4주기 원소
Period 4 element| 의 시리즈의 일부 |
| 주기율표 |
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4주기 원소는 원소 주기표의 네 번째 행(또는 주기)에 있는 화학 원소 중 하나이다.주기율표는 원자번호가 증가함에 따라 원소의 화학적 거동의 반복(주기적) 경향을 설명하기 위해 행으로 배열된다. 즉, 화학적 거동이 반복되기 시작하면 새로운 행이 시작되며, 이는 유사한 거동을 가진 원소가 동일한 수직 열에 속한다는 것을 의미한다.4교시는 칼륨으로 시작해서 크립톤으로 끝나는 18개의 원소를 포함하고 있다. – 18개의 그룹 각각에 대해 하나의 원소이다.표에서 d-블록(전이 금속 포함)의 첫 번째 모습을 볼 수 있습니다.
특성.
이러한 요소들 하나하나가 [1]안정적이고, 많은 것들이 지구의 지각과/또는 핵에서 매우 흔하다; 불안정한 요소들이 전혀 없는 마지막 시기이다.4주기의 많은 전이 금속은 매우 강하기 때문에 산업, 특히 철에 일반적으로 사용됩니다.인접한 세 가지 원소는 독성이 있는 것으로 알려져 있는데, 비소는 가장 잘 알려진 독극물 중 하나이며 셀레늄은 다량으로 인간에게 독성이 있고 브롬은 독성 액체이다.칼슘이 [2]뼈를 형성하는 것과 같은 많은 요소들이 인간의 생존에 필수적이다.
원자 구조
Aufbau 원리는 원자 번호의 증가를 향해 진행되며, 그 주기의 원소들이 4s, 3d, 4p 서브셸에 차례로 전자를 놓게 한다.하지만 크롬과 같은 예외는 있다.첫 번째 12개의 원소인 K, Ca 및 전이 금속은 각각 4s와 3d에 배치된 1~12개의 원자가 전자를 가지고 있다.
아르곤의 전자 구성 위에 있는 12개의 전자는 아연의 구성, 즉 3d10 4s에2 도달합니다.이 원소 이후 채워진 3d 서브셸은 화학에서 효과적으로 철수하고 이후의 경향은 2기와 3기의 경향과 매우 유사하다.주기 4의 p-블록 원소는 4번째(n = 4) 셸의 4s 및 4p 서브셸로 구성되며 옥텟 규칙을 따른다.
양자화학의 경우, 즉 이 시기는 단순화된 전자껍질 패러다임에서 많은 다른 형태의 부껍질 연구로 이행하는 것을 볼 수 있다.에너지 수준의 상대적 배치는 다양한 물리적 효과의 상호작용에 의해 통제됩니다.이 시기의 s-블록 금속은 명목상 낮은 n = 3 상태 사이에 공백이 있음에도 불구하고 분화 전자를 4s에 놓습니다. 이는 가벼운 원소에서는 볼 수 없는 현상입니다.반대로 갈륨에서 크립톤에 이르는 6개의 원소는 원자가 껍질 아래의 모든 전자 껍질이 완전히 채워진 가장 무거운 원소이다.이것은 n = 4에서 시작하는 f-서브셸의 존재로 인해 더 이상 더 이상 가능하지 않다.
