화학Ⅰ›원자의 세계

주기율표와 원소의 성질

Periodic Table & Properties

직관 도입 — 주기율표는 왜 이런 모양인가?
💡 핵심: 전자 배치가 모든 성질을 결정한다
①같은 족(세로줄): 최외각 전자 수 같음 → 비슷한 화학적 성질
②같은 주기(가로줄): 전자 껍질 수 같음 → 원자 크기 비슷
③멘델레예프는 빈칸을 남기고 '아직 발견되지 않은 원소'의 성질을 예측했다
④그 예측이 정확히 맞았다 → 주기율표의 위대함
⑤위치만 알면 성질을 예측할 수 있는 '원소의 지도'
원소의 주기적 성질
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🔍 세 가지 경향을 비교해보라!
①원자 반지름: 같은 주기 → 오른쪽 갈수록 감소 (유효핵전하↑)
②이온화 에너지: 같은 주기 → 오른쪽 갈수록 증가
③전기 음성도: F(4.0)가 최대 — 비활성 기체는 정의 안 함
④세 성질 모두 '유효 핵전하(Z_eff)'로 통일 설명 가능
유효 핵전하 — 세 가지 경향의 근본 원인
원자 반지름
같은 주기: → 감소 | 같은 족: ↓ 증가
유효 핵전하↑ → 전자를 더 세게 당김 → 반지름↓
이온화 에너지
같은 주기: → 증가 | 같은 족: ↓ 감소
전자를 떼어내는 데 필요한 최소 에너지
전기 음성도
같은 주기: → 증가 | 같은 족: ↓ 감소
공유 결합에서 전자를 끌어당기는 능력 (F=4.0 최대)
💡 유효 핵전하란?
①원자핵의 양성자 수 = 핵전하 Z
②내부 전자가 핵전하를 가려줌 = 차폐 효과(shielding)
③유효 핵전하 Z_eff = Z − 차폐 상수
④같은 주기에서 오른쪽으로 갈수록: Z↑, 차폐는 비슷 → Z_eff↑
⑤Z_eff↑ → 전자를 더 세게 잡음 → 반지름↓, IE↑, EN↑
이온화 에너지의 예외
📐 2족→13족, 15족→16족 예외
①Be(900) > B(801): 2s²에서 2p¹으로 넘어갈 때 에너지 차이
②N(1402) > O(1314): 2p³(반충전) → 2p⁴에서 전자 반발 증가
③이 예외는 오비탈의 안정성(반충전, 완충전)으로 설명
④수능에서 '이온화 에너지가 같은 주기에서 항상 증가하는 것은 아니다'
⑤2족·15족 원소의 이온화 에너지가 다음 원소보다 큰 이유를 설명할 수 있어야 한다
총정리
🎯 시험 포인트
①원자 반지름: 주기→감소, 족↓증가
②이온화 에너지: 원자 반지름과 반대 경향 (예외 주의!)
③전기 음성도: F > O > N > Cl (암기!)
④비활성 기체(18족)는 전기 음성도 정의 X
⑤유효 핵전하(Z_eff)가 세 성질의 근본 원인 — 'Z_eff 증가하면 반지름↓, IE↑, EN↑'