| 검색 | ?

주기율표 (Periodic Table, 週期律表)

주기율표 (Periodic Table, 週期律表)는 원소를 성질에 따라서 배열된 표입니다.

러시아의 화학자 [https]드미트리 이바노비치 멘델레예프(Дмитрий Иванович Менделеев)[]가 처음 이것을 제안하였으며 그후 1913년 [https]헨리 귄 제프리스 모즐리(Henry Gwyn Jeffreys Moseley)[]가 원자번호순으로 배열하면서 현재의 주기율표와 유사해졌습니다.

주기율표 (Periodic Table, 週期律表)
족(group, 族)[1]→ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
주기↓
1 1 2
H He
2 3 4 5 6 7 8 9 10
Li Be B C N O F Ne
3 11 12 13 14 15 16 17 18
Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 55 56 * 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86
Cs Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 87 88 ** 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118
Fr Ra Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og

  • 오비탈(Orbital, 궤도함수)
    • 원자핵 주변에 전자가 있을 확률이 있는 "구역". 이 구역의 모양을 오비탈이라고 합니다.
      • 원자 (또는 분자 등)에 귀속된 전자 1개에 대한 파동함수를 의미
      • 원자를 이루는 전자들은 특정한 규칙(파동 함수)에 따라 배치되는데, 이것을 오비탈이라고 합니다.
      • 원자내에서 전자들은 "껍질(층)"을 이루며, 각 껍질은 여러 종류의 오비탈로 이루어져 있습니다.
        • 안정된 상태의 원자에서는 전자들이 가장 안쪽 껍질부터 채워집니다.
        • s → p → d → f 순서로 가면서 에너지가 높아지면서 불안도가 올라갑니다
        • 가장 안쪽 껍질(n=1)에는 s-Orbital만 있습니다.
        • 두 번째 껍질(n=2)에는 s-Orbital과 p-Orbital이 있습니다.
        • 세 번째 껍질(n=3)에는 s, p, d Orbital이 있습니다.
        • 네 번째 껍질(n>=4)부터는 s, p, d, f Orbital이 있습니다.
      • '부양자수(orbital quantum number)'는 원자 내 전자의 오비탈 모양을 결정하는 양자 수
    • 오비탈의 모양
      • s-Orbital(Sharp Orbital)
        • 부양자수가 0인 오비탈
      • p-Orbital(Principal Orbital)
        • 부양자수가 1인 오비탈
      • d-Orbital(Diffuse Orbital)
        • 부양자수가 2인 오비탈
      • f-Orbital(Fundamental Orbital)
        • 부양자수가 3인 오비탈
        • 주기율표상에서는 란타넘족(Lanthanides)과 악티늄족(Actinides)의 마지막 전자가 f-Orbital을 띕니다.
      • g-Orbital
        • 부양자수가 4인 오비탈
      • ...

    • 알칼리 금속(alkali metal)
    알칼리 금속(alkali metal) [2] 3 11 19 37 55 87
    Li Na K Rb Cs Fr

    란타넘족(Lanthanum族, Ln)
    * 란타넘족(Lanthanum族, Ln) 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71
    La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu

    악티늄족(Actinium族, An)
    ** 악티늄족(Actinium族, An) [3] 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103
    Ac Th Pa U Np Pu Am [4] Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

    백금족(白金族元素, platinum group metals)
    백금족(白金族元素, platinum group metals) 44 45 46 76 77 78
    Ru Rh Pd Os Ir Pt

    할로젠(할로겐, halogen)
    할로젠(halogen) [5] 9 17 35 53 85 117
    F Cl Br I At Ts

    비활성 기체(非活性氣體, Inert gas) / 귀족 기체(영족 기체, Noble gas)
    비활성 기체(非活性氣體, Inert gas) / 귀족 기체(영족 기체, Noble gas) [6] 2 10 18 36 54 86
    He Ne Ar Kr Xe Rn

