주기율표에서 족과 주기에 따라 원소들의 원자 반지름과 이온화 에너지 및 전기 음성도가 규칙적으로 변하는 경향성이 원자 구조와 어떻게 밀접하게 연관되어 있나요?

Question

주기율표에서 족과 주기에 따라 원소들의 원자 반지름과 이온화 에너지 및 전기 음성도가 규칙적으로 변하는 경향성이 원자 구조와 어떻게 밀접하게 연관되어 있나요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

주기율표에서 원소들의 주기적 성질 변화는 원자 구조를 결정하는 두 가지 핵심 변수인 전자껍질 수와 유효 핵전하의 변화로 설명됩니다. ​원자핵의 양성자가 당기는 인력과 전자 간의 반발력이 결합하여 형성되는 이 두 요인이 원자 반지름, 이온화 에너지, 전기 음성도의 경향성을 결정합니다.

같은 주기에서 오른쪽으로 갈수록 전자껍질 수는 일정하지만 양성자수가 늘어나 유효 핵전하가 커집니다. 이에 따라 원자핵이 최외각 전자를 당기는 정전기적 인력이 강해져 원자 반지름은 감소합니다. 동시에 전자를 떼어내기 어려워져 이온화 에너지가 증가하고, 공유 전자쌍을 끌어당기는 힘인 전기 음성도 역시 함께 증가합니다.

​반면 같은 족에서 아래로 갈수록 최외각 전자 수는 일정하지만 전자껍질 수가 증가합니다. 전자껍질의 추가는 원자핵과 최외각 전자 사이의 거리를 멀어지게 하여 원자 반지름을 증가시킵니다. 거리가 멀어짐에 따라 원자핵의 인력이 약해지고 가림 효과가 커져 전자를 떼어내기 쉬워지므로 이온화 에너지가 감소하고, 공유 전자쌍을 당기는 전기 음성도 또한 감소하게 됩니다.