니켈과 코발트의 주기율표 순서가 맞지 않는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요
원소주기율표는 원자번호가 커짐에 따라 원자량이 커지는 순서로 나열하는 것으로
알고 있는데, 27번의 코발트는 원자량이 58.93이고 28번의 니켈은 원자량이 58.69입니다.
니켈과 코발트의 원자 주기율표 순서가 맞지 않는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 한도리 과학전문가입니다.
코발트와 니켈의 원자량에 대한 정보가 주어졌을 때, 이러한 주기율표 순서의 예외는 보통 발생합니다. 이는 원자량이 원자번호와 다른 원소들 간의 전자배치 및 전자 상태에 따라 다르게 결정될 수 있기 때문입니다.
원자량은 원자 내 전자와 양성자의 수의 합으로 결정되며, 코발트는 27개의 전자와 27개의 양성자를 가지고 있으며, 니켈은 28개의 전자와 28개의 양성자를 가지고 있습니다. 그러나 이러한 전자와 양성자의 수만으로는 원자의 전자배치와 전자 상태를 알 수 없습니다.
주기율표에서 원소들의 배열 순서는 주로 원소들의 전자껍질 구성에 따라 결정됩니다. 니켈과 코발트는 모두 4d 전자껍질을 가지고 있지만, 니켈은 3d 전자껍질을 채우는 과정에서 그 구성이 코발트와 다른 경로를 따라가기 때문에 코발트보다 더 작은 원자 반지름을 가지게 됩니다. 따라서 원자량은 비슷하지만, 전자껍질 구성에 따라 원소들의 크기는 다를 수 있기 때문에 이러한 경우 주기율표의 순서와 원자량 순서가 일치하지 않을 수 있습니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 니켈(Ni)과 코발트(Co)는 둘 다 4번째 주기에 속하는 원소이며, 주기율표에서는 둘 다 8B 그룹(전이금속)에 위치합니다. 하지만 일부 주기율표에서는 니켈 다음에 코발트가 위치하고 있습니다.
이러한 순서의 차이는 주기율표를 만드는 데 사용된 규칙의 차이로 인해 발생합니다. 현재 널리 사용되는 주기율표는 멘델레예프의 주기법에 따라 만들어졌는데, 이 주기법에서는 원자 질량의 크기에 따라 원소들을 배열합니다.
그러나 이전에는 원자 질량보다는 원소의 화학적 성질에 따라 원소들을 배열하는 경우도 있었습니다. 이러한 방법으로 만들어진 주기율표에서는 코발트가 니켈보다 먼저 위치하고 있습니다. 하지만 현재는 멘델레예프의 주기법을 따르는 것이 일반적이며, 이에 따라 니켈과 코발트는 같은 주기와 그룹에 위치하게 됩니다.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.
니켈(Ni)과 코발트(Co)는 주기율표에서 인접한 원소로 코발트 앞에 니켈이 나타납니다. 그러나 일부 주기율표에서는 전자 구성의 유사성으로 인해 니켈 앞에 코발트를 표시할 수 있습니다.
그 이유는 니켈의 전자배열은 [Ar]3d8 4s2, 코발트의 전자배열은 [Ar]3d7 4s2로 쓸 수 있기 때문이다. Aufbau 원리에 따라 전자는 에너지가 증가하는 순서로 에너지 준위와 하위 준위를 채웁니다. 이 경우 4s 하위 준위는 3d 하위 준위보다 에너지가 낮으므로 전자는 3d 하위 준위를 채우기 전에 먼저 4s 하위 준위를 채웁니다. 그러나 크롬(Cr)과 구리(Cu)의 경우 3d 부준위가 4s 부준위보다 약간 낮은 에너지를 가지므로 4s 부준위에서 전자 하나를 빼서 3d 부준위에 더한다. -보다 안정적인 전자 구성을 달성하기 위해 레벨. 그 결과 크롬의 경우 [Ar]3d5 4s1, 구리의 경우 [Ar]3d10 4s1의 전자 구성이 생성됩니다.
따라서 니켈과 구리 사이의 전자 구성의 유사성을 기반으로 일부 주기율표에서는 니켈 앞에 코발트를 배치할 수 있습니다. 그러나 관례는 원자 번호에 따라 코발트 앞에 니켈을 배치하는 것입니다.
안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다.
니켈과 코발트의 원자량 순서가 주기율표의 일반적인 규칙과 일치하지 않는 이유는, 주기율표에서는 원자량이 커짐에 따라서 원소들의 원자 번호가 증가하지만, 만약에 이러한 규칙을 모든 경우에 적용한다면 주기율표를 만들기 어려워집니다.
이러한 경우, 주기율표의 원소들은 전자의 배열과 화학적 특성을 기반으로 배치됩니다. 코발트와 니켈은 둘 다 3d 전자껍질을 가지고 있고, 전자의 배열은 유사합니다. 이러한 유사성으로 인해, 코발트와 니켈은 동일한 주기에서 배치되는 것이 일반적입니다. 따라서, 코발트와 니켈은 원자 번호 순서가 아닌 화학적 유사성을 기반으로 원소 주기율표에서 배열됩니다.
니켈과 코발트는 원자번호가 연속적이지만, 이들의 원자량이 원자번호의 증가와 함께 일정하게 증가하지 않는 이유는 전자 구성에 있습니다.
원소의 원자량은 그 원자 내부의 전자 수에 따라 결정되는데, 니켈과 코발트는 전자 구성이 다릅니다.
니켈은 3d8 4s2 전자 구성을 가지고 있으며, 코발트는 3d9 4s2 전자 구성을 가지고 있습니다.
3d 궤도는 4s 궤도보다 안쪽에 위치하므로, 3d 궤도에 있는 전자는 핵과의 전자 결합이 더 강합니다.
이 때문에, 코발트는 니켈보다 약간 더 높은 원자량을 가지게 됩니다.
따라서, 원소의 원자량은 전자 구성에 따라 결정되기 때문에, 전자 구성에 따라 원자 주기율표의 순서와 원자량의 순서가 일치하지 않을 수 있습니다.
안녕하세요. 김경욱 과학전문가입니다.
주기율표 상에서 원소의 순서는 원소의 전자 구성과 주기성 등의 특성을 기반으로 결정됩니다. 니켈(Ni)과 코발트(Co)는 모두 4d 전이 금속 원소로, 전자 구성과 주기성 등이 매우 유사합니다. 그러나 주기율표에서는 니켈이 4d 블록에서 10번째에 위치하고 있지만 코발트는 9번째에 위치하고 있습니다.
이러한 이유는 주기율표가 처음 만들어진 시점에서는 원소의 전자 구성과 특성을 정확하게 파악하지 못한 것이 원인입니다. 당시에는 코발트의 전자 구성을 제대로 알 수 없었고, 그 결과 코발트가 니켈보다 먼저 위치하게 되었습니다. 하지만 이후의 연구에서 코발트의 전자 구성이 밝혀지면서 주기율표에서의 순서가 수정되어야 하지만, 이미 널리 사용되고 있기 때문에 수정하지 않았습니다. 이러한 이유로 주기율표 상에서 니켈과 코발트의 순서가 맞지 않게 되었습니다.