요소 목록
화학 원소 블록 전자 구성 19 K 칼륨 s블록 [Ar] 4s1 20 Ca 칼슘 s블록 [Ar] 4s2 21 스케이 스칸듐 d블록 [Ar] 3d1 4s2 22 티 티타늄 d블록 [Ar] 3d2 4s2 23 V 바나듐 d블록 [Ar] 3d3 4s2 24 Cr 크롬 d블록 [Ar] 3d5 4s1 (*) 25 Mn 망간 d블록 [Ar] 3d5 4s2 26 Fe 철 d블록 [Ar] 3d6 4s2 27 회사 코발트 d블록 [Ar] 3d7 4s2 28 니 니켈 d블록 [Ar] 3d8 4s2 29 CU 구리 d블록 [Ar] 3d10 4s1 (*) 30 Zn 아연 d블록 [Ar] 3d10 4s2 31 가 갈륨 p블록 [Ar] 3d10 4s2 4p1 32 ge 게르마늄 p블록 [Ar] 3d10 4s2 4p2 33 ~하듯이 비소 p블록 [Ar] 3d10 4s2 4p3 34 세 셀레늄 p블록 [Ar] 3d10 4s2 4p4 35 브르 브롬 p블록 [Ar] 3d10 4s2 4p5 36 Kr 크립톤 p블록 [Ar] 3d10 4s2 4p6
(*) 마들룽 규칙의 예외
s 블록 요소
칼륨
칼륨(K)은 알칼리 금속으로 나트륨과 루비듐 위에 놓이며 [3]4주기의 첫 번째 원소이다.이것은 주기율표에서 가장 반응성이 높은 원소 중 하나이며, 따라서 보통 화합물에서만 발견됩니다.공기 중에 매우 빠르게 산화되는 경향이 있으며, 따라서 공기에 갓 노출되었을 때 산소와 빠르게 반응합니다.새로 노출되면 은빛이 나지만 공기와 반응하면서 빠르게 변색되기 시작합니다.칼로 자를 수 있을 정도로 부드럽고 밀도가 두 번째로 낮은 [4]원소입니다.칼륨은 비교적 낮은 녹는점을 가지고 있어서 작은 불꽃 아래 [5]두기만 해도 녹는다.그것은 또한 물보다 밀도가 낮으며,[6] 결국 떠다닐 수 있다.
칼슘
칼슘(Ca)은 그 기간의 두 번째 요소입니다.알칼리 토양의 금속인 칼슘은 [7]물과 반응성이 높기 때문에 자연에서는 거의 발견되지 않는다.그것은 뼈와 치아를 구성하는 모든 동물과 일부 식물에서 가장 널리 알려지고 알려진 생물학적 역할 중 하나를 가지고 있으며 세포 과정을 위한 신호와 같은 세포에서 일부 응용 분야에 사용됩니다.그것은 [8]체질량에서 가장 풍부한 미네랄로 여겨진다.
d블록 요소
스칸듐
스칸듐(Sc)은 주기율표의 세 번째 원소이며 주기율표의 첫 번째 전이금속이다.스칸듐은 자연에서 꽤 흔하지만, 원소를 분리하기 어려운 희토류 화합물에 가장 많이 존재하기 때문에 분리하기가 어렵다.스칸듐은 앞서 언급한 사실 때문에 상업적으로 거의 사용되지 않으며, 현재 주요 용도는 알루미늄 합금뿐입니다.
티타늄
티타늄(Ti)은 그룹 4의 원소이다.티타늄은 밀도가 가장 낮은 금속 중 하나이며 가장 강하고 내식성이 강한 금속 중 하나이며, 특히 철과 같은 다른 원소와의 합금에 많이 사용됩니다.앞에서 언급한 특성 때문에, 그것은 비행기, 골프채, 그리고 강하지만 가벼워야 하는 다른 물건에 일반적으로 사용된다.
바나듐
바나듐(V)은 5족 원소이다.바나듐은 자연에서 순수한 형태로 발견되는 것이 아니라 화합물에서 흔히 발견됩니다.바나듐은 내식성이 뛰어난 등 여러 면에서 티타늄과 비슷하지만 티타늄과 달리 실온에서도 공기 중에 산화된다.모든 바나듐 화합물은 최소한 일정 수준의 독성을 가지고 있으며, 일부는 극도의 독성을 가지고 있다.
크롬
크롬(Cr)은 6족 원소이다.크롬은 이전의 티타늄이나 바나듐과 마찬가지로 부식에 매우 강하고 스테인리스강의 주요 성분 중 하나입니다.크롬은 또한 많은 다채로운 화합물을 가지고 있으며, 따라서 크롬 그린과 같은 안료에 매우 일반적으로 사용됩니다.
