학문
냉철한라마35
악티늄족과 란타넘족 원소들의 내부 전자 채워짐 특성이 궁금해요
주기율표 아래쪽에 따로 떨어져 있는 란타넘족과 악티늄족 원소들이 f 오비탈에 전자를 채워나가는 독특한 전자 배치와 이로 인한 화학적 유사성의 원인이 궁금합니다. 방사성 성질과 산화수 특징이 알고 싶어요.
5개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.
란타넘족은 주로 4f 오비탈에, 악티늄족은 주로 5f 오비탈에 전자가 차례로 채워지는 원소들입니다. 이 f 전자들은 바깥쪽 전자보다 원자내부에 위치해 화학 결합에 직접 참여하는 정도가 비교적 작은 특징이 있는데, 그래서 같은 계열 원소들은 바깥 전자배치가 비슷해 서로 비슷한 화학적 성질을 나타내는 경우들이 많습니다.
란타넘족은 주로 +3 산화수가 안정한 반면, 악티늄족은 5f 전자가 결합에 더 참여해 +3부터 여러 산화수를 나타낼 수 있습니다. 악티늄족은 원자핵이 매우 무거워 대부분 방사성을 띠고, 우라늄이나 플로토늄처럼 자연 붕괴하는 원소들이 여기에 포함됩니다.
두 계열의 특징은 f 오비탈에 전자가 채워지는 전자구조가 화학적 유사성과 산화수, 방사성 성질에 큰 영향을 주는 데 있습니다.
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채택된 답변안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.
란타넘족은 4f 오비탈, 악티늄족은 5f 오비탈에 전자가 채워지며 이 f 전자가 안쪽에 묻혀 있어 바깥 전자 배치가 비슷하기 때문에 화학적 성질이 유사합니다. 악티늄족은 5f 전자가 결합에 더 참여해 다양한 산화수를 보이고 핵이 무거워 방사성을 띤답니다.
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
란타넘족은 4f, 악티늄족은 5f 오비탈에 전자가 하나씩 채워지는 원소들이에요. 4f 오비탈은 공간적으로 5s, 5p 전자보다 안쪽에 묻혀 있어서, 원자 번호가 늘어도 바깥 6s² 전자 배치는 거의 그대로예요. 화학 반응은 바깥 전자가 맡으니 란타넘족 15개 원소는 성질이 매우 비슷하고, 대부분 +3 산화수를 가져 광석에서 서로 분리하기가 무척 어려워요. f 오비탈이 비거나 절반, 가득 찬 상태가 되려는 경향으로 세륨은 +4, 유로퓸과 이터븀은 +2도 보여요.
악티늄족의 5f 오비탈은 더 바깥으로 퍼져 있고 6d와 에너지가 비슷해서 결합에 직접 참여해요. 그래서 앞쪽 원소들은 산화수가 다양한데, 우라늄은 +3부터 +6까지, 플루토늄은 용액 속에서 네 가지 산화수가 동시에 존재하기도 해요. 아메리슘 이후로는 5f가 다시 안으로 수축해 란타넘족처럼 +3이 주를 이뤄요.
양성자가 90개 가까이 되면 서로 밀어내는 전기 반발이 핵력을 이기기 쉬워 악티늄족은 모두 방사성이에요. 반감기가 수십억 년인 토륨과 우라늄만 자연에 많이 남아 있어요. 란타넘족에서는 프로메튬만 안정 동위원소가 없어요 :)
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.
란타넘족이랑 악티늄족은 안쪽에 있는 F 오비탈에 전자를 채워 나갑니다. 왜냐하면은 바깥쪽이 아니라 한층 안쪽의 깊숙한 곳에 전자가 쌓이기 때문이죠. 그래서 껍질 구조가 비슷해서 서로 화학적인 성질이 거의 쌍둥이처럼 닮아 있습니다.
그리고 이들은 전자가 채워지는 모양새에 따라서 다양한 산화수를 보여줍니다. 특히나 악티늄 족은 원자핵이 너무 무겁고 불안정해서 대부분 방사성을 띄게 되죠. 그래서 에너지를 뿜어내면서 스스로 변하는 독특한 성질을 가지게 되는 겁니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
란타넘족(4f)과 악티늄족(5f)은 원자가전자 안쪽의 f 오비탈에 순차적으로 전자가 채워지는 독특한 전자 배치를 가져 주기율표 하단에 따로 배치됩니다 이들은 최외곽 전자 구조가 유사하여 원자 번호가 바뀌어도 주기율표 내에서 화학적 성질이 매우 유사하게 나타나는 특징이 있습니다. 란타넘족은 주로 안정한 +3가 산화수를 보이는 반면 악티늄족은 5f와 6d 오비탈 간 에너지 차이가 작아 +3가부터 +7가까지 다채로운 산화수를 형성합니다 방사성 측면에서 란타넘족은 프로메튬을 제외하면 안정하거나 반감기가 긴 반면 악티늄족은 전 원소가 방사성 물질이며 무거운 원소일수록 매우 불안정합니다 이러한 내부 f 오비탈의 채워짐과 란타넘족 수축 현상은 두 계열 원소의 독보적인 물리적 화학적 다양성을 결정짓는 근원적 요인입니다