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• 수소는 1A족으로 보이나, 실제 그 자체를 하나로 분류
•
s
원자가전자 1개를 가지고 있으므로 1가 양이온(H+)을 형성되며, 이 양이온은 쉽게 수화됨• 수소는 NaH, CaH2와 같은 이온 결합 화합물에서 수소화 음이온(H-)을 형성
• 수소화 음이온은 물에서 수소 기체와 수산화물을 형성
• 수소의 가장 중요한 화합물은 물로 수소가 공기 중에서 연소할 때 형성
수소(1s 1 )
• 유일한 원자가전자가 쉽게 제거 됨 낮은 이온화 에너지
• 화합물의 대다수에서 이 원소들은 1가 양이온 형성
• 반응성이 큼. 물과 반응하여 수소 기체와 금속 수산화물을 생성
• 공기 중에서 산소 기체와 반응하여 산화물을 형성 4Li(
s
) + O2 (g
) 2Li2O(s
)• Li 이하의 모든 알칼리 금속은 과산화물(peroxide, O22-) 형성 2Na(
s
) + O2 (g
) Na2O2 (s
)• K, Rb, Cs 초과산화물(peroxide, O21-) 형성 K(
s
) + O2 (g
) KO2 (s
)1A족 원소( ns 1 , n ≥ 2)
2M(
s
) + 2H2O(l
) 2MOH(aq
) + H2(g
)• 알칼리 토금속은 알칼리 금속보다 반응성이 다소 작음
• 1차 이온화 에너지와 2차 이온화 에너지 모두 베릴륨에서 바륨으로 갈수록 감소
• M2+ 이온을 형성
• 금속성은 아래로 갈수록 증가
• 베릴륨 화합물(BeH2 및 BeCl2 등)과 몇몇 마그네슘 화합물(MgH2)은 자연계에서 이온 결합보다는 분자성 화합물로 존재
• 베릴륨은 물과 반응하지 않으며, 마그네슘은 수증기와 서서히 반응하며, 칼슘, 스트론튬, 바륨은 찬물과도 반응
Be(
s
) + 2H2O(l) No ReactionMg(
s
) + 2H2O(g) Mg(OH)2(aq
) + H2(g
)M(
s
) + 2H2O(l) M(OH)2(aq
) + H2(g
) M = Ca, Sr, or Ba2A족 원소( ns 2 , n ≥ 2)
• 베릴륨과 마그네슘은 높은 온도에서만 산화물(BeO, MgO)를 형성하는 반면, CaO, SrO, BaO는 상온에서 산화물을 형성
• 마그네슘은 수용액에서 산과 반응하여 수소 기체를 방출
• Sr-90은 원자 폭탄 폭발시의 주생성물. (몸에서 칼슘을 대체함)
3A족 원소들(ns2np1, n ≥ 2)
• 첫 번째 원소인 붕소는 준금속이며 나머지 원소들은 금속
• 붕소는 이성분 이온결합 화합물을 형성하지 않으며 산소 기체, 물과 반응성이 없음.