망간
망간(Mn)은 7족 원소이다.망간은 종종 철과 함께 발견된다.망간은 이전의 크롬과 마찬가지로 스테인리스강에서 중요한 성분으로 철의 녹을 방지합니다.망간은 또한 크롬과 같은 색소에도 자주 사용된다.망간은 또한 독성이 있다; 충분히 흡입되면, 돌이킬 수 없는 신경학적 손상을 일으킬 수 있다.
철
철(Fe)은 8족 원소입니다.철은 그 시대의 원소들 중에서 지구에서 가장 흔하고 아마도 가장 잘 알려진 원소일 것이다.그것은 강철의 주요 성분이다.철-56은 동위원소 중 에너지 밀도가 가장 낮으며, 이는 초거성 별에서 만들어질 수 있는 가장 무거운 원소라는 것을 의미한다.철분 또한 인체에서 몇 가지 용도를 가지고 있다; 헤모글로빈은 부분적으로 철분이다.
코발트
코발트(Co)는 9족 원소이다.코발트는 많은 코발트 화합물이 파란색이기 때문에 색소에 흔히 사용된다.코발트는 또한 많은 자성 및 고강도 합금의 핵심 성분입니다.유일하게 안정된 동위원소인 코발트-59는 비타민 B-12의 중요한 성분이며, 코발트-60은 핵 낙진의 성분이며 방사능 때문에 충분히 많은 양이 위험할 수 있다.
니켈
니켈(Ni)은 10족 원소이다.니켈은 지구의 지각에서 드문데, 이는 니켈이 공기 중의 산소와 반응하기 때문이며, 지구 상의 니켈의 대부분은 니켈 철 운석으로부터 나온다.하지만, 니켈은 지구의 핵에 매우 풍부합니다; 철과 함께 두 가지 주요 성분 중 하나입니다.니켈은 스테인리스강과 많은 초합금의 중요한 성분입니다.
구리
구리(Cu)는 그룹 11의 원소이다.구리는 금과 세슘뿐 아니라[citation needed] 흰색이나 회색도 아닌 몇 안 되는 금속 중 하나입니다.구리는 수천 년 동안 많은[clarification needed] 물체에 불그스름한 색조를 제공하기 위해 인간에 의해 사용되어 왔고, 비록 너무 많은 양이 독성이지만 인간에게 필수적인 영양소이기도 하다.구리는 또한 일반적으로 목재 방부제나 살균제로 사용된다.
아연
아연(Zn)은 12족 원소이다.아연은 기원전 10세기부터 사용된 황동의 주요 성분 중 하나이다.아연은 또한 인간에게 엄청나게 중요하다; 세계의 거의 20억 명의 사람들이 아연 결핍으로 고통 받고 있다.하지만 너무 많은 아연은 구리 결핍을 일으킬 수 있습니다.아연은 탄소-아연 배터리에 자주 사용되며, 아연은 부식성이 매우 강하기 때문에 많은 플레이팅에서 중요합니다.
p 블록 요소
갈륨
갈륨(Ga)은 알루미늄 아래의 13족 원소이다.갈륨은 실온에 가까운 303켈빈의 녹는점이 있어 주목할 만하다.예를 들어, 전형적인 봄날에는 고체이지만 더운 여름날에는 액체입니다.갈륨은 주석과 함께 합금 갈린스탄의 중요한 성분이다.갈륨은 반도체에서도 발견된다.
게르마늄
게르마늄(Ge)은 14족 원소이다.게르마늄은 그 위에 있는 실리콘과 마찬가지로 중요한 반도체이며, 종종 비소와 함께 다이오드나 트랜지스터에 흔히 사용됩니다.게르마늄은 지구상에서 꽤 희귀해서 비교적 늦게 발견되었어요.게르마늄은 때때로 눈, 피부, 폐를 자극할 수 있다.
비소
비소(As)는 그룹 15의 원소이다.비소는 위에서 언급한 바와 같이 게르마늄과 합금의 반도체에 자주 사용된다.비소는 순수한 형태와 일부 합금으로, 모든 다세포 생물에게 믿을 수 없을 정도로 독성이 있으며, 따라서 살충제의 일반적인 성분이다.비소는 독성이 발견되기 전에 일부 색소에 사용되기도 했다.
