주기율표에서 금속이란 무엇인가?

금속은 독특한 물리적 및 화학적 특성으로 정의되는 원소의 기본 부류입니다. 주기율표의 왼쪽과 중앙에 주로 위치하며, 알려진 118개의 원소 중 92개가 금속으로 분류되어 가장 큰 그룹을 구성합니다. 금과 은의 친숙한 광택부터 철과 알루미늄의 산업적 기반까지, 금속은 우리의 일상생활과 기술 발전에 필수적입니다. 공유된 특성은 정도에 따라 다르지만, 비금속 및 준금속과 구별됩니다.

금속의 가장 특징적인 특성 중 하나는 우수한 전기 및 열 전도성입니다. 이 특성은 원자 구조의 직접적인 결과입니다. 금속 결합에서 각 원자의 최외각 전자는 단일 핵에 묶여 있지 않습니다. 대신, 전체 금속 격자 전체에서 자유롭게 이동할 수 있는 '전자 바다'를 형성합니다. 이러한 전자의 자유로운 이동은 전기적 전하와 열 에너지의 쉬운 전달을 가능하게 하며, 이것이 금속이 전선에서 냄비까지 모든 것에 사용되는 이유입니다. 이 비편재화된 전자 모델은 또한 금속이 열을 잘 전도하는 이유를 설명합니다. 금속의 한쪽 끝을 가열하면 전자의 운동 에너지가 증가하고, 이 에너지를 다른 전자와 물질 전체의 원자로 빠르게 전달하여 빠른 열 분배를 유도합니다.

금속의 또 다른 주요 물리적 특성은 광택 또는 광채입니다. 이것 또한 비편재화된 전자의 결과입니다. 빛이 금속 표면에 닿으면 이러한 자유 전자가 광자를 흡수한 다음 즉시 다시 방출하여 금속에 특징적인 반사 및 광택 외관을 부여합니다. 이것은 일반적으로 무광택이고 불투명한 비금속에서는 발견되지 않는 특성입니다.

금속은 또한 연성과 연성으로 알려져 있습니다. 연성은 망치질하거나 얇은 시트로 압착할 수 있는 능력입니다. 연성은 얇은 와이어로 뽑을 수 있는 능력입니다. 이러한 특성 또한 금속 결합의 본질로 설명됩니다. 금속 격자의 원자는 고도로 정렬된 결정 구조로 배열되어 있습니다. 힘이 가해지면 비편재화된 전자가 원자의 새로운 위치를 쉽게 수용할 수 있기 때문에 금속 결합을 방해하지 않고 원자 층이 서로 미끄러질 수 있습니다. 이것은 원자층의 이동이 같은 전하를 띤 이온을 반발시켜 결정을 산산조각 내기 때문에 부서지기 쉬운 이온 화합물과는 극명한 대조를 이룹니다.

화학적으로 금속은 전기 양성을 띠는 경향이 있으며, 이는 이온화 에너지가 낮고 전기 음성도가 낮다는 것을 의미합니다. 이것은 금속이 최외각 전자를 잃어 양이온을 형성하기 쉽게 만듭니다. 이것이 금속이 비금속, 특히 할로겐 및 산소와 쉽게 반응하여 이온 화합물을 형성하는 이유입니다. 예를 들어, 나트륨(금속)은 염소(비금속)와 격렬하게 반응하여 염화나트륨 또는 식염을 형성합니다. 금속의 낮은 이온화 에너지는 또한 반응성을 설명합니다. 원소가 전자를 더 쉽게 내놓을수록 반응성이 더 큽니다. 이것이 1족의 알칼리 금속(나트륨 및 칼륨 등)이 매우 반응성이 높은 이유입니다. — 그들은 잃고 싶어하는 최외각 전자를 하나만 가지고 있습니다.

주기율표는 금속을 특성에 따라 여러 그룹으로 구성합니다. 알칼리 금속(1족) 및 알칼리 토금속(2족)은 최외각 전자의 수가 적어 반응성이 높습니다. 전이 금속(3-12족)은 여러 산화 상태를 형성하는 능력으로 알려져 있으며, 이는 다양한 다채로운 화합물을 생성합니다. 또한 일반적으로 강하고 단단하며 융점이 높습니다. 란타넘족 및 악티늄족, 종종 내부 전이 금속이라고 불리는 이들은 표의 하단에 위치합니다. 많은 악티늄족은 방사성입니다. 전이 후 금속, 알루미늄, 갈륨 및 주석과 같은 금속은 전이 금속의 오른쪽에 위치하며 전이 금속보다 부드럽고 융점이 낮은 경향이 있습니다.

결론적으로, 금속은 독특한 물리적 및 화학적 특성으로 특징지어지는 원소입니다. 비편재화된 전자 바다를 가진 금속 결합의 독특한 구조는 우수한 전도성, 광택 외관 및 가공성의 근본적인 이유입니다. 양이온을 형성하기 위해 전자를 잃는 경향은 화학적 반응성을 정의합니다. 보석에 사용되는 희귀하고 귀중한 금속에서 우리의 인프라의 기초를 형성하는 풍부하고 필수적인 금속에 이르기까지, 이러한 원소는 진정으로 우리 현대 세계의 구성 요소입니다. 주기율표에서 금속을 정의하는 것을 이해하는 것은 우리의 기술과 일상생활을 형성하는 물질을 이해하는 데 핵심입니다.