공통성을 가지는 원소

1.원소의 분류와 주기율표

2. 알칼리금속

3. 할로겐원소

 

학습 목표

● 준비 학습 ●

1. 각자 알고 있는 원소의 종류를 모두 원소 기호로 적어보자.

2. 현재까지 알려진 원소의 종류는 몇 가지인지 조사하여 보자.

⇒ 103종의 원소가 알려져 있다.

3. 원소 주기율과 주기율표는 무엇인지 조사하여 보자.

⇒ 원소들을 원자 번호 순으로 늘어 놓았을 때 화학적 성질이 비슷한 원소가 주기적으로 나타나는 것을 원소의 주기율이라고 한다. 또 이 주기율을 기준으로 원소를 배열하여 놓은 표를 주기율표라고 한다.

4. 서로 다른 종류의 원소이면서 서로 성질이 비슷한 것들이 있는지 조사하여 보자.

5. 원자 번호란 무엇이며 어떤 순서로 정해졌는지 조사하여 보자.

⇒ 현재 사용하고 있는 원자 번호는 원소 내에 있는 양성자의 수에 의하여 결정된다. 처음 멘델레예프는 원자량의 크기 순으로 정하였으나 현재의 것과는 약간 다르다.

6. 주연이는 집에 있는 물건들의 공통점을 조사하여 아래의 표와 같이 분류하였다.  물건들의 공통점이 무엇인지 살펴서 빈칸을 채우고, 조사되지 않은 물건이 있으면 알맞는 곳에 써 넣어라?

         분류

장소

(가전 제품)

(       )

(         )

(부엌)

전기 밥솥, 냉장고

전자 레인지, 믹서

식탁, 찬장

도마, 쌀통

싱크대, 칼

남비

(       )

TV, VTR, 전화기, 시계

장롱, 화장대, 서랍장

옷걸이, 금고

(       )

컴퓨터, 계산기, 스탠드, 라디오

책상, 책장, 의자

서류함

(       )

헤어드라이어, 전기 온수기, 세탁기

빨래판, 수건함

수건걸이, 휴지걸이

 

 

1.원소의 분류와 주기율

  분류

물질의 특성이나 성질을 조사하여 종류에 따라 나눔.

① 도서관의 책 분류 : 필요한 정보를 손쉽게 찾을 수 있다.

② 생물의 자연 분류 : 생김새, 생활 특징을 쉽게 비교할 수 있다.

③ 원소의 분류 : 원소의 성질을 정확히 파악하고 예측할 수 있다.

  일상 생활의 편리함과 사물의 보다 체계적인 이해가 가능하다.

 

  원소 분류의 역사

① 라부아지에의 원소 분류(1789) : 원소라고 여겼던 33종 분류

② 되베라이너의 '세 쌍 원소'(1817) : 원자의 질량비를 기준으로 화학적 성질이 비슷한 원소를 하나로 묶음

  Li(7.9), Na(23.0), K(39.0) : Na의 원자량은 Li과 K의 중간 값임

③ 뉼렌즈의 '옥타브설'(1864) : 원소들을 질량에 따라 분류하면 여덟 번째마다 비슷한 원소가 나타남을 발견

④ 멘델레예프의 원소 분류(1869) : 당시 발견된 63종 원소의 특징을 카드에 기록하여 규칙성에 유의하면서 원자량의 증가 순 서로 배열

  미발견 원소의 성질 예측 : 원소의 주기성 이용

   에카실리콘(게르마늄), 에카알루미늄(갈륨), 에카보론(스칸쥼)

⑤ 모즐리의 원소 분류(1887) : 멘델레예프의 주기율표를 개량하여 원자 번호 순으로 원소 배열.   현대의 원소 주기율표와 비슷

  원자량과 원자 번호 순서가 맞지 않는 것
  18Ar(39.9)과 19K(39.1), 27Co(58.9)와 28Ni(58.7) 등

 

2. 알칼리 금속의 성질

공통성을 가지는 원소들인 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs)을 알칼리 금속이라 하고, 알칼리 금속의 무리를 알칼리족이라고 한다.
알칼리 금속은 반응성이 매우 강하기 때문에 자연계에서 원소 상태로는 존재하지 못하고, 다른 원소와 화합한 화합물 상태로 존재한다.
알칼리 금속은 가벼워서 물에 뜨며, 물과 격렬히 반응하여 수소 기체를 생성한다.

발견이야기

         매우 연하고 무르며, 칼로 쉽게 잘라지는데, 잘라진 단면은 공기 중에서 쉽게 산화되어 산화물이 되면서 광택을 잃어버린다.

            ▶ 4Li + O2 → 2Li2O
            ▶ 4Na + O2 → 2Na2O
            ▶ 4K + O2 → 2K2O

       물과 격렬하게 반응하여 수소 기체를 발생하면서 수산화물을 만든다.

            ▶ 2Li + 2H2O → 2LiOH + H2 ↑
            ▶ 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 ↑
            ▶ 2K + 2H2O → 2KOH + H2 ↑

d.     알카리 금속은 물이나 공기 중의 산소와 쉽게 반응하므로 석유나 벤젠 속에 넣어 보관해야 한다.

e.     알카리 금속은 밀도가 작은 편이며, 모두 특유한 불꽃 반응을 나타낸다.

< 알카리 금속의 성질 >

알카리 금속

녹는점 (℃)

끊는점 (℃)

밀도 (g/cm3)

불꽃 반응색

Li

180

1331

0.53

빨강

Na

98

890

0.97

노랑

K

63

766

0.86

보라

Rb

39

701

1.53

빨강

Cs

28

669

1.89

파랑

 

2.      알칼리 금속과 그 화합물의 이용

알칼리 금속은 반응성이 크기 때문에 다른 물질과 결합하여 여러 가지 화합물을 만든다. 알칼리 금속이 물과 반응하면 수산화물을 생성하고, 염소 기체와 반응하면 염화물을 생성한다. 수산화물은 물에 잘 녹아서 알칼리성을 띠며, 염화물을 물에 녹이면 Na+ 이나 Cl- 등으로 이온화한다.

▶ 2Na + 2H2O → 2Na+ + 2OH- + H2
▶ 2Na + Cl2 → 2Na+ + 2Cl-

알칼리 금속의 화합물은 인체에 흡수되어 건강에 필수적인 무기질을 공급하거나 일상 생활이나 화학 공업 분야에서 중요한 원료로 쓰인다.

          K
          ▷ 심장 박동 및 수분 조절, 신경 전달 작용, 단백질 및 탄수화물의 대사 작용
          ▷ 칼륨은 비료의 3대 요소 중 하나로서 식물 줄기의 성장을 돕는다.

         Li
          ▷ 리튬 전지는 카메라, 손목시계, 휴대용 전자 계산기 등의 전원으로 쓰인다.
          ▷ 알루미늄 합금에 사용된다.

·         NaOH : 비누, 세제, 종이, 펄프, 합성 섬유 등의 제조

·         NaHCO3 : 베이킹 파우더의 원료

 

3.할로겐 원소의 성질