원자 번호순 기호 및 이름

원자 번호순 기호 및 이름
번호 이름 기호 설명
1수소(水素, hydrogen) H [7]
2헬륨(helium) He [8]
3리튬(lithium) Li
4베릴륨(beryllium) Be [9]
5붕소(硼素, boron) B
6탄소(炭素, carbon) C
7질소(窒素, nitrogen) N
8산소(酸素, oxygen) O
9플루오린(불소, 弗素, fluorine) F
10네온(neon) Ne
11소듐(sodium)/나트륨(natrium) Na
12마그네슘(magnesium) Mg
13알루미늄(aluminium/aluminum) Al
14규소(硅素, silicon) Si
15인(燐, phosphorus) P
16황(黃, sulfur/sulphur) S
17염소(鹽素, chlorine) Cl
18아르곤(argon) Ar
19포타슘(potassium)/칼륨(kalium) K
20칼슘(calcium) Ca
21스칸듐(scandium) Sc
22타이타늄(titanium)/티탄(titan) Ti
23바나듐(vanadium)/반듐(vandium) V
24크로뮴/크롬(chromium) Cr
25망가니즈(manganese)/망간(Mangan) Mn
26철(鐵, iron/ferrum) Fe
27코발트(cobalt) Co
28니켈(nickel) Ni
29구리(銅, copper/cuprum) Cu
30아연(亞鉛, zinc) Zn
31갈륨(gallium) Ga
32저마늄/게르마늄(germanium) Ge
33비소(砒素, arsenic) As
34셀레늄/셀렌(selenium) Se
35브로민/브롬/취소(臭素, bromine/brom) Br
36크립톤(krypton) Kr
37루비듐(rubidium) Rb
38스트론튬(strontium) Sr
39이트륨(yttrium) Y
40지르코늄(zirconium) Zr
41나이오븀/니오븀/니오브(niobium/niob) Nb
42몰리브데넘(molybdenum) Mo
43테크네튬(technetium) Tc
44루테늄(ruthenium) Ru
45로듐(rhodium) Rh
46팔라듐(palladium) Pd
47은(銀, silver/argentum) Ag
48카드뮴(cadmium) Cd
49인듐(indium) In
50주석(朱錫, tin/stannum) Sn
51안티모니/안티몬(antimony/stibium) Sb
52텔루륨(tellurium)/텔루르(tellur) Te
53아이오딘/요오드/옥소(沃素, iodine/iod/jod) I
54제논(xenon) Xe
55세슘(caesium/cesium) Cs
56바륨(barium) Ba
57란타넘(lanthanum) La
58세륨(cerium) Ce
59프라세오디뮴(praseodymium) Pr
60네오디뮴(neodymium) Nd
61프로메튬(promethium) Pm
62사마륨(samarium) Sm
63유로퓸(europium) Eu
64가돌리늄(gadolinium) Gd
65터븀/테르븀(terbium) Tb
66디스프로슘(dysprosium) Dy
67홀뮴(holmium) Ho
68어븀/에르븀(erbium) Er
69툴륨(thulium) Tm
70이터븀/이테르븀(ytterbium) Yb
71루테튬(lutetium) Lu
72하프늄(hafnium) Hf
73탄탈럼/탄탈(tantalum) Ta
74텅스텐/중석(重石, tungsten) W
75레늄(rhenium) Re
76오스뮴(osmium) Os
77이리듐(iridium) Ir
78백금(白金, platinum) Pt
79금(金, gold) Au
80수은(水銀, mercury/quicksilver) Hg
81탈륨(thallium) Tl
82납(鉛, lead) Pb
83비스무트/창연(蒼鉛, bismuth) Bi
84폴로늄(polonium) Po
85아스타틴(astatine) At
86라돈(radon) Rn
87프랑슘(francium) Fr
88라듐(radium) Ra
89악티늄(actinium) Ac
90토륨(thorium) Th
91프로탁티늄/프로트악티늄(protactinium) Pa
92우라늄(uranium) U
93넵투늄(neptunium) Np
94플루토늄(plutonium) Pu
95아메리슘(americium) Am
96퀴륨(curium) Cm
97버클륨(berkelium) Bk
98캘리포늄/칼리포르늄(californium) Cf
99아인슈타이늄/아인슈타이늄(einsteinium) Es
100페르뮴(fermium) Fm
101멘델레븀(mendelevium) Md
102노벨륨(nobelium) No
103로렌슘(lawrencium) Lr
104러더포듐(rutherfordium) Rf
105더브늄/두브늄(dubnium) Db
106시보귬(seaborgium) Sg
107보륨(bohrium) Bh
108하슘(hassium) Hs
109마이트너륨(meitnerium) Mt
110다름슈타튬(darmstadtium) Ds
111뢴트게늄(roentgenium) Rg
112코페르니슘(copernicium) Cn
113니호늄(nihonium) Nh
114플레로븀(flerovium) Fl
115모스크븀(moscovium) Mc
116리버모륨(livermorium) Lv
117테네신(tennessine) Ts
118오가네손(oganesson) Og

