파드레의 요모조모

학교에서 화학을 배우면서 제일 먼저 멘들레프의 주기율표를 배웁니다.  멘들레프의 주기율표를 배우는 이유는 원자의 최외곽 전자의 배치에 따라 원자의 화학적 성질이 정해진다는 것을 이해하는 것입니다. 아래 보어의 원자모델을 보면 첫번 궤도에 전자 2개 두번째 궤도에 전자 8개 3번째 궤도에 전자 8개등 각 궤도에 8개의 전자들이 들어갑니다.

물론 전자가 늘어나고 원자핵과의 거리가 멀어지면서 새로운 궤도가 늘어나면서 제일 위의 표준 주기율표와 같이 기다란 주기율표가 되지만  일반적으로 고등학교에서 공부하는 정도의 과학에서는 8족 정도의 주기율표의 의미 정도만 기억하면 되겠다.

당연히 주기율표의 원자를 순서대로 암기하는 친구들이 있는데 그 의미를 물어보면 모르는 친구들도 있다.  당연히 그렇게 외울 필요는 없다. 물론 좀 외우면 도움이 될 수도 있다.

중요한 것은 그 의미를 이해하고 활용하는 것이 되겠다.

이 주기율표와 원자모델에서 의미하는 것은 최외곽에 배치될 수 있는 원자의 수와 그 숫자에 따른 원자의 특성이 궤도마다 반복적으로 비슷하게 나타난다는 것이다.

원자의 궤도에 8개의 전자가 꽉차면 안정된다.( 물론 수소와 헬륨은 첫 궤도로 2개의 전자만 들어갈 수 있다. )

그래서, 원자는 최외곽의 전자를 꽉 채워 8개를 맞추던지 남으면 보내버리던지 하여 안정적인 궤도를 유지하고 싶어하고 그렇게 전자를 주고 받으면서 원자는 다른 원자와 화학적 결합을 하고 안정적이된다. 

이때 전자가 1개 부족하던지 1개가 남으면 2개 부족하던지 2개 남는 원자보다 더 강한 화학적 반응성을 갖는다.

최외곽 전자가 1개인 1족은 더 강한 화학반응 성질을 갖고 강알카리성을 갖고 7족은 1개의 부족한 전자가 있고 1개를 채우고 싶어 강산의 특성이 있다. 8족은 최외곽 전자의 수가 꽉차서 아주 안정적이어서 반응을 하지않는다. 4족의 경우에는 반응은 자주 하지않지만 아주 견고한 결합을 형성한다.

4족에 탄소는 동식물의 몸을 이루는 탄소화합물을 이루고 실리콘은 3족과 5족의 성분을 섞어서 반도체를 만드는 기본 소재가 된다.

이렇게 남는 원자와 부족한 원자의 수를 결합 손이라고 생각하면 화학식을 이해하는 것도 아주 쉽게 된다.

수소는 1족으로 1개의 손이 있고 산소는 6족으로 2개의 손이 있다. 산소는 2개의 손으로 수소를 하나씩 잡아서 H-O-H가 되어 H2O(산소)가 된다. C는 4개의 손이 있고 산소는 2개의 손이 있어 CO2 이산화탄소가 된다. 수소와 결합하면 CH4(메탄)이 되는 것이다. 이런 성격이 표의 아래칸들이 비슷하게 나타난다는 것이다.

이 주기율표를 공부하는 것은 바로 이런 화학적 성격과 결합을 이해하고 활용하는데 있다. 학생들이 공부하는데 참조가 되길 바란다.