주기율표

주기율표(週期律表, , ) 또는 주기표(週期表)는 원소를 구분하기 쉽게 성질에 따라 배열한 표로, 러시아의 드미트리 멘델레예프가 처음 제안했다. 1915년 헨리 모즐리는 멘델레예프의 주기율표를 개량시켜서 원자번호순으로 배열했는데, 이는 현대의 원소 주기율표와 유사하다.

주로 사용되는 주기율표는 단주기형과 장주기형이다. 단주기형 주기율표는 1주기와 3주기를 기준으로 하고, 4주기 아래로는 전형원소와 전이원소가 같은 칸에 있다. 이 단주기형 주기율표는 초기에 쓴 모델로 원자가 많이 알려지지 않았을 때 많이 사용하였다. 장주기형 주기율표는 현재 가장 많이 쓰고 있는 주기율표이다.

이름 (순서대로) 
수소
헬륨
리튬
베릴륨
붕소
탄소
질소
산소
플루오린
네온
나트륨
마그네슘
알루미늄
규소
인
황

역사

되베라이너의 세 쌍 원소 
주기율표의 역사는 요한 볼프강 되베라이너의 "세 쌍 원소"로부터 시작된다. 그는 실험을 통해 세 개의 원소로 이루어진 무리 중 어떤 원소들은 첫 번째 원소와 세 번째 원소의 물리량 평균이 두 번째 원소의 물리량과 같음을 확인했다. 그 구체적인 예로는 '칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba)'의 세 원소가 있다 여기서 스트론튬(Sr)의 물리량은 칼슘(Ca)과 바륨(Ba) 원소의 물리량을 합하여 2로 나눈 평균값과 비슷하거나 같다. 되베라이너는 이들을 세 쌍의 원소라고 불렀다. 이러한 세 쌍 원소 관계를 만족하는 원소들은 칼슘-스트론튬-바륨, 염소-브로민-아이오딘, 그리고 리튬-나트륨-칼륨이 대표적인데 이를 만족하는 원소수가 적어 인정받지 못하였다. 세 쌍 원소는 현대 주기율표에서 같은 족에 해당된다.

뉴랜즈의 옥타브 설 
영국의 과학자 존 뉴랜즈는 원소들을 원자량의 순으로 배열하면 8번째 원소마다 비슷한 성질의 원소가 나타나는 것을 발견하였고, 이를 피아노의 개념에 대입하였지만 이 대응성은 3번째 줄에서부터 어긋나기 시작했고, 처음 이 이론이 발표되었을 때만 해도 그는 웃음거리가 되었으나 이후 여러 가지 실험이 뉴랜즈의 법칙의 중요성을 보였다. 현대 주기율표에서 주기개념의 시초가 되었다.

멘델레예프(1834~1907)
드미트리 멘델레예프는 화학 교수였다. 멘델레예프는 원소의 규칙을 밝히기 위해 이런저런 시도를 하다가 결국 원소들을 원자량순으로 나열하면 되베라이너의 세쌍원소, 뉴랜즈의 옥타브 법칙을 만족하게 된다는 것을 알게 되었다. 그는 원소가 어떤 함수의 결과라는 것을 확실히 믿었지만 비활성 기체가 발견되면서 그의 주기율표는 바뀌기 시작했다. 멘델레예프가 만든 주기율표에는 빈자리가 있었다. 그리고 그 빈자리에 언젠가는 빈 칸을 채울 원소가 발견될 것이라고 주장했다.

모즐리의 법칙 
멘델레예프의 문제는 영국의 모즐리에 의해 풀렸다. 그는 음극선관을 이용하여 생성되는 X선의 파장을 연구하여 양성자 수에 따라 화학적 성질이 달라진다는 것을 밝혀냈다. 이를 모즐리의 법칙이라하며, 이것을 기본으로 현대적 의미의 주기율표가 탄생하였다.

수소 위치 논란 
수소와 헬륨의 위치에 대한 논쟁이 이어지고 있다. 현재의 주기율표에서는 수소를 알칼리 금속과 마찬가지로 가장 바깥쪽 껍질에 전자를 하나 가진 리튬 위에 배열한다. 그러나 일부에서는 수소는 금속 원소가 아니며 수소가 전자의 구조 면에서는 알칼리 금속이 아닌 할로겐에게 가깝고 할로젠 원소와 성질이 비슷하다고 주장하며, 수소의 위치를 17족 원소로 옮겨야 한다고 주장한다.

마찬가지로 생각해서, 수소가 1족 원소라면 헬륨도 베릴륨 위에 2족 원소로 배치해야 한다는 설이 있다. 그러나 헬륨은 비활성 기체이므로 현재처럼 네온 위인 18족 원소가 가장 적당하다고 한다.

주기율표 원소 이름

비활성 기체 
주기율표의 가장 오른쪽에 있는 이 원소들은 대단히 드물게 화학 반응을 하며, 기체상태로 존재한다. 그래서 비활성 기체라는 이름을 갖게 되었다.
헬륨 (2번, He)
네온 (10번, Ne)
아르곤 (18번, Ar)
크립톤 (36번, Kr)
제논 (54번, Xe)
라돈 (86번, Rn)
오가네손 (118번,  Og)(반감기가 너무 짧아 확실치 않으며, 준금속으로 보는 견해 또한 있다.)