붕괴의 종류

  • 알파(α) 붕괴 (Alpha decay, α-decay)
    • 알파 입자(양성자 2개와 중성자 2개, 헬륨 원자핵)가 방출되면 원자핵은 양성자 2개를 잃으면서 원자 번호 두 칸 뒤의 원소로 바뀌는 현상
      • 핵이 두 개로 쪼개지는 붕괴
      • 불안정한 원자핵이 알파 입자 (헬륨 핵)를 방출하며 더 안정한 핵으로 변환되는 방사성 붕괴의 한 형태
    • 원자핵은 양성자 2개와 중성자 2개로 구성된 알파 입자를 잃어 원자 번호는 2, 질량수는 4 감소하며 다른 원소로 바뀜
      • 원자 번호 2 감소 (예: 우라늄(88) -> 토륨(86))
      • 질량수 4 감소
    • 비교적 무거운 핵종(주로 원자번호 83 이상)에서 일어남.
  • 베타(β) 붕괴 (Beta decay, β-decay)
    • 중성자(中性子, Neutron) 하나가 양성자(Proton)로 바뀌면서 전자(電子, Electron) 하나를 방출하는 현상
      • (원자의 안정성을 높이기 위해 핵 내부에서 일어나는 현상)
    • 핵의 질량수는 변하지 않음.
    • 원자번호는 1 증가(β-) 또는 1 감소(β+).
      • 베타 마이너스 붕괴 (β-): 핵 속 중성자(n)가 양성자(p)로 변하며 전자(e⁻)와 전자 반중성미자(ν̅ₑ) 방출.
      • 베타 플러스 붕괴 (β+): 핵 속 양성자(p)가 중성자(n)로 변하며 양전자(e⁺)와 전자 중성미자(νₑ) 방출.

주요 실험들 요약

  • 1802년 존 돌턴(John Dalton) 의 원자설
    • 돌턴의 원자설 (Dalton's Atomic Theory)
      • 같은 원소의 원자는 같은 크기와 질량, 성질을 가진다.
      • 원자는 더 이상 쪼개질 수 없다.
      • 원자는 다른 원자로 바뀔 수 없으며 없어지거나 생겨날 수 없다.
      • 화학반응은 원자와 원자의 결합 방법만 바뀌는 것으로, 원자가 다른 원자로 바뀌지는 않는다. 따라서 질량이 보존된다.
      • 화합물을 만들 때 다른 종류의 원자들은 정수 배로 결합할 수밖에 없다.
    • "현재" 그의 가설 중 3개는 실험 결과 맞지 않은 부분이 있습니다.
      • 원자는 쪼개질 수 있다(양성자, 중성자 등 원자보다 작은 입자로 구성된다).
      • 원자는 다른 원자로 바뀔 수 있다(핵분열, 핵융합).
      • 동위원소는 성질은 거의 같으나 질량 값은 다르다.
  • 1919년 어니스트 러더포드 (Ernest Rutherford) 의 실험
    • 어떠한 원소에 알파 입자를 충돌하면 2개의 양성자(Proton)가 발생되는 현상
    • 붕괴하는 라듐(원자번호 88번, 기호 Ra)에서 나오는 알파(α) 입자(양성자 2개와 중성자 2개, 헬륨 원자핵)를 질소(원자번호 7번, 기호 N) 원자에 쏘는 실험을 하였으며 여기서 질소는 수소 원자핵 (양성자)를 방출하면서 산소(원자번호 8번, 기호 O)로 바뀌는 것을 확인한 실험
  • 1929년 어니스트 로런스 (Ernest Lawrence) 의 실험
    • 알파 입자를 무거운 원자핵에 충돌하는 경우는 +전하로 되어 있는 알파(α) 입자가 +전하가 많은 원자핵으로부터의 반발력이 크기 때문에 이를 성공시키려면 높은 에너지를 갖는 입자 충돌이 필요했습니다.
    • 사이클로트론(Cyclotron) 입자 가속기를 통해서 중수소핵을 몰리브데넘(원자 번호 42번, 기호 Mo) 원자핵에 쏘아서 테크네튬(원자 번호 43번, 기호 Tc)을 추출하는데 성공한 실험
  • 1932년 실험
    • 리튬(원자 번호 3번, 기호 Li)에 양성자 (선형) 가속기를 통하여 양성자(Proton)를 충돌시켜 2개의 헬륨핵(알파 입자)으로 분리해내는데 성공한 실험
  • 1940년 실험
    • 비스무트(원자 번호 83번, 기호 Bi) 원자핵에 알파(α) 입자를 충돌시켜 아스타틴(원자 번호 85번, 기호 At)를 추출하는데 성공한 실험
  • 1940년 에드윈 맥밀런의 실험
    • 우라늄(원자 번호 92번, 기호 U) 원자핵에 중성자 빔을 쏘아 중성자가 양성자(Proton)로 바뀌는 베타(β) 붕괴를 유도한 실험
      • 우라늄-238(양성자 92개 + 중성자 146)이 중성자 하나를 흡수하면 우라늄-239(양성자 92개 + 중성자 147)가 반감기 23분뒤에 절반의 확률로 중성자 하나가 양성자로 바뀌게 되는데 이것을 넵투늄(원자 번호 93번, 기호 Np)로 이름을 붙이게 된 실험
  • 1941년 글렌 시보그(Glenn Seaborg)의 실험
    • 우라늄-238(원자 번호 92번, 기호 U) 원자핵에 중수소(양성자 1개 + 중성자 1개)를 충돌시켜 넵투늄(원자 번호 93번, 기호 Np) 동위원소인 넵투늄-238이 생성되고 다시 베타(β) 붕괴를 일으켜 양성자 94개를 가진 플루토늄(원자 번호 94번, 기호 Pu)가 된 실험

