 전자를 잃고 Na⁺, Mg²⁺, Al³⁺, Fe²⁺, Fe³⁺ 같은 양이온이 되기 쉽습니다. 금속의 산화물은 대개 염기성입니다. 예를 들어 산화 칼슘(CaO)은 물과 반응하여 수산화 칼슘(Ca(OH)₂)이 됩니다.
비금속의 성질
비금속에는 수소, 탄소, 질소, 산소, 인, 황, 셀레늄과 할로젠, 비활성 기체가 있습니다. 이 중 11개는 실온에서 기체(수소, 질소, 산소, 플루오린, 염소, 그리고 헬륨에서 라돈까지의 비활성 기체)이고, 브로민은 액체이며, 탄소, 황, 아이오딘 같은 나머지는 고체입니다.
고체 비금속은 대개 윤기가 없고 잘 부서지며, 비금속은 전반적으로 열과 전기를 잘 전달하지 못합니다. 탄소의 한 형태인 흑연은 전기를 전달하므로 눈에 띄는 예외입니다. 비금속은 전기 음성도가 높아서 금속과 반응할 때는 전자를 얻어 O²⁻나 Cl⁻ 같은 음이온이 되고, 비금속끼리는 H₂O와 CO₂처럼 공유 결합으로 전자를 공유합니다. 비금속의 산화물은 산성인 경향이 있습니다. 이산화 탄소는 물에 녹아 탄산이 됩니다.
준금속: 그 중간
준금속은 금속의 성질과 비금속의 성질을 함께 가집니다. 준금속으로 가장 흔히 꼽는 여섯 원소는 붕소, 규소, 저마늄, 비소, 안티모니, 텔루륨이며, 폴로늄이나 아스타틴을 포함하는 자료도 있습니다.
규소는 윤이 나고 금속처럼 보이지만 잘 부서지며, 비금속보다는 전기를 잘 전달하지만 금속보다는 훨씬 못합니다. 이런 중간 성질 덕분에 규소와 저마늄은 컴퓨터 칩과 태양 전지의 핵심 재료인 반도체가 됩니다. 다른 원소를 아주 조금 첨가하는 도핑이라는 과정으로 전도성을 조절할 수 있습니다.
구별하는 방법
전기 음성도가 유용한 지표입니다. 금속은 세슘(0.79)과 나트륨(0.93)처럼 값이 낮습니다. 비금속은 산소(3.44)와 플루오린(3.98)처럼 값이 높습니다. 준금속은 그 중간으로, 규소(1.90)에서 비소(2.18)까지 약 1.9에서 2.2 사이입니다.
금속성은 표의 왼쪽 아래로 갈수록 커지므로, 금속에서 비금속으로의 변화는 뚜렷한 벽이 아니라 점진적입니다. 14족은 한 열에서 전체 범위를 보여 줍니다. 탄소는 비금속, 규소와 저마늄은 준금속, 주석과 납은 금속입니다.
핵심 정리
- 금속은 표의 왼쪽과 가운데를 채우며 118개 원소 중 80개 이상을 차지합니다.
- 금속은 윤이 나고 펴지는 전도체이며, 전자를 잃고 양이온이 됩니다.
- 비금속은 오른쪽 위에 있으며, 전도성이 나쁘고 전자를 얻거나 공유합니다.
- 준금속인 붕소, 규소, 저마늄, 비소, 안티모니, 텔루륨은 계단선을 따라 놓여 있으며 중간의 성질을 가집니다.
- 14족은 비금속(탄소)에서 준금속(규소, 저마늄)을 거쳐 금속(주석, 납)까지 이어집니다.
스스로 확인하기
이 레슨에 대한 간단한 질문 세 개입니다.
1. 실온에서 액체인 금속은 무엇일까요?
정답 보기
수은 — 수은은 실온에서 액체인 유일한 금속이며, 갈륨은 그보다 조금 높은 약 29.8 °C에서 녹습니다.2. 다음 원소 중 준금속은 무엇일까요?
정답 보기
규소 — 규소는 계단선을 따라 놓여 있으며 금속과 비금속의 중간 성질을 가집니다.3. 금속은 반응할 때 보통 어떻게 될까요?