화학 원소 - Chemical element [2]

화학 원소 - Chemical element (2)

원자번호

원소의 원자 번호는 각 원자의 양성자 수와 동일하며, 원소를 정의한다. 예를 들어, 모든 탄소 원자는 원자핵에 6개의 양성자를 가지고 있다; 그래서 탄소의 원자수는 6. 탄소 원자는 다른 수의 중성자를 가지고 있을 수 있다; 다른 수의 중성자를 가진 같은 원소의 원자들은 원소의 동위원소로 알려져 있다. 원자핵의 양자의 수 또한 전하를 결정하는데, 이는 비이온 상태에서 원자의 전자의 수를 결정한다. 전자는 원자의 다양한 화학적 특성을 결정하는 원자 궤도에 배치된다. 핵의 중성자 수는 보통 원소의 화학적 성질에 거의 영향을 미치지 않는다(수소와 중수소의 경우는 제외). 따라서 예를 들어 탄소 원자가 6 또는 8개의 중성자를 가질 수 있음에도 불구하고 모든 탄소 동위원소는 모두 6개의 양성자와 6개의 전자를 가지고 있기 때문에 거의 동일한 화학적 성질을 가지고 있다. 그렇기 때문에 질량수나 원자량이 아닌 원자수가 화학 원소의 식별특성으로 간주된다. 원자 번호의 기호는 Z이다.

특성

일반적인 물리적 및 화학적 특성, 친숙한 조건에서의 물질 상태, 용해 및 비등점, 밀도, 고체로써 결정 구조 및 기원에 대한 고려를 포함하여 여러 종류의 기술 분류가 원소에 광범위하게 적용될 수 있다.

일반 속성

화학 원소의 일반적인 물리적, 화학적 성질을 특징짓기 위해 몇 가지 용어가 일반적으로 사용된다. 첫 번째 구분은 전기를 쉽게 전도하는 금속과 그렇지 않은 비금속, 그리고 작은 그룹(금속)이 중간 성질을 가지며 종종 반도체로 동작하는 것이다. 보다 정제된 분류는 주기율표의 색채 표시에서 종종 나타난다. 이 시스템은 "금속"과 "비금속"이라는 용어를 보다 광범위하게 정의된 금속과 비금속 중 특정 품목에만 제한하고, 더 넓게 보는 금속과 비금속 중 특정 세트에 대한 추가 용어를 추가한다. 여기에 제시된 주기율표에 사용된 이 분류의 버전은 액티니드, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 할로겐, 란타니드, 전환 금속, 전이후 금속, 금속, 반응성 비금속, 그리고 고귀한 기체를 포함한다. 이 계통에서 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이 금속은 물론 란타니드와 액티니드도 보다 넓은 의미로 보는 금속의 특수한 그룹이다. 마찬가지로 반응성 비금속과 고귀한 기체는 더 넓은 의미에서 볼 수 있는 비금속이다. 일부 프레젠테이션에서는 할로겐이 구별되지 않으며, 아스타틴은 금속으로 식별되고 나머지는 비금속으로 식별된다.

물질 상태

원소들 사이에서 흔히 사용되는 또 다른 기본적인 구별은 선택된 표준 온도와 압력(STP)에서 고체, 액체 또는 기체를 막론하고 물질의 상태(상)이다. 대부분의 원소는 재래식 온도와 대기압에서 고체인 반면, 몇 개는 기체다. 오직 브롬과 수은만이 섭씨 0도(화씨 32도)와 정상기압의 액체일 뿐이며, 세슘과 갈륨은 그 온도에서는 고체지만 각각 28.4°C(83.2°F)와 29.8°C(85.6°F)에서 녹는다.

용해점 및 비등점

일반적으로 하나의 대기압으로 섭씨로 표현되는 용해점과 비등점은 다양한 원소의 특성화에 사용된다. 대부분의 원소로 알려져 있지만, 이러한 측정치 중 하나 또는 둘 다 여전히 극소량으로 이용할 수 있는 일부 방사성 원소에 대해 결정되지 않고 있다. 헬륨은 대기압에서 절대 영점에서도 액체로 남아있기 때문에 기존 프레젠테이션에서는 용해점이 아닌 비등점만 가지고 있다.

밀도

선택한 표준 온도와 압력(STP)에서의 밀도는 요소의 특성화에 자주 사용된다. 밀도는 종종 세제곱 센티미터 당 그램으로 표현된다. 여러 원소들이 흔히 접하는 온도에서 기체들이기 때문에, 그들의 밀도는 보통 기체 형태로 명시된다; 액화되거나 굳어질 때, 기체 원소들은 다른 원소의 밀도와 비슷한 밀도를 가진다. 요소가 서로 다른 밀도를 가진 할당량을 가질 때, 일반적으로 요약 프레젠테이션에서 하나의 대표 할당량을 선택하는 반면, 각 할당량별 밀도는 더 자세한 정보가 제공되는 곳에 명시될 수 있다. 예를 들어, 세 개의 친숙한 탄소 할당제(아모르핀 탄소, 흑연, 다이아몬드)는 각각 1.8–2.1, 2.267, 3.515 g/cm3의 밀도를 가지고 있다.

결정구조

고체 표본으로 현재까지 연구된 원소들은 8가지 종류의 결정 구조를 가지고 있다: 입방체, 체중 중심 입방체, 육방체, 단방체, 직각체, 심방체, 사방체, 사방체, 사방체. 합성적으로 생산된 트랜스우라늄 원소의 경우, 사용 가능한 샘플은 결정 구조를 결정하기에는 너무 작았다.