글로벌 세계 대백과사전/수학·물리·화학·실험/화 학/원소의 주기율/전형 원소와 전이 원소

전형 원소와 전이 원소

원소를 크게 전형 원소와 전이 원소의 2개의 그룹으로 구별할 수도 있다. 전형 원소의 원자가 전자의 수는 원소의 족의 번호와 같으므로 동족 원소에서는 단체나 화합물 모두 그 성질은 거의 비슷하다. 또, 전이 원소에서는 가전자가 족의 번호와는 관계없이 1또는 2이며 모두 금속이다. 각각 어떠한 특성을 가지고 있을까 ?

전형 원소

s, p 오비탈에 있어서의 전자배치

s, p－電子配置같은 족의 전형 원소는 그 가장 바깥 껍질의 전자가 각기의 전자 껍질의 s, p 에너지 준위에 위치하며, 그 수가 같기 때문에 일반적으로 성질이 비슷하다. 또, 그것 때문에 동족의 원자가 만드는 같은 종류의 화합물은 모양이 같은 화학식으로 표시하게 된다. 다만, 반응성이 극히 적은 0족의 비활성 기체 원소는 대개의 경우 화합물을 만들지 않는다. 1A족 알칼리 금속. 금속성이 강하며 1가의 양이온이 된다. 2A족 알칼리 토금속. 2가의 양이온이 된다. 3B족 붕소족. 3가를 나타낸다. 4B족 탄소족. 원자가는 4이나 주석, 납은 2가를 나타낸다. 5B족 질소족. 원자가는 3 또는 5, 산소족. 원자가는 2, 4 또는 6가를 나타낸다. 6B족 할로겐족. 원자가는 1, 3, 5, 7가 등 다양하다. 7B족 비활성 기체족. 화학적으로 매우 안정된 기체로, 원자 상태로 존재하며 화합물도 만들기 어렵다

전형 원소의 특징

典型元素－特徵 주기율표의 왼쪽 아래로 갈수록 금속성이 강해진다. 즉, 양이온이 되는 경향과 환원력이 강해지며, 산화물의 염기성이 세어진다. 반대로 오른쪽 위로 갈수록 비금속성이 강해진다, 즉, 음이온으로 되는 경향과 산화력이 강해져서 산화물의 산성이 세어진다. 중간의 대각선 부분에 금속성과 비금속성과의 경계로 양쪽의 성질을 모두 나타내는 양쪽성 원소가 있다(Al, Zn, Sn, Pt). 따라서 1A족은 전기적인 양성이 보다 강하며 7B족은 반대로 비금속성이 더욱 강하다고 할 수 있다.

전이 원소

d, f 오비탈에 있어서의 전자배치

d, f－電子排置장주기형 주기율표의 중앙 부분에 위치하는 전이 원소는 그 전자 배치의 특징으로서 원자 번호와 함께 전자가 증가하여도 가장 바깥 껍질의 전자수는 변하지 않고 내부 껍질의 전자수가 증가한다. 전이 원소는 그 전자 배열에 의하여 d 전이 원소와 f 전이 원소로 구별된다. 제4주기의 전이 원소는 3d 에너지 준위에 들어갈 수 있는 전자가 부족하여 그 위치의 전자가 증가하는 d 전이 원소이다. 제5주기의 전이 원소도 4d 에너지 준위에 전자가 채워지는 d 전이 원소이다. 제6주기의 전이 원소에서는 란탄(La)부터 루테튬(Lu)까지는 주로 4f로 전자가 배치되고, 또 하프늄(Hf)부터 수은(Hg)까지의 것은 주로 5d 준위에 전자가 들어가는 특징이 있다. 이것은 4f쪽이 5d보다 에너지 준위가 낮아 전자가 들어가기 쉽기 때문이다. f 전이 원소 중 제6주기 4f의 15개의 원소는 d 준위보다 내부 껍질의 전자 배치가 다를 뿐이므로 화학적 성질은 매우 비슷하여 각각 란탄 계열, 악티늄 계열이라고 불린다.

전이 원소의 특징

轉移元素－特徵 전이 원소의 가장 바깥 껍질의 전자수는 거의 일정하며, 내부 오비탈의 몇 개의 전자도 에너지 준위가 접근해 있기 때문에 원자가 전자가 된다. 그러므로 전이 원소는 주기율표에서 이웃하고 있는 족끼리 성질이 비슷하며, 일반적으로 동일 원소도 많은 원자가를 갖는다. 예를 들면, 망간 Mn은 2, 3, 4, 6, 7 등의 원자가를 갖는 화합물로 알려져 있는데, 그것은 모두 다른 색을 나타낸다. 전이 원소는 중금속이라고 하며, 공기 중에서 안정하고 비중, 녹는점, 끓는점 등이 대개 높다. 열·전기의 양도체로서 합금을 만들기 쉽다.