제가 알고있는 상식내에서 말씀 드리겠습니다.
Oxidation Number는 말 그래도 '산화수' 라는 뜻입니다.
더 간단하게 말하면 이온화 되었을때 몇개의 전자를 갖는냐 아니면 몇개의 전자를 잃는가를 나타내 주는
수입니다. 하나 예를 들어보면 나트륨(Na)가 이온화 되면 Na+(1) 로 이온화 됩니다.
여기서 나트륨의 산화수는 +1이 되는것이죠. 칼슘(Ca)는 이온화 하면 Ca+2로 되기 때문에 산화수는 +2가 되는것이죠. 그렇다고 꼭 산화수가 이온화되었을 때 라고만 생각하기 보다는 원자가 안정화 상태에 있을때 띄는 성질과 전자가 추가되거나 빠지는 갯수를 생각하시면 편합니다.
화학을 조금 배우셨다면 어느정도 이해는 하실것으로 생각하고 1번의 질문부터 답을 해보면
1. 위에 보이는 V(바나듐),Sn(주석),C(탄소),Li(리튬)의 산화수는 각각 아래와 같습니다.
- V(바나듐)은 전이원소에 속해있어서 정확한 산화수를 가지고 있지는 않습니다. 사전이나 인터넷의 정보를 참조하면 바나듐은 +3~+5의 산화수를 가지고 있습니다.
- Sn(주석)은 +4의 산화수를 가지고 있습니다.
- C(탄소)는 약간 특이하게도 +4가 될수도 있고 -4가 될 수도 있습니다. 그 이유는 탄소는 최외각 전자수가 4개입니다. 어떻게 보면 위에있는 Sn(주석)과 같은 족이기 때문에 최외각 전자수가 같습니다. 그렇다면 주석도 +4나 -4 의 산화수를 가질수 있지만 상대적으로 주석은 +4로 되는 경향이 좀더 큽니다. 그이유는 원자의 껍질수와 관련이 있는데 이부분에 대해서는 일반화학 1~2장정도를 참조하시면 충분히 이해가 가실거라 생각 되실겁니다. 탄소는 +4나 -4가 될 수 있다는 예로 메탄(CH4)와 사염화탄소(CCL4)를 비교하면 됩니다. 메탄은 C-4와 H+(1)4개가 만나서 생성되기 때문에 이때는 -4의 값을 가지지만 사염화 탄소는 C+4와 CL-(1)
4개가 만나서 생성되기때문에 이때는 +4의 산화수를 가지게 되는 것입니다.
- Li(리튬)의 산화수는 +1 입니다.
2. Cs(세슘)과 Fr(프랑슘)의 원자 크기를 말씀하시는거라면 프랑슘이 더 큽니다. 주기율표를 보면 아래로 갈수록 원자의 번호와 크기가 커지는 경향이기 때문에 세슘과 프랑슘은 같은 1족이고 프랑슘이 분자량,크기가 세슘보다 큽니다.
3. 위에 약간 언급이 되었지만 이온화는 간단하게 원자가 전자를 잃거나 얻어 전기적 성질을 띄고 안정화되는 성질을 가지게 되는게 이온화 입니다. 이온화가 가능한 유체가 전해질, 이온화가 불가능한 유체가 비전해질 이라고 하구요.
K(칼륨)과 Ca(칼슘)을 비교 하면 분자량은 칼슘이 크고 원자 크기는 칼륨이 큽니다. 분자량이 큰거는 너무 당연해서 잘아실꺼라 믿고 원자의 크기는 양성자와 전자수를 비교해 보시면 됩니다. 이유는 양성자와 전자는 서로 다른 성질을 띄게되어 힘이 상쇄가 되는데요. 이때 서로 +,-끼리 잡아 끄는 성질을 말하는것이죠.
간단하게 예를 들면 자석이 각각10개있는거하고 자석이 20개 있을때 어느쪽이 저 끌어들이는 성질이 클까요? 아무래도 각각 20개의 자석이 있는 부분이 높을꺼라 생각됩니다. 이렇듯 칼륨은 19개의 자석이 끌고있고
칼슘은 20개의 자석이 끌고 있다고 생각하면 상대적으로 자석이 한개 더 많은 칼슘의 껍질들이 좀더 가깝게끌어 당기고 있다고 생각됩니다. 그렇기 때문에 칼륨이 칼슘보다 껍질 사이사이의 공간이 넓어서 원자 크기는 칼륨이 조금더 클꺼라고 생각됩니다. 이온화 되었을때에는 칼슘,칼륨이 18개의 양성자와 전자가 상쇄되되 때문에 원자 크기는 아주 크게 다르지는 않다고 생각됩니다. 물론 양성자의 갯수는 칼슘이 많아서 같은 극끼리 서로 척력이 발생하여 약간 원자 크기가 커질수 있으나 그건 매우 작을것으로 예상되고 서로 안정화 상태에서 있을떄는 칼륨의 원자크기가 조금더 클것이라 생각이 됩니다.
허접한 답변이라서 제 설명을 간단하게 보시고 사전이나 참고자료를 보시면 더욱 이해가 잘되실거라 믿습니다.