• 알루미늄은 +3가 양이온만 형성
• 알루미늄은 공기 중에 노출되었을 때 쉽게 산화 알루미늄을 형성
• 알루미늄은 염산과도 반응
• 다른 3A족 금속 원소들은 1가와 3가 양이온을 형성 4Al(s) + 3O2(g) 2Al2O3(s)
2Al(s) + 6H+(aq) 2Al3+(aq) + 3H2(g)
• 4A족의 첫 번째 원소인 탄소는 비금속이며, 다음 두 원소인 규소와 저마늄은 준금속
• 금속 원소인 주석과 납은 물과 반응하지 않으나 산(예를 들어, 염산)과 반응하여 수소 기체를 발생
• 4A족 원소들은 +2와 +4의 산화 상태에서 화합물을 형성
• 탄소와 규소는 +4의 산화 상태에서 더 안정 (CO2, SO2)
• 4A족을 따라 아래로 내려가면, 안정성의 경향은 반대
• 주석화합물에서 +4가 +2의 상태보다 약간 안정 Sn(
s
) + 2H+ (aq
) Sn2+(aq
) + H2(g
)Pb(
s
) + 2H+(aq
) Pb2+(aq
) + H2(g
)4A족 원소( ns 2 np 2 , n ≥ 2)
• 질소와 인은 비금속, 비소와 안티모니는 준금속, 비스무트는 금속
• 질소는 이원자 기체(N2)로 존재, 많은 산화물(NO, N2O, NO2, N2O4, N2O5)을 형성
• 질소는 3개의 전자를 받아들여 질소화 이온(N3-)을 형성하려는 경향
• 인은 P4 분자로 존재하며, P4O6와 P4O10의 화학식을 가진 두 개의 고체 산화물을 형성
• 중요한 산소산인 HNO3와 H3PO4는 다음 산화물과 물이 반응하여 생성
N2O5(
s
) + H2O(l
) 2HNO3(aq
)P4O10 (
s
) + 6H2O(l
) 4H3PO4(aq
)5A족 원소( ns 2 np 3 , n ≥ 2)
• 산소, 황, 셀레늄은 비금속, 텔루륨과 폴로늄은 준금속
• 산소는 이원자 기체
• 황과 셀레늄의 분자식은 S8과 Se8
• 산소는 이온 결합 화합물에서 두 개의 전자를 받아들여 산화 이온(O2-)을 형성하는 경향
• 황, 셀레늄, 텔루륨도 2가 음이온(S2-, Se2-, Te2-)을 형성
• 가장 중요한 상업적 황 화합물은 황산으로 삼산화 황이 물과 반응할 때 형성
SO3(
g
) + H2O(l
) H2SO4(aq
)6A족 원소( ns 2 np 4 , n ≥ 2)
• 모든 할로젠 원소는 X2의 일반적 화학식을 가진 비금속
• 할로젠 족은 반응성이 크기 때문에 원소 형태로 발견되지 않음
• 플루오린은 반응성이 커서 물과 반응하여 산소를 발생
• 할로젠 족은 이온화 에너지가 높고 전자친화도가 큰 양의 값
• 음이온(F-, Cl-, Br-, I-)은 할로젠화(halide) 이온, 주기율표에서 할로젠 원소 바로 오른쪽에 위치한 영족 기체와 등전자 상태
F2(
g
) + H2O(l
) 4HF(aq
) + O2(g
)7A족 원소( ns 2 np 5 , n ≥ 2)
반응성 증가
7A족 원소( ns 2 np 5 , n ≥ 2)
• 알칼리 및 알칼리 토금속과 이온 결합 화합물 형성
• 할로젠 원소 상호간 분자 화합물(예를 들어 ICl, BrF3) 형성. 다른 족 비금속 원소들과 분자 화합물(NF3, PCl5, SF6)을 형성
• 할로젠 원소들은 수소와 반응하여 할로젠화 수소를 형성
X2(
g
) + H2 (g
) 2HX(g
)• 모든 영족 기체는 단원자 종으로 존재
• 영족 원자들은 완전히 채워진 외각
ns
와np
부껍질을 가지며, 영족 원자들은 매우 안정(헬륨은 1s
2)
• 이온화 에너지는 모든 원소들 중 가장 커서 여분의 전자를 받아들이는 경향이 매우 적음
• 반응성이 거의 없음(비활성 기체)
• 제논(xenon) 화합물 : XeF4, XeO3, XeO4, XeOF4
• 크립톤(krypton)화합물 : KrF2
8A족 원소( ns 2 np 6 , n ≥ 2)
8A족 원소( ns 2 np 6 , n ≥ 2)
최외각 s 궤도에 1개 전자를 가지는 흡사한 외각 전자 배치를 가지지만, 다른 화학적 성질(이온화 에너지의 차이에 기인)
IE1, (kJ/mol) Li : 520
Na: 495.9 K: 418.7
1A족과 1B족 원소의 비교
IE1, (kJ/mol) Cu : 745 Ag: 731 Au: 890