할로젠 
할로젠은 17족의 원소들로 구성되어있다. 전자를 가져오려는 성질이 강하다. 수소와 반응한다.
플루오린 (9번, F)
염소 (17번, Cl)
브로민 (35번, Br)
아이오딘 (53번, I)
아스타틴 (85번, At)
테네신 (117번, Ts)

준금속 
준금속은 금속과 비금속 사이에 있어 금속과 비금속의 성질을 모두 갖고 있다. 특히 규소나 저마늄은 반도체의 주 원료이다.
붕소 (5번, B)
규소 (14번, Si)
저마늄 (32번, Ge)
비소 (33번, As)
안티몬 (51번, Sb)
텔루륨 (52번, Te)
폴로늄 (84번, Po)

알칼리 금속
알칼리 금속은 수소를 제외한 1족 원소들이다. 칼로 잘릴 정도로 무른 금속이며, 물과 격렬하게 반응을 하여 때론 폭발을 하기도 한다.
리튬 (3번, Li)
나트륨 (11번, Na)
칼륨 (19번, K)
루비듐 (37번, Rb)
세슘 (55번, Cs)
프랑슘 (87번, Fr)

알칼리 토금속
알칼리 토금속은 2족 원소들이다. 알칼리 금속과 희토류 원소의 중간 성질을 띤다.
 베릴륨 (4번, Be)
 마그네슘 (12번, Mg)
 칼슘 (20번, Ca)
 스트론튬 (38번, Sr)
 바륨 (56번, Ba)
 라듐 (88번, Ra)

란타넘족
란타넘족은 란타넘 (57번, La)에서 루테튬 (71번, Lu)까지의 희토류 원소이다. 란타넘족은 원자번호가 늘어나면서 4f 오비탈을 채운다.
 란타넘 (57번, La)
 세륨 (58번, Ce)
 프라세오디뮴 (59번, Pr)
 네오디뮴 (60번, Nd)
 프로메튬 (61번, Pm)
 사마륨 (62번, Sm)
 유로퓸 (63번, Eu)
 가돌리늄 (64번, Gd)
 터븀 (65번, Tb)
 디스프로슘 (66번,Dy)
 홀뮴 (67번, Ho)
 어븀 (68번, Er)
 튤륨 (69번, Tm)
 이터븀 (70번, Yb)
 루테튬 (71번, Lu)

악티늄족 
악티늄족은 악티늄 (89번, Ac)에서 로렌슘 (103번, Lr)까지인 족이다. 악티늄족은 원자번호가 늘어나면서 5f 오비탈을 채운다.
 악티늄 (89번, Ac)
 토륨 (90번, Th)
 프로트악티늄 (91번, Pa)
 우라늄 (92번, U)
 넵투늄 (93번, Np)
 플루토늄 (94번, Pu)
 아메리슘 (95번, Am)
 퀴륨 (96번, Cm)
 버클륨 (97번, Bk)
 캘리포늄 (98번, Cf)
 아인슈타이늄 (99번, Es)
 페르뮴 (100번, Fm)
 멘델레븀 (101번, Md)
 노벨륨 (102번, No)
 로렌슘 (103번, Lr)

전이 금속 
전이금속은 주기율표에서 4~7주기, 3~12족 까지의 원소들을 말한다. 원자번호가 늘어나면서 d 오비탈이 채워진다.

 스칸듐 (21번, Sc)
 티타늄 (22번, Ti)
 바나듐 (23번, V)
 크로뮴 (24번, Cr)
 망가니즈 (25번, Mn)
 철 (26번, Fe) 
 코발트 (27번, Co)
 니켈 (28번, Ni)
 구리 (29번, Cu)
 아연 (30번, Zn)
 이트륨 (39번, Y)
 지르코늄 (40번, Zr)
 나이오븀 (41번, Nb)
 몰리브데넘 (42번, Mo)
 테크네튬 (43번, Tc)
 루테늄 (44번, Ru)
 로듐 (45번, Rh)
 팔라듐 (46번, Pd)
 은 (47번, Ag)
 카드뮴 (48번, Cd)
 하프늄 (72번, Hf) 
 탄탈럼 (73번, Ta) 
 텅스텐 (74번, W) 
 레늄 (75번, Re) 
 오스뮴 (76번, Os) 
 이리듐 (77번, Ir)
 백금 (78번, Pt) 
 금 (79번, Au) 
 수은 (80번, Hg) 
 러더포듐 (104번, Rf)  
 더브늄 (105번, Db) 
 시보귬 (106번, Sg)
 보륨 (107번, Bh)
 하슘 (108번, Hs)
 마이트너륨 (109번, Mt)
 다름슈타튬 (110번, Ds)
 뢴트게늄 (111번, Rg)
 코페르니슘 (112번, Cn)

전이후 금속 
전이후 금속은 주기율표의 p-구역에 있는 금속 원소를 말한다. 전이 금속에 비해 녹는 점과 끓는 점이 낮고, 무르다.

 알루미늄 (13번, Al)
 규소 (14번, Si)
 인 (15번, P)
 황 (16번, S)
 갈륨 (31번, Ga)
 저마늄 (32번, Ge)
 비소 (33번, As)
 셀레늄 (34번, Se)
 인듐 (49번, In)
 주석 (50번, Sn)
 안티모니 (51번, Sb)
 텔루륨 (52번, Te)
 탈륨 (81번, Tl)
 납 (82번, Pb)
 비스무트 (83번, Bi)
 폴로늄 (84번, Po)

관련 문서 
 주기율표 (표준)
 확장 주기율표
 원소
 주기율표 (표준 원자량)

각주

외부 링크 
 IUPAC 웹사이트의 주기율표
 대한화학회 웹사이트의 주기율표
 

 

러시아의 발명품
1869년 작품