【4】 제 2, 3주기 원소의 성질과 화합물
[1] 기본 성질
1. 2주기 원소는 L전자 껍질에 3주기 원소는 M전자 껍질에 전자가 채워진다.
2. 끓는점.녹는점이 오른쪽 그림과 같이 규칙적으로 변한다.
3. 같은 주기 원소의 규칙성과 동일하다.
그림 10 2, 3주기 원소의 끓는점
[2] 제 2, 3주기 원소의 성질
1. 제 2주기 원소의 성질
(1) 붕소(B)
1) 흑회색의 금속 광택이 있는 단단한 결정
2) 비금속으로 전기 전도성이 없다.
3) 분자식 
강한 공유 결합 물질
4)
화합물 
평면 삼각형 구조 (
혼성)
(2) 탄소(C)
1) 상온에서 대단히 안정하여 산.염기와 반응하지 않는다.
2) 환원성이 크며, 전기 전도성이 없다.
3) 동소체가 있다.
A. 흑연 : 판상 구조의 부드럽고 미끄러운 흑색 고체로 전기 전도성이 있다.
B. 금강석 : 원자성 공유 결합 물질로 광택이 있는 단단한 고체로 전기 전도성이 없다.
(3) 질소(N)
1) 무색, 무취, 무미의 반응성이 매우 작은 기체
2) 물에 잘 녹지 않으며 공기 중에 78%가 존재한다.
3) 고온.고압에서 반응하며, 물에 잘 녹지 않는다.
(4) 산소(O)
1) 무색, 무미, 무취의 반응성이 큰 원소로 공기 중에 20%가 존재한다.
2) 반응성이 커서 거의 모든 원소와 반응하며, 물에 약간 녹는다.
3) 동소체가 존재한다.
오존(
) : 담황색 자극성의 기체로 자외선을 흡수한다.
4) 산소의 제법
2. 제 3주기 원소의 성질
(1) 알루미늄(Al)
1) 은백색 금속으로 매우 치밀함 산화 피막을 만들며, 자연 상태에서 산화물의 형태로 많이 존재하나 원소 상태로 분리하기가 어려워 늦게 발견되었다.
2) 양쪽성 원소로 산.염기 모두와 반응하여 수소를 발생시킨다.
3) 제법
산소와 매우 강한 결합을 하고 있기 때문에 용융 전기 분해법으로 얻을 수 있다.
(2) 규소(Si)
1) 규산염이나 산화물 형태로 존재하며 원자성 공유결합 물질로 매우 단단하다.
2) 원자성 공유 결합 물질 
3) 제법
(3) 인(P)
1) 반응성이 큰 비금속 물질로 분자식은 
이다.
2) 동소체가 존재한다.
A. 흰인 : 반응성이 매우 강하여 공기 중에서 쉽게 산화되기 때문에 물 속에 보관한다.
B. 붉은인 : 흰인에 비해 반응성이 작은 인
(4) 황(S)
1) 분자 조성의 차이에 의한 동소체가 존재한다.
사방황, 단사황, 고무황
2) 금속 황화물은 침전을 만드는 것이 많다.
산성에서 앙금이 생기는 것 |
중성.염기성에서 앙금이 생기는 것 |
CuS(검은색) CdS(노란색) HgS(검은색) |
FeS(검은색) ZnS(흰색) MnS(살색) CoS(검은색) |
[3] 제 2, 3주기 원소의 화합물
1. 수소 화합물
물을 제외하고는 모두 상온에서 기체 상태로 존재한다.
(1) 암모니아(
)
1) 물에 아주 잘 녹는 기체로 수용액은 약염기성을 띤다.
2) 암모니아의 검출 반응
A. 네슬러시약 반응에서 황갈색 앙금이 생긴다.
B. HCl과 반응하여 희색 고체를 생성한다.
3) 제법
(2) 물(
)
강한 수소 결합으로 인하여 녹는점.끓는점이 분자량이 비슷한 다른 물질에 비해 높고, 낮은 온도에서는 육각형 구조를 하기 때문에 고체 상태에서 액체 상태보다 밀도가 낮아진다.
