물질의 상태(state of matter)
물질은 간단히 세 가지 상태로 분류된다. (Matter is simply classified into three states:)
고체상태의 물질은 굳고 제한된 모양을 갖고 있으며, 그 부피가 온도와 압력에 따라 크게 변하지 않는다.(Solid-state substances have a hard, limited shape, and their volume does not change significantly depending on temperature and pressure.) 결정성고체는 그 고체를 이루는 입자가 결정구조 내에서 제한된 위치에 존재하며 입자들 간의 상호작용의 세기는 그 고 체의 굳기정도와 세기정도를 나타낸다.
액체상태 물질에서의 각각의 입자는 주어진 부피 내 에 한정되어 존재하지만 유동할 수 있으며, 용기의 모양에 따라 물질의 모양이 변한다. 액 체는 단지 약간만 압축될 수 있기 때문에 주어진 온도에서의 부피는 변하지 않는다. 기체는 어떠한 용기에도 완전히 채워지며, 그 모양은 용기의 모양에 따라 정해진다.(A gas completely fills any container, and its shape is determined by the shape of the container.)
기체는 무한히 팽창할 수 있으며, 쉽게 압축될 수 있기 때문에 기체입자들이 대단히 멀리 떨어져 있는 상 태 즉, 빈 공간을 이룬다고 말할 수 있다.(Since gas can expand infinitely and be easily compressed, it can be said that the gas particles are very far apart, that is, they form empty space.)
5. 주기율표(periodic table) 원소들의 각 가로줄은 하나의 주기(period)를 구성하는 데, 주기들의 길이가 다르다는 것에 유의하여야 한다. 2개의 원소만이 들어있는 하나의 최단주기, 각 8개의 원소가 들어 있는 2개의 단주기 및 각각 18개의 원소가 들어 있는 2개의 장 주기가 차례로 있다.
다음 주 기에는 32개의 원소가 들어 있고 마지막 주기는 미완성이다. 이렇게 원소들을 배열할 때 같은 세로줄에 있는 원소들은 비슷한 특성을 지진다. 이러한 세로줄은 족(group)을 구성한 다. 8개의 원소가 들어 있는 2개의 단주기원소들과 같은 세로줄에 있는 원소들을 주족 (main group) 원소라 하고, 다른 족의 원소들을 전이(transition) 또는 내부전이(inner transition) 원소라 한다.
편의상 주족원소들은 로마숫자와 문자 A로 표시하고 전이족 원소 들은 로마숫자와 문자 B로 표시한다. 주기율표에서 계단모양의 굵은 선은 원소들을 금속과 비금속으로 나눈다. 이 선 가까이에 있는 원소들은 금속과 비금속의 두 가지 특성을 지니고 있다. 모든 전이원소 및 내부전이원소를 포함한 대부분의 원소들은 금속이다. 주기율표는 이 책 마지막 장에 있다. The periodic table is in the last chapter of this book.
가. ⅠA족 ‘알칼리금속(Alkali metal)’과 ⅠB족 수소를 제외한 ⅠA족의 원소들은 알칼리금속족을 구성한다. 이들은 반응성이 매우 큰 금속이고, 특히 물과의 반응으로 가연성 가스인 H2를 발생하여 화재위험이 높은 원 소도 있다. 모든 알칼리금속족의 이온은 +1의 전하를 가지며, 이들의 모든 화합물은 이 온성이다. All of these compounds are ionic.
이와 반대로 ⅠB족의 원소들인 구리, 은 및 금은 비교적 비활성인데, 이들은 많은 화합물에서 +1 이온으로 존재한다는 점에서 알칼리금속과 유사하다. 그러나 이들 은 대부분의 전이원소의 특성처럼 다른 전하의 이온도 생성한다. However, like most transition elements, they also produce ions of different charges.
나. ⅡA족 ‘알칼리토금속(Alkali earth metal)’과 ⅡB족 ⅡA족의 원소들은 알칼리토금속으로 알려져 있다. 이들의 특징적인 전하는 +2이다. 이들 금속, 특히 이 족의 마지막 두 원소들은 알칼리금속과 거의 같은 정도의 반응성이 있다. ⅡB족의 원소들, 즉 아연, 카드뮴 및 수은은 ⅡA족의 원소들보다 반응성은 적지 만, 인접하고 있는 ⅠB족의 원소들보다 반응성이 크다. 이들 이온의 특징적인 전하도 +2이다.
다. ⅢA족과 ⅢB족 ⅢA족에서 붕소를 제외한 원소들도 반응성이 상당히 큰 금속들이다. 알루미늄분말은 물과의 반응으로 가연성 수소가스를 발생시키며, 공기 중에서 산화하여 분진폭발의 위험을 가지고 있다. ⅢA족의 금속들은 +3 전하의 이온을 생성한다. ⅢB족은 스칸듐, 이 트륨, 란탄 및 악티늄과 같은 금속으로 구성된다. It is composed of metals such as yttrium, lanthanum, and actinium.
라. ⅣA족과 ⅣB족 ⅣA족 원소는 원자가 4개의 다른 원자와 결합하는 화합물을 생성한다. 이 경우에 화 합물은 이온으로 구성되어 있지 않는다. 납, 주석, 게르마늄은 +2의 이온을 포함한 화 합불을 생성한다. ⅣB족 금속, 즉 티탄, 지르코늄 및 하프늄도 원자가 4개의 다른 원자 와 결합하는 화합물을 생성한다.
That is, titanium, zirconium, and hafnium also form compounds in which an atom combines with four other atoms.
마. ⅤA족과 ⅤB족 ⅤA족은 -3전하를 가진 이온이 들어 있는 질소화물, 인화물, 비소화물과 같은 화합 물을 생성한다. VB족 원소들은 모두 금속이며, 광범위한 여러 가지 화합물을 생성하므 로, 이들에 대한 공통성을 표시할 수 없다.
바. ⅥA족 (Chalcogen ; 재 생성체) ⅥA족의 원소들은 폴로늄을 제외하고 대표적인 비금속들이다. 금속과 2성분 화합물 을 만들 때, 이들 원소는 -2전하를 가진 이온으로 존재한다
사. ⅦA족 (Halogen ; 염 생성체) ⅦA족의 원소들은 모두 반응성이 가장 큰 비금속으로서, 실제로 모든 금속 및 대부 분의 비금속들과 서로 반응한다. 금속과 2성분화합물을 만들 때, 이들은 -1전하를 가 진 이온으로 존재한다.
아. ⅧA족 (Inert gas ; 비활성 기체) ⅧA에 속하는 헬륨, 네온, 아르곤, 크세논 및 라돈은 모두 기체이며, 지구상에서 그 존재량이 적다. 최근에 크립톤과 크세논은 다른 원소와 반응한다는 것이 알려졌지만, ⅧA족 원소들은 대부분 다른 원소들과 잘 반응하지 않으므로 비활성 기체라고 부른다
자. ⅥB, ⅦB, ⅧB족 이들 원소들은 모두 금속이며, 매우 광범위한 화합물을 생성하므로, 이들에 대한 공 통성을 표시할 수 없다