참고자료

  • [https]IUPAC의 주기율표[]
  • [http]대한화학회의 주기율표[]
  • [https]https://ptable.com/[]
  • [https]https://www.korad.or.kr/[]
    • 동위원소(同位元素, Isotope)란 같은 원소이지만 질량 수가 다른 원소를 말한다.
      • 원자 번호가 같지만 질량 수가 다른 원소를 말한다.
    • 양성자(Proton) 수는 동일하고, 중성자(中性子, Neutron) 수에서 차이가 난다.
      • 어떤 원소의 동위원소는 그 원소와 같은 수의 양성자와 전자(電子, Electron)를 가지지만, 다른 수의 중성자를 가진다.
      • 원소의 화학적 성질은 양성자와 전자의 수에 의해 결정되므로 동위 원소의 화학적 성질은 원래 원소와 같다.
        • 중성자의 수가 달라서 질량이 다르므로 물리적 방법으로 분리할 수 있다.
        • 동위 원소는 서로 다른 물리적 성질을, 비슷한 화학적 성질을 가진다.
    • 수소(H)는 양성자(Proton) 1개와 전자(電子, Electron) 1개로 이뤄져 있다.
      • 이에 반해 수소의 동위원소인 삼중수소(H-3)는 양성자가 1개, 중성자가 2개, 전자가 1개이며 방사성동위원소에 해당한다.
        • 동위 원소 중에 방사능이 있는 것을 방사성 동위 원소(放射性同位元素)라고 한다.
        • 불안정한 원자핵을 가진 원자를 방사성 핵종(放射性核種)이라고 한다.
        • 방사성 핵종은 감마선이나 다른 아원자 입자를 방출하며 방사성 감쇠를 하게 된다
  • [https]https://en.wikipedia.org/wiki/Table_of_nuclides[] (동위 원소 표)
  • [https]https://en.wikipedia.org/wiki/Fermion[] 페르미온(fermion, 퍼미온) 또는 페르미 입자
    • 페르미온은 반정수의 스핀을 가진다. 즉, 가능한 스핀은 1/2, 3/2, 5/2, ...
    • 보손과 달리, 페르미온은 파울리 배타 원리를 만족
  • [https]https://en.wikipedia.org/wiki/Boson[] 보손(boson)
    • 보손은 스핀이 정수다. 즉, 가능한 스핀은 0(스칼라 보손), 1(벡터 보손), 2, ...
    • 보손은 보스-아인슈타인 통계를 따른다. (파울리 배타 원리를 따르지 않는다)
    • 광자는 스핀이 1인 보손이다.
    • 보손은 낮은 온도에서 보스-아인슈타인 응축 등의 특이한 성질을 보인다.
  • [https]주기율표 - 나무위키[]
  • [https]유럽 핵입자물리 연구소 - CERN (Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire)[]