(3) 황화수소(
)
1) 물에 잘 녹는 약산성의 계란 썩는 냄새가 나는 기체이다.
2) 금속 이온의 검출에 이용된다.
2. 산화물
(1) 이산화탄소(
)
1) 무색, 무취, 무미의 물에 약간 녹는 기체이며 수용액은 약산성을 띤다.
2) 석회암 동굴의 생성 원인이 되는 물질이다.
석회암은 
로 산과 반응하면 녹는데, 공기 중의 이산화탄소가 물에 녹아 들어가 지하수로
스며들어 석회암과 반응하여 석회암을 녹여냄으로써 석회암 동굴이 만들어지며, 열을
받으면 그 역반응이 일어나 석순이나 종유석이 만들어진다.
A. 석회암 동굴의 생성 
B.
석순, 종유석의 생성 
(2) 그 외의 산화물(
)
1) NO
묽은 질산과 구리를 반응시켜 얻는다.
2) 
진한 질산과 구리를 반응시켜 얻는다.
3) 질산(
)
진한 질산은 산화력이 강하고, 햇빛에 의하여 분해되므로 갈색병에 보관한다.
4) 황산(
)
진한 황산은 탈수작용이 있으며, 물에 녹을 때 다량의 열을 발생시킨다.
황산 수용액을 만들 때는 물에 황산을 조금씩 넣고 저어주며 녹여야 한다.
[4] 산화물의 종류와 수용액의 성질
1. 염기성 산화물
금속의 산화물은 물에 녹아 염기성을 띠고, 산성 물질과 반응한다.
2. 산성 산화물
비금속의 산화물은 물에 녹아 산성을 띠고, 염기성 물질과 반응한다.
3. 양쪽성 산화물
Al, Zn, Sn, Pb 등의 산화물로 산.염기 모두와 반응한다.
【5】 전이 원소
[1] 전이 원소의 뜻
주기율표의 3A-1B족까지의 3d, 4d 등 d오비탈에 전자가 채워지고 있는 원소를 전이 원소라 한다.
[2] 전이 원소의 성질
1. 전자 배치
4s오비탈의 에너지가 3d오비탈의 에너지보다 낮아 4s부터 전자가 채워지기 때문에 원자가전자가 1-2개이다. 또 원자가전자의 수가 같기 때문에 족번호가 다르더라도 화학적 성질이 비슷한 점이 많다.
에너지 준위가 같거나 비슷한 오비탈 내에서는
같은 형태의 전자 배치를 하면 안정해진다. 예) 
일 때 안정하다.
원소 |
원자번호 |
전자배치 |
전자배치모양 |
|
3d |
4s |
|||
Sc |
21 |
|
?? |
?? |
Ti |
22 |
|
?? ?? |
?? |
V |
23 |
|
?? ?? ?? |
?? |
Cr |
24 |
|
?? ?? ?? ?? ?? |
?? |
Mn |
25 |
|
?? ?? ?? ?? ?? |
?? |
Fe |
26 |
|
?? ?? ?? ?? ?? |
?? |
Co |
27 |
|
?? ?? ?? ?? ?? |
?? |
Ni |
28 |
|
?? ?? ?? ?? ?? |
?? |
Cu |
29 |
|
?? ?? ?? ?? ?? |
?? |
2.전이 원소의 성질
(1) 원자의 크기는 비슷비슷하고 같은 주기의 전형 원소보다 작고 밀도는 크며, 녹는점.끓는점이 일반적으로 전형 원소보다 높다.
(2) 최외각전자가 4s로 공통되기 때문에 이온화 에너지가 비슷하며, 족이 다르더라도 같은 주기의 전이 원소는 성질이 비슷하다.
(3) 한 원소에는 여러 가지의 원자가가 있다. 4s에 채워지고 3d에 전자가 채워져 4s와 3d 모두 결합에 참여하기 때문이다.
