[2022개정 통합과학] 2.물질과 규칙성 2.물질의 규칙성과 성질 - 1

01. 원소의 주기성

 

원소를 공부하면서 가장 먼저 잡아야 할 큰 흐름은 딱 하나입니다.

“물질의 성질은 원자의 전자 배치에서 시작되고, 주기율표는 그 규칙을 한 장에 정리한 지도다.”

이 관점만 잡히면, 암기해야 할 내용이 ‘따로따로’가 아니라 ‘이유가 있는 한 줄’로 연결됩니다.

 

우리가 사는 세상은 수많은 물질로 가득하지만, 그 출발점은 물질의 이루는 가장 작은 입자로 부터 시작됩니다. 우선 원자와 원소를 구분해 봅시다.

원자는 물질을 이루는 가장 작은 입자이고, 원소는 그런 원자에 이름을 붙인 것입니다. 과일이라는 큰 분류가 있고 그 안에 사과, 배, 귤, 레몬처럼 종류가 나뉘듯이, 원자도 종류에 따라 이름이 붙습니다. 그 이름들이 바로 수소, 산소, 탄소 같은 ‘원소’입니다.

원자는 과일에, 원소는 사과, 배, 오랜지, 레몬 같이 각각의 이름을 붙인것에 비유할수 있다.

 

그렇다면 질문이 바뀝니다. “원소가 다르면 왜 성질이 달라질까?”여기서 핵심은 ‘전자’입니다.

특히 원자 가장 바깥쪽에 있는 최외각 전자(원자가 전자)는 원자가 다른 원자와 손잡을지, 혼자 있으려 할지, 얼마나 쉽게 반응할지를 결정합니다. 즉, 물질의 성질은 원자의 전자 배치에서 시작됩니다.

이 전자 배치의 규칙을 한 장으로 정리한 지도가 주기율표입니다. 주기율표는 원자 번호(양성자 수=중성 원자에서 전자 수)가 1씩 늘어나는 순서로 원소를 배열한 표인데, 전자 배치가 일정한 패턴으로 반복되면서 성질도 반복됩니다. 그래서 같은 ‘족’에 있는 원소들은 비슷한 성질을 보입니다. 최외각 전자 수가 같기 때문입니다.

 

대표적으로 1족 알칼리 금속은 최외각 전자가 1개라서 “하나를 내놓고 안정해지려는” 성향이 강해 반응성이 큽니다. 17족 할로젠은 최외각 전자가 7개라서 “하나만 더 채우면 안정”이라 역시 반응성이 큽니다. 결국 둘은 만나기만 하면 서로의 부족한 1개를 해결하는 방향으로 반응이 잘 일어납니다. 주기율표를 읽는다는 것은, 원소의 성질을 미리 예측한다는 뜻입니다.

 

마지막 퍼즐은 결합입니다. 전자는 껍질처럼 채워지며 첫 번째 껍질은 2개, 그다음은 8개를 채우면 비교적 안정해집니다(옥텟 규칙). 그래서 원소들은 최외각을 안정한 상태에 가깝게 만들기 위해 전자를 주고받거나(이온 결합), 서로 나눠 쓰는 방식으로(공유 결합) 결합합니다.

 

 

원자와 원소를 이해하고, 전자 배치를 보고, 주기율표로 규칙을 읽고, 결합 방식으로 성질을 예측하는 것.

이 순서로 공부하면 암기가 줄고, 이해가 늘어납니다.