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족 (주기율표)

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주기율표에서 각 열은 같은 족에 해당한다

화학에서 족(族, group 혹은 family)[1] 화학 원소의 주기율표에서 열(세로줄)을 가리킨다. 주기율표에는 18개의 번호가 매겨진 족이 있다. 2족과 3족 사이에 있는 14개의 f-구역 열에는 족 번호가 매겨져 있지 않다. 한 족에 속하는 원소들은 원자의 가장 바깥쪽 전자 껍질의 유사한 물리적 또는 화학적 특성을 가진다(즉 동일한 핵 전하이다). 이는 대부분의 화학적 특성이 가장 바깥쪽 전자의 궤도 위치에 따라 결정되기 때문이다.

"1족"부터 "18족"까지의 현대적인 번호 매기기 체계는 1988년부터 국제 순수·응용 화학 연합(IUPAC)에서 권장되었다. 1~18족 체계는 이전 비활성 기체 원자의 전자 외에 각 원자의 s, p, d 전자를 기반으로 한다. 두 가지 오래된 호환되지 않는 명명 체계는 사용되는 체계에 따라 동일한 번호를 다른 족에 할당할 수 있다. 오래된 체계는 케미컬 애브스트랙트 서비스(CAS, 미국에서 더 보편적)와 1988년 이전 IUPAC(유럽에서 더 보편적)에서 사용되었다. 18개 족 체계는 화학계에서 보편적으로 받아들여지지만, 1번과 2번 원소(수소와 헬륨)이 속해 있는 족에 대한 일부 이견이 존재한다. 내부 전이 금속에 대한 유사한 변화는 교과서에 계속 존재하지만, 올바른 위치는 1948년부터 알려져 있었고 1988년(1~18족 번호 매기기와 함께)과 2021년에 IUPAC에서 두 번 승인되었다.

족은 가장 상위 원소를 사용하여 가리키거나 특정한 별도의 이름을 가질 수도 있다. 예를 들어, 16족은 "산소족" 혹은 "16족 원소"로도 불린다. 예외는 일반적으로 8족을 의미하지만, 화학에서는 철, 코발트, 니켈 또는 유사한 화학적 특성을 가진 다른 원소 집합을 의미할 수도 있는 "철족"이다. 천체물리학 및 핵물리학에서는 철족이 일반적으로 철, 코발트, 니켈, 크로뮴 및 망가니즈를 의미한다.

족 이름

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현대 족 이름은 1~18번이며, 14개의 f-구역 열은 번호가 매겨지지 않았다(전부 포함하면 주기율표의 32개 열을 구성한다). 또한 할로젠과 같은 관용명이 일반적이다. 역사적으로 로마 숫자 I~VIII과 "A" 및 "B" 접미사를 기반으로 한 여러 족 이름이 사용되었다.[2][3]

주기율표의 족 이름
IUPAC 족 1a 2 —b 3c 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
멘델레예프 (I–VIII) IA IIA IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB IIIB IVB VB VIB VIIB d
CAS (미국, A-B-A) IA IIA IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA
구 IUPAC (유럽, A-B) IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIB IB IIB IIIB IVB VB VIB VIIB 0
관용명r H 및 알칼리 금속 알칼리 토금속 트리엘 테트렐 프닉토­젠 칼코­젠 할로­젠 비활성 기체
원소별 명칭r 리튬족 베릴륨족 스칸듐족 타이타늄족 바나듐족 크로뮴족 망가니즈족 철족 코발트족 니켈족 구리족 아연족 붕소족 탄소족 질소족 산소족 플루오린족 헬륨 또는 네온족
1주기  H  He
2주기 Li Be B C N O F Ne
3주기 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4주기 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5주기 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6주기 Cs Ba La–Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7주기 Fr Ra Ac–No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
a 1족은 수소(H)와 알칼리 금속으로 구성된다. 이 족의 원소들은 가장 바깥 전자껍질에 하나의 s-전자를 가진다. 수소는 금속이 아니기 때문에 알칼리 금속으로 간주되지 않지만, 다른 어떤 족보다도 알칼리 금속과 더 유사하다. 이 때문에 이 족은 다소 예외적이다.
b 14개의 f-블록 족(열)은 족 번호가 없다.
c 3족의 올바른 구성은 여기에 표시된 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 루테튬(Lu), 로렌슘(Lr)으로, 이는 1988년[4]과 2021년[5] IUPAC 보고서에서 정의한 내용이다. 일반 무기화학 교재에서는 종종 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란타넘(La), 악티늄(Ac)을 3족에 넣는데, 이 경우 Ce-Lu와 Th-Lr이 3족과 4족 사이의 f-블록이 된다. 이는 역사적으로 부정확하게 측정된 전자 배치에 기반한 것으로,[6] 레프 란다우와 예브게니 리프시츠는 이미 1948년에 이를 부정확하다고 간주했다.[7] 오늘날의 문헌에서도 이를 옹호하려는 주장이 여전히 가끔 발견되지만, 대부분의 저자는 이를 논리적으로 일관되지 않다고 본다.[8][9][10] 일부 출처는 La-Lu와 Ac-Lr을 f-블록 행으로 배치하는 절충안을 따르는데 (이는 각 행에 15개의 f-블록 원소를 넣어버려 양자역학과 모순됨에도 불구하고), 3족의 더 무거운 원소는 모호하게 남겨둔다.[5] 3족 원소#구성을 참조하라.
d 18족인 비활성 기체는 멘델레예프의 원래 주기율표가 만들어졌을 당시에는 발견되지 않았다. 나중에 (1902년) 멘델레예프는 비활성 기체의 존재 증거를 받아들였고, 주기율표 원칙을 깨지 않고 일관되게 새로운 "0족"에 배치될 수 있었다.
r IUPAC에서 권장하는 족 이름.