(4) 전이 원소는 착화합물을 형성하며 수용액에서 특유의 색을 띤다.
3d오비탈은 5개로 이루어져 있으며, 5개의 오비탈은 모두 같은 에너지 상태에 있는 것이 아니라 낮은 에너지의 3d와 높은 에너지의 3d 두 그룹으로 나누어져 있어 전자가 두 그룹 사이를 이동하면서 빛 에너지를 방출 흡수하게 되어 색을 나타낸다.
[3] 착화합물
1. 뜻
중심 원소인 전이 금속 양이온과 중성 또는 음이온으로 된 리간드(배위자)가 배위 결합을 하여 의해 이루어진 화합물
2. 구성 요소
(1) 중심 원소 : 전이 원소의 양이온
(2) 리간드(배위자)
1) 금속 양이온에 배위 결합으로 직접 결합되어 있어서 물에 녹아도 이온화되지 않는 물질로 이온화되면 리간드가 아니다.
2) 배위수 : 배위 결합으로 직접 결합되어 있는 배위자의 수
이빨수 : 금속 양이온과 배위 결합할 수 있는 자릿수
3) 배위자의 조건
배위자는 금속 양이온과 배위 결합을 하므로 반드시 배위 결합을 할 수 있는 비공유 전자쌍이 있는 물질만이 배위자가 될 수 있다. 따라서 비공유 전자쌍이 있는 5, 6, 7족 원소만이 배위자로써의 자격이 있다.
예) 
등등
3. 착이온의 형성
4. 착이온의 구조
착 이 온 의 구 조 |
착 이 온 |
직선형 ( 정사각형( 정사면체( 정팔면체( |
,
,
,
, |
5. 착이온의 예
(1) 
에 의해 형성된 착이온
(2) 
에 의해 형성된 착이온
(3) 
에 의해 형성된 착이온
(4) 착화합물의 조성
착화합물에서 배위자의 수는 실험적으로 알 수 있다.
예) 다음 착화합물의 1mol에 충분한 양의 
의 수용액을 넣었을 때 침전되는 
의 양이 각각 다르기 때문에 배위자의 수를 알 수 있다.
착화합물에서
침전을 형성할 수 있는 
의 수는 전체 
의 수에서 리간드로 쓰인 
의 수를 뺀 수이다. 왜냐하면 배위자로 쓰인 
는 이온화되지 않기 때문이다.
알짜 이온 반응식 
착화합물 
침전량 배위자로 쓰인 염소이온의 몰수
3mol 0mol
2mol 1mol
1mol 2mol
침전 없음 3mol
6. 킬레이트 착화합물
(1) 한 배위자가 금속 양이온의 이빨수를 2개 이상 차지하여 결합함으로써 고리 모양의 착이온을 형성한 것으로 대단히 안정하여 쉽게 분해되지 않는다.
(2) 착물을 형성하는 배위자의 예[( )안의 수는 이빨수이다.]
(2)(에틸렌디아민)
(6)(에틸렌디아민테트라아세트산이온)
은 6배위수의 착이온을 형성한다.
en은 이빨수가 2개이므로 
을 en으로 완전한 착화합물을 만드는데는 en이 3개가 있으면 되고, 
는 이빨수가 6개이므로 완전한 착화합물을 만드는데는 
가 1개 있으면 된다.
1 음극선이 휘어지는 것을 발견한 사람은 크룩스이고, 스톤니가 전자라 불렀다. 톰슨은 전자를 처음 발견한 사람은 아니나 전자에 관한 기초적 성질을 명백하게 한 사람이다.
2 중성자의 존재를 처음 주장한 사람은 러더퍼드(1920)이며, 체드윅이 1932년 실험적으로 증명하였다.
3 환원력 : 전자를 상대방에게 주는 힘으로 이온화 에너지가 작을수록 커진다.
산화력 : 전자를 상대방으로부터 빼앗아 오는 힘으로 전기 음성도가 클수록 크지 않다.
(검은색) PbS(검은색) 
혼성) 
혼성) 
혼성) 
혼성) 
