1 As protons are added one by one to the nucleus to build up the elements, electrons are similarly added to these hydrogen-like orbitals. As protons are added one by one to the nucleus to build up the elements, electrons are similarly added to these hydrogen-like orbitals. H : 1s 1 H : 1s 1 He : 1s 1 He : 1s 1 B : 1 s 2 2 s 2 2 p 1 B : 1 s 2 2 s 2 2 p 1 모든 2p 궤도하수들은 동일한 에너지를 가지므로 ( 축퇴 ) 2p 궤도함수 중 어디에 들어가는가 하는 것은 중요하지 않다 모든 2p 궤도하수들은 동일한 에너지를 가지므로 ( 축퇴 ) 2p 궤도함수 중 어디에 들어가는가 하는 것은 중요하지 않다 Aufbau Principle 1s2s2p

2 The lowest energy configuration for an atom is the one having the maximum number of unpaired electrons allowed by the Pauli principle in a particular set of degenerate orbitals The lowest energy configuration for an atom is the one having the maximum number of unpaired electrons allowed by the Pauli principle in a particular set of degenerate orbitals C : 1 s 2 2 s 2 2 p 2 C : 1 s 2 2 s 2 2 p 2 O : 1 s 2 2 s 2 2 p 4 O : 1 s 2 2 s 2 2 p 4 Ne : 1 s 2 2 s 2 2 p 6 Ne : 1 s 2 2 s 2 2 p 6 Hund ’ s Rule 1s2s2p

3 원자에서 가장바깥의 주양자 준위에 있는 전자 원자에서 가장바깥의 주양자 준위에 있는 전자 Inner electrons are called core electrons Inner electrons are called core electrons 같은 족에 있는 원소들은 ( 주기율표에서 세로 칸 ) 동일 한 원자가전자의 배치를 가지고 있다 같은 족에 있는 원소들은 ( 주기율표에서 세로 칸 ) 동일 한 원자가전자의 배치를 가지고 있다 동일한 원자가 전자의 배치를 갖는 원소들은 유사한 화 학적 성질을 가진다 동일한 원자가 전자의 배치를 갖는 원소들은 유사한 화 학적 성질을 가진다 Valence Electrons

4 Broad Periodic Table Classifications Representative Elements(main group) Representative Elements(main group) filling s and p orbitals (Na, Al, Ne, O) filling s and p orbitals (Na, Al, Ne, O) 1A, 2A, 3A, 4A, 5A, 6A, 7A, 8A 족의 이름들은 그 족에 있는 원자들의 원자가 전자의 총 개수를 나타낸다 1A, 2A, 3A, 4A, 5A, 6A, 7A, 8A 족의 이름들은 그 족에 있는 원자들의 원자가 전자의 총 개수를 나타낸다

5 Broad Periodic Table Classifications Transition Elements Transition Elements filling d orbitals (Fe, Co, Ni) filling d orbitals (Fe, Co, Ni) Lanthanide and Actinide Series (inner transition elements) Lanthanide and Actinide Series (inner transition elements) filling 4f and 5f orbitals (Eu, Am, Es) filling 4f and 5f orbitals (Eu, Am, Es)

6 Periodic Table 주기율표의 각 부분에 있는 원소들에서 전자가 채워지는 궤도함수들 주기율표의 각 부분에 있는 원소들에서 전자가 채워지는 궤도함수들 (n+1)s 궤도함수가 nd 궤도함수보다 먼저 채워진다 (n+1)s 궤도함수가 nd 궤도함수보다 먼저 채워진다