족 이름 목록

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IUPAC이름 옛IUPAC
(유럽)		 옛 CAS이름
(미국)		 원소별 이름
('group' 또는 'family')		 IUPAC
권장 관용명		 다른 이름
1족IAIA리튬족 수소 및 알칼리 금속 "리튬족"은 수소를 제외한다
2족IIAIIA베릴륨족 알칼리 토금속
3족IIIAIIIB스칸듐족
4족IVAIVB타이타늄족
5족VAVB바나듐족
6족VIAVIB크로뮴족
7족VIIAVIIB망가니즈족
8족VIIIVIIIB철족
9족VIIIVIIIB코발트족
10족VIIIVIIIB니켈족
11족IBIB구리족 때로는 주화 금속이라 불리지만,
이에 포함되는 집합은 임의적이다.f
12족IIBIIB아연족 휘발성 금속[11]
13족IIIBIIIA붕소족 트라이엘b 이코사젠[12]
토금속
14족IVBIVA탄소족 테트렐c 크리스탈로젠[13]
아다만토젠[14]
메릴라이드[15]
15족VBVA질소족 15족 원소
펜텔n
16족VIBVIA산소족 칼코젠
17족VIIBVIIA플루오린족 할로젠
18족0VIIIA 헬륨족
또는 네온족		 비활성 기체 아에로젠[16]
^f 주화 금속: 뢴트게늄(Rg)이 주화 금속으로 간주되는지에 대해 저자마다 의견이 다르다. 다른 주화 금속과 마찬가지로 11족에 속하며 금과 화학적으로 유사할 것으로 예상된다.[17] 반면에 극도로 방사성이 강하고 수명이 짧아 이름이 뜻하는 것처럼 실제로 주화에 사용될 수 없으며, 이러한 이유로 때때로 주화 금속에 제외된다.[18]
^b 트라이엘 (13족), 그리스어 tri(셋, III)에서 유래[13][16]
^c 테트렐 (14족), 그리스어 tetra(넷, IV)에서 유래[13][16]
^n 펜텔 (15족), 그리스어 penta(다섯, V)에서 유래[16]

CAS 및 이전 IUPAC 번호 매기기 (A/B)

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두 가지 이전의 족 번호 체계가 존재한다. 각각 CAS(케미컬 애브스트랙트 서비스)와 이전 IUPAC 체계이다. 둘 다 숫자(아라비아 숫자 또는 로마 숫자)와 문자 A, B를 사용한다. 두 체계는 숫자에 대해서는 일치한다. 숫자는 해당 족 원소의 대략적인 최고 산화수를 나타내며, 따라서 동일한 숫자를 가진 다른 원소와 유사한 화학적 특성을 나타낸다. 숫자는 주기율표의 왼쪽에서 한 번, 오른쪽에서 한 번 대체로 선형적으로 증가하며(참조 원소의 산화수 목록), 전이 금속에서는 약간의 불규칙성이 있다. 그러나 두 체계는 문자를 다르게 사용한다. 예를 들어, 포타슘(K)은 하나의 원자가 전자를 가지고 있다. 따라서 1족에 있다. 칼슘(Ca)은 두 개의 원자가 전자를 포함하고 있기 때문에 2족에 있다.

이전 IUPAC 체계에서는 문자 A와 B가 주기율표의 왼쪽(A)과 오른쪽(B) 부분에 지정되었고, CAS 시스템에서는 문자 A와 B가 주족 원소(A)와 전이 금속(B)에 지정되었다. 이전 IUPAC 시스템은 유럽에서 자주 사용되었으며, CAS는 미국에서 가장 일반적으로 사용했다. 새로운 IUPAC 체계는 혼란스럽게도 동일한 이름을 사용하여 다른 것을 의미하는 두 체계를 대체하기 위해 개발되었다. 새로운 체계는 표준 주기율표에서 족을 왼쪽에서 오른쪽으로 단순히 증가하는 숫자로 매긴다. IUPAC 제안은 1985년에 대중의 의견을 수렴하기 위해 처음 배포되었고,[2] 나중에 1990년 무기화학 명명법 판에 포함되었다.[19]

특정 열이 아닌 족

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족은 위에서 설명한 대로 주기율표의 특정한 열로 정의되지만, "족"이라고 명명된 원소 집합 중에는 열이 아닌 것도 있다.

