주기

원소 주기율표에서 가로 행을 주기(period)라고 하며, 하나의 주기에 있는 원소는 모두 같은 수의 전자껍질을 갖는다. 한 주기에서 오른쪽의 이웃 원소는 양성자를 하나 더 가져 원자 번호가 하나 더 크며, 금속성이 상대적으로 작다.

예를 들어 4주기 원소를 나열한 표는 다음과 같다.

원소를 주기별로 다른 행에 배열한 주기율표에서 세로 열의 족은 유사한 물리‧화학적 성질을 갖는다. 예를 들어, 알칼리 금속은 첫 번째 열(1족)에 놓여 있으며 반응성이 커서, 불활성 기체의 전자 배치를 갖기 위해서는 전자 하나를 잃는 경향을 띤다. 2016년까지 총 118개의 원소가 확인되었다.

주기율표의 s-블록과 p-블록에서는 같은 주기의 원소끼리 서로 유사한 성질이나 경향성을 띠지 않는 대신, 세로로 배열된 족의 원소들의 경향성이 더 의미 있다. 하지만 d-블록에서 주기를 따라 경향성이 있고, f-블록 원소도 같은 주기에서 상당한 유사성을 보인다.

목차

현재 주기율표에는 7개의 완전한 주기가 있고, 여기에 알려진 원소가 118개가 존재하며, 만약 새로운 원소가 발견되면 119번부터 시작되는 8번째 주기에 속할 것이며, 이 경우 아래의 확장된 주기율표가 도움이 될 것이다.

원자 번호 119번 이상의 원소가 발견되는 경우 확장될 주기율표()

첫 번째 주기에는 다른 어떤 주기보다 원소의 수가 적어 단지 수소와 헬륨만 위치한다. 따라서 이들은 여덟 전자 규칙을 따르지 않는다. 화학적으로 헬륨은 불활성 기체와 같은 거동을 하기에 18족 원소에 속하는 것으로 간주한다. 그러나 핵 구조 면에서 헬륨은 s-블록에 속하므로 2족 원소, 또는 2족 및 18족 원소로 분류하기도 한다. 수소는 전자를 쉽게 잃기도 하고 얻기도 하여 화학적으로 1족 및 17족 원소로 거동한다.

두 번째 주기에는 2s와 2p 오비탈이 등장한다. 2주기 원소는 수소를 제외하고 생물학적으로 가장 필수적인 원소인 탄소, 질소, 산소를 포함한다.

리튬(Li)은 가장 가벼운 금속이고 가장 밀도가 작은 고체 원소이다. 베릴륨(Be)은 가벼운 모든 금속 중 녹는점이 가장 높은 원소 중 하나이다. 2주기의 세 번째 원소인 붕소(B)은 순수한 원소 형태로 자연에서 발견되지 않고 붕소산 염과 같은 화합물 형태로 존재한다. 탄소(C)는 수소, 헬륨, 산소 다음으로 우주에서 질량비로 네 번째로 풍부하며, 인체에서는 산소 다음으로 질량비로 두 번째로 많고, 원자수에 있어서 세 번째로 풍부한 원소이다. 인체에 필수적인 모든 유기 화합물은 수소, 산소, 질소, 황, 인 등과 결합한 하나 이상의 탄소를 포함하고 있어, 탄소는 중요한 생물학적 화합물의 기반이 된다.

질소(N)는 가장 반응성이 작은 이원자 기체 질소 분자(N₂)로 발견되며, 부피 비로 지구 대기의 78%를 차지한다. 부피 비로 지구 대기의 21%를 차지하는 산소(O)는 거의 모든 동물의 호흡에 관여하며 매우 중요한 물의 주요 성분이다. 산소는 우주에서 세 번째로 풍부한 원소이고 산화물이 지각에 가장 풍부하다. 플루오린(F)은 이온 상태가 아닌 원소 중 가장 반응성이 크고 자연에서 원소 상태로 발견하기 어렵다. 네온(Ne)은 네온사인에 사용되는 불활성 기체이다.

3주기 원소들은 자연에서 발견되며 적어도 하나의 안정한 동위원소를 갖는다. 불활성 기체인 아르곤을 제외한 3주기 모든 원소는 지질학이나 생물학의 기반에서 필수적이다.

4주기는 생물학적으로 중요한 원소인 포타슘과 칼슘을 포함하며, 가벼운 전이 금속으로 이루어진 d-블록의 첫 번째 주기이기도 하다.

여기에는 지구의 주요 성분인 철을 비롯하여 코발트, 니켈, 구리 등 생물학적 역할을 갖는 원소가 속한다. 아울러 4주기에는 3d 전이 금속을 넘어 아연, 갈륨 및 준금속인 저마늄과 비소, 비금속인 셀레늄, 브로민, 크립톤도 속한다.

5주기는 4주기와 원소 수가 같고 일반적인 구성이 유사한데, 4d 전이 금속을 넘어 다시 전형 원소 측면에서 금속 수는 하나 더 많고 비금속 수는 하나 더 적다.

6주기는 란타넘 계열의 4f-블록 원소를 포함하는 첫 번째 주기이며, 무겁고도 안정한 원소를 포함한다. 유독한 원소이 많고 몇몇은 방사능을 띄지만, 백금이나 금과 같이 반응성이 없는 귀금속도 들어 있다.

7주기 원소는 모두 방사성 원소이며 지구에서 자연에 존재하는 가장 무거운 원소인 플루토늄을 포함하고 있다. 이 다음 원소부터는 모두 인공적으로 합성된 것인데, 아메리슘부터 아인슈타이늄까지 5개 원소는 현재 상당량 얻을 수 있지만 그 외 대부분은 마이크로그램 이하로 매우 희귀하게 얻는다. 특히 7주기 뒷번호의 원소 중 몇몇은 실험실에서 한 번에 원자 몇 개 수준으로만 감지될 뿐이다. 이들 원소는 대부분 희소하기에 실험 결과가 많지 않고, 따라서 족과 주기의 경향성도 다른 주기에 비해 잘 정리되어 있지 않다.

8주기 원소는 아직 합성, 보고된 바 없다. g-블록이 예측되기는 하지만, 어느 원소도 물리적으로 가능하다고 확인된 바 없기에, 현재까지는 존재하지 않는다.

Retrieved on 2019-03-19.