원소 주기율표
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이온화 에너지는 원자에서 전자를 떼어 내는 데 필요한 에너지입니다. 이 표는 모든 원소의 첫 번째 이온화 에너지를 전자볼트(eV) 단위로 보여 줍니다. 값은 한 주기에서 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 커지고 한 족에서 아래로 갈수록 작아지므로, 헬륨이 이온화하기 가장 어려운 원자이고 세슘이 가장 쉬운 원자입니다.
원소 1번부터 118번까지 이온화 에너지의 변화
원소마다 막대 하나가 원자 번호 순서로 놓여 있습니다. 점선은 각 주기의 끝인 비활성 기체를 나타내므로 반복되는 봉우리가 주기적 패턴을 보여 줍니다. 막대에 마우스를 올리면 값이 보이고, 아래 표에는 모든 값이 나열되어 있습니다.
첫 번째 이온화 에너지의 의미
첫 번째 이온화 에너지는 기체 상태의 중성 원자 하나에서 가장 느슨하게 붙잡힌 전자를 떼어 내는 데 필요한 에너지입니다. X(g) → X⁺(g) + e⁻. 여기의 값은 원자당 전자볼트이며, 많은 교재에서 쓰는 몰당 킬로줄로 바꾸려면 96.485를 곱합니다. 각 칸에는 eV 단위의 값이 표시되고, 값이 주어지지 않은 로렌슘과 그보다 무거운 원소는 대시로 표시됩니다.
두 번째 전자를 떼어 내는 데는 항상 첫 번째보다 더 많은 에너지가 들며, 다음 전자가 가득 찬 안쪽 껍질에서 나와야 하는 순간 그 차이가 매우 커집니다. 소듐은 전자 하나는 쉽게 잃지만 두 번째 전자는 거의 잃지 않으며, 그래서 Na²⁺가 아니라 Na⁺를 만듭니다.
주기와 족에 따른 경향
이온화 에너지는 한 주기에서 갈수록 커집니다. 핵전하는 커지는데 바깥 전자는 같은 껍질에 머물러 있으므로 더 단단히 붙잡혀 있습니다. 2주기에서 6주기는 각각 알칼리 금속으로 시작하여 그 행에서 값이 가장 낮고, 비활성 기체로 끝나서 값이 가장 높습니다.
이온화 에너지는 한 족에서 아래로 갈수록 작아집니다. 껍질이 하나 늘 때마다 바깥 전자가 원자핵에서 더 멀어지고 더 많은 안쪽 전자 뒤에 놓이므로 떼어 내기가 더 쉽습니다. 이것이 1족에서 아래에 있는 알칼리 금속일수록 물과 더 격렬하게 반응하는 이유입니다.
경향의 예외
각 주기에서 값이 오르는 흐름을 두 군데의 작은 하락이 깨뜨립니다. 붕소는 바깥 전자가 에너지가 더 높고 2s 전자에 의해 일부 가려지는 2p 부껍질에 있으므로 이온화 에너지가 베릴륨보다 낮습니다(8.298 eV 대 9.323 eV). 산소는 네 번째 2p 전자가 오비탈을 함께 써야 하고 쌍을 이룬 전자들 사이의 반발 때문에 하나를 떼어 내기가 더 쉬우므로 질소보다 낮습니다(13.618 eV 대 14.534 eV). 같은 하락이 3주기에서도 마그네슘에서 알루미늄으로, 인에서 황으로 갈 때 나타납니다.
더 아래쪽에서는 가득 찬 d 또는 f 부껍질 뒤에 오는 원소가 d 전자와 f 전자가 원자핵을 잘 가려 주지 못하기 때문에 예상보다 전자를 더 단단히 붙잡습니다. 갈륨은 알루미늄보다 이온화하기가 조금 더 어렵고, 금은 은보다 훨씬 더 어렵습니다.
풀이 예시: 소듐
소듐의 첫 번째 이온화 에너지는 5.139 eV입니다. 여기에 96.485를 곱하면 대부분의 교재에 나오는 값인 약 495.8 kJ/mol이 됩니다. 바로 앞의 비활성 기체인 네온은 21.565 eV로, 네온에서 전자를 떼어 내려면 가득 찬 껍질을 깨야 하므로 약 네 배의 에너지가 듭니다.
118개 원소의 첫 번째 이온화 에너지 (eV)
열 제목을 누르면 정렬돼요.
