<일반 화학> 20장- 주족 원소

줌달의 일반화학 10판 정리

 

-흐름-

전체 포괄

1A 수소

2A

3A

4A

5A 질소 인

6A 산소 황

7A *할로젠 원소

8A 

 

 

 

 

<주족 원소의 탐색>

주족원소 (1A-8A)	전이금속	란타넘족&악티넘족
s,p	d	4f, 5f

 

금속	준금속(반금속)	비금속
양이온 되려 함(전자잃) *같은 족이면 주기가 아래로 갈수록 금속성 증가	금/비 양쪽  B Si 그 뒤는 양쪽	음이온 되려 함(전자얻)

 

-반지름: 아래(껍질 많음), 왼(유효핵전하 갈수록 증가)가 큼

 

 

원소의 분포

지각/해양/대기 - O Si Al Fe...가 많음. 대부분 결합상태(ex. O2보다 Fe2O3)

인체 - O C H N..

 

 

 

 

*이온화에너지: 전자 떼어내는 에너지 끼긱 끼기긱 끼기긱

*표준환원전위: 환원될 때.. 

*녹는점/어는점: 물질 간(내X) 인력(이온결합/수소 결합/쌍극자-쌍극자/분산력)이 클수록 높다

 

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1A(ns1) H, 알칼리 금속	2A(ns2) 알칼리토금속
-반응성 큼(전자 잃) -알칼리금속+물 → 수소기체	-반응성 큼(전자잃 M2+), 이온성 화합물 형성 -알칼리토금속+물 → 수소기체 -산화물이 염기성 **예외로 BeO는 약산성
	이온교환: 말 그대로 양이온 간 교환 이온교환수지 - 많은 이온성 자리 가짐! ex. 지하수에서 이온교환수지로 무기물 제거하기
*Na이 물과 격렬히 반응..	*칼슘이 물과 반응해 수소기체 형성

 

 

1A- 수소

무색무취 기체 H2

작은 몰질량, 비극성 → 끓는점, 녹는점 낮음

18~60% 수소 부피미 공기혼합물은 폭발성

CH4(메테인) + H2O → CO + 3H2

 

H2O

수소결합으로 물의 밀도가 비교적 큼. 얼음에서는 빈 공간이 생김

 

수소화물(수소 함유 이성분 화합물)

이온성, 공유결합성 모두 가능

이온성 수소화물	공유결합성 수소화물
수소+반응성큰금속 LiH, CaH2	수소+비금속 H2O, CH4, NH3
물과 격렬히 반응해 수소 발생

 

 

 

 

 

3A(ns2np1) B	4A(ns2np2) C, Si	5A(ns2np3) N, P
-아래로 갈수록 금속성 증가	-아래로 갈수록 금속성 증가 -4개의 공유결합 with 비금속   CH4 SiF4 GeBr4 **C는 생명구성, SI는 지질계(실리카, 규산염)/반도체구성 게르마늄도 반도체	-아래로 갈수록 금속성 증가 -현저히 다른 화학적 성질..?!

 

 

3A - B 붕소(boron)

BH3는 불안정해서 별로 없고 diborane인 B2H6이 많음

 

 

5A - N 질소

N2

매우 강한 3중결합(941kJ/mol)

→ 다른 원소와 반응성X, 안정  ▷ 산소나 물에 민감한 물질 취급할 때 비활성 조건으로 활용

→ 질소화합물 분해해 질소를 만들면 발열반응 (선호 됨)

다른 원소와 반응X

질소화합물 분해시 발열반응 많다

 

폭발적인 질소화합물

니트로글리세린(다이너마이트), 트라이니트로톨루엔(TNT)

적은 mol수에서 많은 mol수 나와 갑작스러운 압력증가, 충격파

 

질소고정&질소순환

질소고정: N2를 질소화합물로 바꿈

질소순환: N2를 질소화합물로 바꿨다가 다시 N2로 돌아왔다가... 그런 자연계의 순환!

 

하버공정

질소순환의 일종

암모니아 제조해 비료로

 

 

질소화합물-질소의 수소화물, 질소의 산화물

질소의 수소화물	질소의 산화물
(1) 암모니아 NH3 -독성, 무색, 자극성 가스 -비료 (2) 하이드라진 N2H4 -무색, 암모니아 냄새 액체 -강한수소결합!!  그래서 작은분자량(32)이지만,   높은끓는점(113.5) -로켓추진제, 플라스틱 제조, 농업용 살충제 (3) 모노메틸하이드라진 N2H3(CH3) -로켓연료	'산화물'에서 질소의 산화상태는 +1~+5 그 외에서는 -1~-3 (1) 일산화 아질소 N2O -치과마취제 -토양미생물에 의해 생성되어 지구 온도 조절 -휘핑크림 에어로솔 (2) 일산화질소 NO (3) 삼산화이질소 N2O3 (4) 이산화질소 NO2 (5) 질산 HNO3 -질소의 산소산 -폭약, 비료(질산암모늄) 등 제조에 필요 -Ostwald 공정으로 질산 얻음

산화수를 보라!

 

 

5A - P 인

인의 동소체

집합체 고체로 존재 

반응성 ex.산소와..: 백린(사면체) > 흑린(결정성) 

적린(무정형)

 

산소와 반응

+5, +3 산화물 형성

 

인의 산소산

인산 H3PO4

아인산 H3PO3

하이포아인산 H3PO2

 

 

6A ns2p4 O, S	7A ns2p5 할로젠 원소	8A ns2p6
-아래로 갈수록 금속성 큼, but 전형적 금속 없음 -다른 비금속과 공유결합	-전부 비금속 -반응성 큼 → 유리원소로 발견nono                  광물, 바다에서 이온X-로 발견	헬륨만 2s2, 나머지는 ns2np6 완전히 채워진 원자가껍질 → 반응성 약한 불활성 기체
		불활성이라 나중에야 화합물이 알려짐

 

 

 

6A - O

O2

-대기의 21%

 

O3 (오존)

성층권에서 자외선 흡수

프레온과 이산화질소가 오존층 파괴ㄷㄷㄷ

산소에 비해 매우 불안정

 

 

 

6A - S

광상과 광석

광상: PbS, HgS, FeS2 

광석: 석고(CaSO4 ·2H2O), 사리염(MgSO4 ·7H2O), 석회망초(Na2SO4 ·CaSO

Frasch공정으로 황을 회수함

 

황 산화물

 

 

 

7A - 할로젠

 

할로젠화 수소

물에 녹으면 산으로 작용

단 HF는 약산임(해리 매우 조금..) F-가 양성자 친화력이 매우 크기 때문

 

 

 

할로젠 산소산, 산소 음이온

F 제외 할로젠은 산소와 반응해 다양한 산소산 제공

산소 원자수에 비례해 산 세기가 증가함