    반에서 주기율표 가장 잘하는 사람 됨 (ft. 원소와 주기율표, 알칼리 금속, 할로젠 원소) - 통합과학 박선
    참고 영상

    세계 최대 입자 가속기 연구소! 핵 물리의 중심지! 스위스 CERN에 왔습니다 [떠날과학 CERN 1탄] - 안될과학 Unrealscience
    참고 영상

    No.001 수소 (Hydrogen, H)
    참고 영상

    EBS 클립뱅크(Clipbank) - 주기율표속 원자들의 화학결합의 원리(Chemical Combination of Atomse)
    참고 영상

    ???: 그럼 진짜 원자는 도대체 어떻게 생겼음??
    참고 영상

    누구나 이해하기 쉬운 방사선에 관한 이야기! 방사선은 도대체 어떻게 발생하는걸까?
    참고 영상

    인공 원소 합성의 비밀 - 북툰 과학다큐
    참고 영상

    주기율표의 탄생과 화학의 역사 - 김경택
    참고 영상
----
  • [1] 비슷한 화학적 특징을 공유하는 경우가 많으며 화학적 성질이 크게 유사한 족도 있지만 상대적으로 유사도가 떨어지는 족도 있습니다. 란타넘족(Lanthanide)과 악티늄족(Actinide)의 경우 주기율표에서의 족(group)과는 다르며, 족(group)이 정의되지 않습니다. IUPAC 기준으로 1족부터 18족까지 존재합니다.
  • [2] 원소 주기율표에서 수소를 제외한 1족 원소. 물에 넣었을 때 격렬한 화학반응을 통해 알칼리성(염기성)을 만드는 특징을 가지고 있습니다.
  • [3] 악티늄족은 모두 방사성 원소이며 붕괴할 때 에너지를 발생합니다.
  • [4] 반감기 약 7370년, 최초의 합성 원소(1944)
  • [5] 최외각 전자(電子, Electron) 껍질에 전자가 7개 존재하기 때문에 다른 원소로부터 전자를 하나 받아 음이온이 되기 쉬운 특징을 갖습니다. 독성이 매우 강하기 때문에 접촉을 하지 않도록 매우 주의가 필요합니다.
  • [6] 다른 물질과 만나 반응을 일으키려는 성질인 활성이 매우 낮은 특성을 가집니다.
  • [7] 하나의 양성자(Proton)와 하나의 전자(電子, Electron)만으로 이루어진 수소를 '프로튬(Protium)' 이라고 합니다. 그리고 여기에 하나의 중성자가 추가되어 조금 더 무거워진 수소를 '중수소(듀테륨, Deuterium)'라고 합니다. 그리고 여기에 하나의 중성자(中性子, Neutron)가 더 추가되어 조금 더 무거워진 수소를 '삼중수소(트리튬, Tritium)'라고 합니다. 삼중수소의 반감기는 약 12.32년입니다.
  • [8] 모든 원소 중에서 가장 낮은 온도에서 액체로 변화하는 원소이며 끓는점은 -268.9℃이고 어는점은 -272.2℃입니다. 주위 매질이나 입자와 어떠한 상호작용없이 거동하는 초유체(Superfluid)의 특성을 갖습니다. 우라늄(U)이나 토륨(Th)의 핵분열로 생성될 수 있습니다. 지구에서 구하기는 어려운(달에는 풍부하다고 알려져 있음) 헬륨-3는 핵융합에 중요한 재료가 될 수 있습니다.
  • [9] 체내에 유입되면 심각한 독성을 일으켜 위험하지만 달콤한 맛이 특징으로 알려져 있습니다. 동위원소가 거의 없다고 알려져 있으며 낮은 밀도에 비해서 강한 강도를 가지고 있으며 녹는점은 1,287℃이므로 가공하기 어려운 금속에 속합니다.

Copyright ⓒ MINZKN.COM
All Rights Reserved.