셀레늄
셀레늄(Se)은 16족 원소이다.셀레늄은 4주기의 첫 번째 비금속이며, 유황과 유사한 특성을 가지고 있습니다.셀레늄은 자연에서 순수한 형태로 매우 희귀하며, 주로 황철광과 같은 광물에서 발견되며, 그럼에도 불구하고 매우 희귀합니다.셀레늄은 미량으로는 인간에게 필요하지만, 다량으로는 독성이 있다.셀레늄은 칼코겐이다.셀레늄은 단극 구조에서는 빨간색이지만 결정 구조에서는 금속 회색이다.
브롬
브롬(Br)은 그룹 17(할로겐)에 속하는 원소이다.그것은 자연에서 원소 형태로 존재하지 않는다.브롬은 실온에서 약 330 켈빈에서 끓는 액체상태입니다.브롬은 또한 상당히 독성이 있고 부식성이 있지만, 상대적으로 불활성인 브롬화 이온은 할로겐산염, 즉 식탁용 소금에서 발견될 수 있습니다.브롬은 많은 화합물이 유리 브롬 원자를 방출하도록 만들어질 수 있기 때문에 종종 난연제로 사용된다.
크립톤
크립톤(Kr)은 아르곤과 크세논 위에 놓인 귀한 가스입니다.크립톤은 희소가스로서 그 자신이나 다른 원소들과 거의 상호작용하지 않는다; 비록 화합물이 검출되었지만, 그것들은 모두 불안정하고 빠르게 부패하기 때문에, 크립톤은 형광등에서 종종 사용된다.크립톤은 대부분의 희가스처럼 많은 스펙트럼 라인과 앞서 언급한 이유 때문에 빛에 사용된다.
생물학적 역할
많은 4주기 원소들은 단백질 기능을 2차 전달자, 구조 성분 또는 효소 보조 인자로 조절하는 역할을 한다.세포는 세포막 전위를 유지하기 위해 칼륨의 구배를 사용하여 신경전달물질의 소성 및 다른 과정 간의 확산을 촉진한다.칼슘은 칼모듈린과 같은 단백질에 대한 일반적인 신호 분자로 척추동물에서 골격근 수축의 유발에 중요한 역할을 한다.셀레늄은 비카논성 아미노산인 셀레노시스테인의 성분이다. 셀레노시스테인을 포함하는 단백질은 셀레노프로틴으로 알려져 있다.망간 효소는 진핵생물과 원핵생물에 의해 이용되며, 일부 병원성 [9]박테리아의 독성에 역할을 할 수 있다.바나듐 관련 단백질로도 알려진 바나빈은 멍게의 일부 종의 혈구에서 발견됩니다.비록 그들이 산소 운반체 역할을 한다는 일부 추측이 있지만, 이러한 단백질의 역할은 논란이 되고 있다.아연 이온은 많은 DNA 결합 단백질의 아연 핑거 환경을 안정시키기 위해 사용된다.
4주기 원소는 또한 보조 인자를 형성하기 위해 유기 소분자와 복합된 것을 발견할 수 있다.이것의 가장 유명한 예는 헴이다: 미오글로빈과 헤모글로빈의 산소 운반 기능뿐만 아니라 시토크롬 [10]효소의 촉매 활성에 책임이 있는 철 함유 포르피린 화합물이다.헤모시아닌은 편자게, 타란툴라, 문어를 포함한 특정 무척추동물의 혈액에서 헤모글로빈을 산소 운반체로 대체한다.비타민12 B는 코발트에 대한 몇 안 되는 생화학적 응용 중 하나입니다.
레퍼런스
- ^ "List of Elements of the Periodic Table – Sorted by Abundance in Earth's crust". Science.co.il. Retrieved 2012-08-14.
- ^ Gray, Theodore (2009). The Elements: A Visual E