7 Periodic Table 원소기호, 원자번호, 전자배치를 나타낸 주기율표 원소기호, 원자번호, 전자배치를 나타낸 주기율표

8 Ionization Energy The quantity of energy required to remove an electron from the gaseous atom or ion The quantity of energy required to remove an electron from the gaseous atom or ion X (g)  X + (g) + e - X (g)  X + (g) + e - Al (g)  Al + (g) + e - I 1 = 580KJ/mol Al (g)  Al + (g) + e - I 1 = 580KJ/mol Al + (g)  Al 2+ (g) + e - I 2 = 1815KJ/mol Al + (g)  Al 2+ (g) + e - I 2 = 1815KJ/mol Al 2+ (g)  Al 3+ (g) + e - I 3 = 2740KJ/mol Al 2+ (g)  Al 3+ (g) + e - I 3 = 2740KJ/mol Al 3+ (g)  Al 4+ (g) + e - I 4 = 11,600KJ/mol Al 3+ (g)  Al 4+ (g) + e - I 4 = 11,600KJ/mol 일차 이온화 에너지 (first ionization energy) I 1 은 원 자에서 가장 높은 에너지 상태의 전자를 제거하는 데 필요한 에너지이다 일차 이온화 에너지 (first ionization energy) I 1 은 원 자에서 가장 높은 에너지 상태의 전자를 제거하는 데 필요한 에너지이다

9 Periodic Trends 단계적인 이온화 과정에서 우선적으로 제거되는 전자는 항상 가장 높은 에너지상태의 ( 가장 약하게 결합된 ) 전자 이다 단계적인 이온화 과정에서 우선적으로 제거되는 전자는 항상 가장 높은 에너지상태의 ( 가장 약하게 결합된 ) 전자 이다 모든 3 주기 원소들에 대한 이온화 에너지 값 모든 3 주기 원소들에 대한 이온화 에너지 값 각 경우 원자가전자들을 제거하다가 핵심부 전자를 제 거 하게 되면 에너지가 크게 증가 각 경우 원자가전자들을 제거하다가 핵심부 전자를 제 거 하게 되면 에너지가 크게 증가

10 Periodic Trends First ionization energy First ionization energy increases from left to right across a period increases from left to right across a period decreases going down a group decreases going down a group

11 Periodic Trends 전형원소들의 이온화 에너지에서 관찰되는 경향성 전형원소들의 이온화 에너지에서 관찰되는 경향성

12 Electron Affinity The energy change associated with the addition of an electron to a gaseous atom The energy change associated with the addition of an electron to a gaseous atom X (g) + e -  X - (g) X (g) + e -  X - (g) 원자번호에 따른 전자친화도의 변화는 전자배치에 따 른 전자 반발의 변화로 설명 원자번호에 따른 전자친화도의 변화는 전자배치에 따 른 전자 반발의 변화로 설명 한 주기 내에서 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 전자친화도 는 더 큰 음의 값을 갖고 한 주기 내에서 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 전자친화도 는 더 큰 음의 값을 갖고 주어진 족에서 아래로 갈수록 핵으로부터 먼 거리에 전자 가 더해지므로 전자친화도는 더 큰 양의 값을 가져야 한 다 ( 더 적은 에너지 방출 ) 주어진 족에서 아래로 갈수록 핵으로부터 먼 거리에 전자 가 더해지므로 전자친화도는 더 큰 양의 값을 가져야 한 다 ( 더 적은 에너지 방출 ) 일반적으로 이러한 경향을 따르지만 대부분의 족에서 그 값의 차이는 비교적 작으며 많은 예외가 따른다 일반적으로 이러한 경향을 따르지만 대부분의 족에서 그 값의 차이는 비교적 작으며 많은 예외가 따른다

13 Electron Affinity 처음 20 개 원소들 중 안정하고 고립된 X - 이온들을 형성 하는 일부 원자들에 대한 전자친화도 값 처음 20 개 원소들 중 안정하고 고립된 X - 이온들을 형성 하는 일부 원자들에 대한 전자친화도 값

14 Periodic Trends 원자반경 (Atomic Radii) 원자반경 (Atomic Radii) 원자반경 (r) 은 동일한 원자들로 구성된 분자에서 핵과 핵 사이의 거리의 반 원자반경 (r) 은 동일한 원자들로 구성된 분자에서 핵과 핵 사이의 거리의 반 한 주기에서 왼쪽에서 오른쪽으로 가면서 원자반경이 감소하는데 이러한 경향은 오른쪽으로 가면서 유효핵 전하가 증가하기 때문 ( 가리움이 감소 ) 한 주기에서 왼쪽에서 오른쪽으로 가면서 원자반경이 감소하는데 이러한 경향은 오른쪽으로 가면서 유효핵 전하가 증가하기 때문 ( 가리움이 감소 ) 족에서 아래로 감에 따라 원자반경은 증가하는데 이는 주양자 준위가 증가함에 따라 궤도함수의 크기가 커지 기 때문이다 족에서 아래로 감에 따라 원자반경은 증가하는데 이는 주양자 준위가 증가함에 따라 궤도함수의 크기가 커지 기 때문이다