이와 유사한 집합으로 화학적 귀금속, 주화 금속, 귀금속, 난융 금속 등이 있다.

각주

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  1. ↑ “The Periodic Table Terms” (영어). 《www.shmoop.com》. 2019년 4월 6일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2018년 9월 15일에 확인함.
  2. 1 2 Fluck, E. (1988). 《New Notations in the Periodic Table》 (PDF). 《Pure Appl. Chem.》 60 (IUPAC). 431–436쪽. doi:10.1351/pac198860030431. S2CID 96704008. 2012년 3월 24일에 확인함.
  3. ↑ IUPAC (2005). “Nomenclature of inorganic chemistry” (PDF).
  4. ↑ Fluck, E. (1988). 《New Notations in the Periodic Table》 (PDF). 《Pure Appl. Chem.》 60. 431–436쪽. doi:10.1351/pac198860030431. S2CID 96704008. 2012년 3월 25일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2012년 3월 24일에 확인함.
  5. 1 2 Scerri, Eric (2021년 1월 18일). 《Provisional Report on Discussions on Group 3 of the Periodic Table》 (PDF). 《Chemistry International》 43. 31–34쪽. doi:10.1515/ci-2021-0115. S2CID 231694898. 2021년 4월 13일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2021년 4월 9일에 확인함.
  6. ↑ William B. Jensen (1982). 《The Positions of Lanthanum (Actinium) and Lutetium (Lawrencium) in the Periodic Table》. 《J. Chem. Educ.》 59. 634–636쪽. Bibcode:1982JChEd..59..634J. doi:10.1021/ed059p634.
  7. ↑ L. D. Landau, E. M. Lifshitz (1958). 《Quantum Mechanics: Non-Relativistic Theory》 1판 3. Pergamon Press. 256–7쪽.
  8. ↑ Jensen, William B. (2015). 《The positions of lanthanum (actinium) and lutetium (lawrencium) in the periodic table: an update》. 《Foundations of Chemistry》 17. 23–31쪽. doi:10.1007/s10698-015-9216-1. S2CID 98624395. 2021년 1월 30일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2021년 1월 28일에 확인함.
  9. ↑ Scerri, Eric (2009). 《Which Elements Belong in Group 3?》. 《Journal of Chemical Education》 86. 1188쪽. doi:10.1021/ed086p1188. 2023년 1월 1일에 확인함.
  10. ↑ Chemey, Alexander T.; Albrecht-Schmitt, Thomas E. (2019). 《Evolution of the periodic table through the synthesis of new elements》. 《Radiochimica Acta》 107. 1–31쪽. doi:10.1515/ract-2018-3082.
  11. ↑ Simmons, L. M. (1947). 《A modification of the periodic table》. 《Journal of Chemical Education》 24. 588–591쪽. Bibcode:1947JChEd..24..588S. doi:10.1021/ed024p588.
  12. ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). 《Chemistry of the Elements》 2판. Butterworth-Heinemann. 227쪽. ISBN 978-0-08-037941-8.
  13. 1 2 3 Liu, Ning; Lu, Na; Su, Yan; Wang, Pu; Quan, Xie (2019). 《Fabrication of g-C3N4/Ti3C2 composite and its visible-light photocatalytic capability for ciprofloxacin degradation》. 《Separation and Purification Technology》 211. 782–789쪽. doi:10.1016/j.seppur.2018.10.027. S2CID 104746665. 2019년 8월 17일에 확인함.
  14. ↑ Jensen, William B. (2000). “The Periodic Law and Table” (PDF). 2020년 11월 10일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2022년 12월 10일에 확인함.
  15. ↑ Fernelius, W. C.; Loening, Kurt; Adams, Roy M. (1971). 《Names of groups and elements》. 《Journal of Chemical Education》 48. 730–731쪽. Bibcode:1971JChEd..48..730F. doi:10.1021/ed048p730.
  16. 1 2 3 4 Rich, Ronald (2007). 《Inorganic Reactions in Water》. Springer. 307, 327, 363, 475쪽. doi:10.1007/978-3-540-73962-3. ISBN 9783540739616.
  17. ↑ Conradie, Jeanet; Ghosh, Abhik (2019). 《Theoretical Search for the Highest Valence States of the Coinage Metals: Roentgenium Heptafluoride May Exist》. 《Inorganic Chemistry》 58. 8735–8738쪽. doi:10.1021/acs.inorgchem.9b01139. PMID 31203606. S2CID 189944098.
  18. ↑ Grochala, Wojciech; Mazej, Zoran (2015). 《Chemistry of silver(II): a cornucopia of peculiarities》. 《Philosophical Transactions of the Royal Society A》 373. Bibcode:2015RSPTA.37340179G. doi:10.1098/rsta.2014.0179. PMID 25666068. S2CID 45589426.
  19. ↑ Leigh, G. J. Nomenclature of Inorganic Chemistry: Recommendations 1990. Blackwell Science, 1990. ISBN 0-632-02494-1.

참고 문헌

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