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주기율표에서 같은 족에 속한 원소들이 비슷한 화학적 성질을 가지는 이유는 전자껍질의 가장 바깥쪽에 해당하는 원자가 전자 수가 동일하기 때문입니다. 원자를 이루는 전자는 에너지 준위와 오비탈에 따라 배열되는데, 직접적으로 결합을 형성하여 화학적 성질을 좌우하는 것은 가장 바깥 껍질에 있는 원자가 전자입니다. 이때 같은 족의 원소들은 이 원자가 전자의 개수가 동일하기 때문에, 다른 원자와 결합할 때 전자를 잃거나 얻거나 공유하는 방식이 비슷하게 나타나는 것입니다.
예를 들자면 1족 원소에 해당하는 알칼리 금속의 경우 모두 원자가 전자가 1개이기 때문에 이들은 전자 1개를 잃고 +1 이온이 되기 쉬워 반응성이 매우 크고, 물과 격렬하게 반응하는 공통적인 성질을 보입니다. 반대로 17족 원소인 할로젠의 경우에는 최외각 전자가 7개이기 때문에 전자 1개를 얻어 안정한 상태를 만들려는 경향이 강하며, 이로 인해 강한 산화제로 작용하는 공통된 특성을 가집니다. 이러한 경향은 전자배치의 반복성에서 비롯된 것인데요, 주기율표는 원자번호가 증가함에 따라 전자가 채워지는 순서를 반영하여 배열된 것이기 때문에, 일정한 주기를 지나면 바깥 전자 구조가 다시 비슷한 형태로 반복됩니다. 즉 이와 같은 반복 구조가 바로 같은 족에서 성질이 유사한 현상을 만드는 원인인 것입니다. 다만 같은 족이라도 아래로 내려갈수록 전자껍질 수가 증가하면서 원자 크기가 커지고, 핵과 원자가 전자 사이의 거리가 멀어지다보니 반응성의 정도에는 차이가 있습니다. 감사합니다.