15 Periodic Trends Atomic radii (in picometers) for selected atoms Atomic radii (in picometers) for selected atoms

16 Information Contained in the Periodic Table Each group member has the same valence electron configuration Each group member has the same valence electron configuration 원자의 화학을 결정하는 주 요인은 원자가전자들의 종 류와 수이다 원자의 화학을 결정하는 주 요인은 원자가전자들의 종 류와 수이다 주족원소에 대한 전자배치 주족원소에 대한 전자배치 Certain groups have special names Certain groups have special names alkali metals, halogens etc alkali metals, halogens etc Metals and nonmetals are characterized by their chemical and physical properties Metals and nonmetals are characterized by their chemical and physical properties 이온화 에너지와 전자친화도 이온화 에너지와 전자친화도

17 Periodic Table 주기율표에서 일부 족들에 대한 특별한 이름들 주기율표에서 일부 족들에 대한 특별한 이름들

18 알칼리 금속 1A 족의 알칼리 금속 1A 족의 알칼리 금속 금속의 가장 특징적인 화학적 성질은 하나 또는 두 개의 원자가 전자를잃고 양이온이 되려는 경향성이다 금속의 가장 특징적인 화학적 성질은 하나 또는 두 개의 원자가 전자를잃고 양이온이 되려는 경향성이다 금속 중에서도 가장 화학적으로 반응성이 큰 원소들로 낮은 이온하에너지를 가지고 있어서 비금속들과 반응하 여 이온성 고체를 형성 금속 중에서도 가장 화학적으로 반응성이 큰 원소들로 낮은 이온하에너지를 가지고 있어서 비금속들과 반응하 여 이온성 고체를 형성

19 알칼리 금속 금속과 비금속간의 반응 금속과 비금속간의 반응 2Na (s) + Cl 2(g)  2NaCl (s) 2Na (s) + Cl 2(g)  2NaCl (s) 산화 - 환원 반응 산화 - 환원 반응 비금속은 산화제로 금속은 환원제로 행동 비금속은 산화제로 금속은 환원제로 행동 환원력의 경향 ( 실험적 관찰 )  Cs > Rb > K > Na > Li 환원력의 경향 ( 실험적 관찰 )  Cs > Rb > K > Na > Li 알칼리 금속에 의한 물의 환원반응 알칼리 금속에 의한 물의 환원반응 2M (s) + 2H 2 O (l)  H 2(g) + 2M + (aq) + 2OH - (aq) + energy 2M (s) + 2H 2 O (l)  H 2(g) + 2M + (aq) + 2OH - (aq) + energy 매우 격렬하고 많은 열을 발생하는 발열반응 매우 격렬하고 많은 열을 발생하는 발열반응 반응에 대한 환원력의 순서  Li > K > Na 반응에 대한 환원력의 순서  Li > K > Na 수용액 중에서 극성이 강한 물분자들에 의해 이온들이 수화되는 과정이 M + 이온이 형됭되는데 큰 영양을 주기 때문에 순서가 바뀐다 수용액 중에서 극성이 강한 물분자들에 의해 이온들이 수화되는 과정이 M + 이온이 형됭되는데 큰 영양을 주기 때문에 순서가 바뀐다

20 알칼리 금속 이온의 수화에너지 (hydration energy) 이온의 수화에너지 (hydration energy) 물분자들이 M + 이온에 들어 붙은 때 일어나는 에너지 변 화로 대부분 발열과정 물분자들이 M + 이온에 들어 붙은 때 일어나는 에너지 변 화로 대부분 발열과정 크기효과에 의한 전하밀도 (charge density) 차이 크기효과에 의한 전하밀도 (charge density) 차이