| 1 | 수소 | H | 13.598 |
| 2 | 헬륨 | He | 24.587 |
| 3 | 리튬 | Li | 5.392 |
| 4 | 베릴륨 | Be | 9.323 |
| 5 | 붕소 | B | 8.298 |
| 6 | 탄소 | C | 11.26 |
| 7 | 질소 | N | 14.534 |
| 8 | 산소 | O | 13.618 |
| 9 | 플루오린 | F | 17.423 |
| 10 | 네온 | Ne | 21.565 |
| 11 | 나트륨 | Na | 5.139 |
| 12 | 마그네슘 | Mg | 7.646 |
| 13 | 알루미늄 | Al | 5.986 |
| 14 | 규소 | Si | 8.152 |
| 15 | 인 | P | 10.487 |
| 16 | 황 | S | 10.36 |
| 17 | 염소 | Cl | 12.968 |
| 18 | 아르곤 | Ar | 15.76 |
| 19 | 칼륨 | K | 4.341 |
| 20 | 칼슘 | Ca | 6.113 |
| 21 | 스칸듐 | Sc | 6.561 |
| 22 | 타이타늄 | Ti | 6.828 |
| 23 | 바나듐 | V | 6.746 |
| 24 | 크로뮴 | Cr | 6.767 |
| 25 | 망가니즈 | Mn | 7.434 |
| 26 | 철 | Fe | 7.902 |
| 27 | 코발트 | Co | 7.881 |
| 28 | 니켈 | Ni | 7.64 |
| 29 | 구리 | Cu | 7.726 |
| 30 | 아연 | Zn | 9.394 |
| 31 | 갈륨 | Ga | 5.999 |
| 32 | 저마늄 | Ge | 7.9 |
| 33 | 비소 | As | 9.815 |
| 34 | 셀레늄 | Se | 9.752 |
| 35 | 브로민 | Br | 11.814 |
| 36 | 크립톤 | Kr | 14 |
| 37 | 루비듐 | Rb | 4.177 |
| 38 | 스트론튬 | Sr | 5.695 |
| 39 | 이트륨 | Y | 6.217 |
| 40 | 지르코늄 | Zr | 6.634 |
| 41 | 나이오븀 | Nb | 6.759 |
| 42 | 몰리브데넘 | Mo | 7.092 |
| 43 | 테크네튬 | Tc | 7.28 |
| 44 | 루테늄 | Ru | 7.361 |
| 45 | 로듐 | Rh | 7.459 |
| 46 | 팔라듐 | Pd | 8.337 |
| 47 | 은 | Ag | 7.576 |
| 48 | 카드뮴 | Cd | 8.994 |
| 49 | 인듐 | In | 5.786 |
| 50 | 주석 | Sn | 7.344 |
| 51 | 안티모니 | Sb | 8.64 |
| 52 | 텔루륨 | Te | 9.01 |
| 53 | 아이오딘 | I | 10.451 |
| 54 | 제논 | Xe | 12.13 |
| 55 | 세슘 | Cs | 3.894 |
| 56 | 바륨 | Ba | 5.212 |
| 57 | 란타넘 | La | 5.577 |
| 58 | 세륨 | Ce | 5.539 |
| 59 | 프라세오디뮴 | Pr | 5.464 |
| 60 | 네오디뮴 | Nd | 5.525 |
| 61 | 프로메튬 | Pm | 5.55 |
| 62 | 사마륨 | Sm | 5.644 |
| 63 | 유로퓸 | Eu | 5.67 |
| 64 | 가돌리늄 | Gd | 6.15 |
| 65 | 터븀 | Tb | 5.864 |
| 66 | 디스프로슘 | Dy | 5.939 |
| 67 | 홀뮴 | Ho | 6.022 |
| 68 | 어븀 | Er | 6.108 |
| 69 | 툴륨 | Tm | 6.184 |
| 70 | 이터븀 | Yb | 6.254 |
| 71 | 루테튬 | Lu | 5.426 |
| 72 | 하프늄 | Hf | 6.825 |
| 73 | 탄탈럼 | Ta | 7.89 |
| 74 | 텅스텐 | W | 7.98 |
| 75 | 레늄 | Re | 7.88 |
| 76 | 오스뮴 | Os | 8.7 |
| 77 | 이리듐 | Ir | 9.1 |
| 78 | 백금 | Pt | 9 |
| 79 | 금 | Au | 9.226 |
| 80 | 수은 | Hg | 10.438 |
| 81 | 탈륨 | Tl | 6.108 |
| 82 | 납 | Pb | 7.417 |
| 83 | 비스무트 | Bi | 7.289 |
| 84 | 폴로늄 | Po | 8.417 |
| 85 | 아스타틴 | At | 9.5 |
| 86 | 라돈 | Rn | 10.745 |
| 87 | 프랑슘 | Fr | 3.9 |
| 88 | 라듐 | Ra | 5.279 |
| 89 | 악티늄 | Ac | 5.17 |
| 90 | 토륨 | Th | 6.08 |
| 91 | 프로트악티늄 | Pa | 5.89 |
| 92 | 우라늄 | U | 6.194 |
| 93 | 넵투늄 | Np | 6.266 |
| 94 | 플루토늄 | Pu | 6.06 |
| 95 | 아메리슘 | Am | 5.993 |
| 96 | 퀴륨 | Cm | 6.02 |
| 97 | 버클륨 | Bk | 6.23 |
| 98 | 캘리포늄 | Cf | 6.3 |
| 99 | 아인슈타이늄 | Es | 6.42 |
| 100 | 페르뮴 | Fm | 6.5 |
| 101 | 멘델레븀 | Md | 6.58 |
| 102 | 노벨륨 | No | 6.65 |
| 103 | 로런슘 | Lr | — |
| 104 | 러더포듐 | Rf | — |
| 105 | 더브늄 | Db | — |
| 106 | 시보귬 | Sg | — |
| 107 | 보륨 | Bh | — |
| 108 | 하슘 | Hs | — |
| 109 | 마이트너륨 | Mt | — |
| 110 | 다름슈타튬 | Ds | — |
| 111 | 뢴트게늄 | Rg | — |
| 112 | 코페르니슘 | Cn | — |
| 113 | 니호늄 | Nh | — |
| 114 | 플레로븀 | Fl | — |
| 115 | 모스코븀 | Mc | — |
| 116 | 리버모륨 | Lv | — |
| 117 | 테네신 | Ts | — |
| 118 | 오가네손 | Og | — |