주기율표에서 원자 반지름이 같은 주기에서 오른쪽으로 갈수록 작아지는 이유는 무엇인가요?

Question

안녕하세요. 주기율표에서는 족이나 주기에 따라서 다양한 특성들이 나타나는데요, 주기율표에서 원자 반지름이 같은 주기에서 오른쪽으로 갈수록 작아지는 이유는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 주기율표에서는 다양한 특성들이 나타나며 같은 주기 내에서는 오른쪽으로 갈 수록 원자 반지름이 작아지고, 같은 족에서는 아래로 내려갈 수록 원자 반지름이 커지는 경향을 보입니다. 이때 주기율표에서 같은 주기 내에서 원자 반지름이 오른쪽으로 갈수록 작아지는 이유는 원자핵과 전자 사이의 유효 핵전하의 증가 때문입니다. 주기율표에서 같은 주기 내에서 오른쪽으로 이동할수록 원자 번호가 증가하므로, 원자핵 속의 양성자 수가 늘어나는데요, 그 결과 핵이 가지는 정전기적 인력이 점점 강해집니다. 또한 같은 주기에서는 가장 바깥 전자가 속하는 껍질의 에너지 준위가 변하지 않는데요, 예를 들어, 2주기에서는 Li(2s¹)에서 F(2p⁵)까지 모두 n=2 껍질에 전자가 존재하며, 따라서 전자껍질의 크기 자체는 커지지 않습니다. 게다가 내부 전자들이 바깥 전자를 어느 정도 핵의 인력으로부터 가려주는 역할을 하는데, 같은 주기에서는 내부 전자 수가 크게 변하지 않으므로 차폐 효과는 거의 일정합니다. 따라서 오른쪽으로 갈수록 양성자 수는 늘어나지만, 차폐 효과는 거의 변하지 않으므로, 바깥 전자는 더 강한 핵의 인력을 받게되며, 그 결과 전자들이 핵 쪽으로 더 세게 끌려가고, 원자 반지름이 점점 줄어드는 것입니다. 감사합니다.

Answer 2

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

주기율표에서 오른쪽으로 갈수록 원자 번호가 증가하면서 양성자 수(핵전하)도 늘어납니다. 이때 전자도 함께 늘어나지만, 전자껍질수가 같은 상태에서 추가되기 때문에 전자 간의 가리움 효과가 크지 않습니다.

결과적으로, 전자들이 느끼는 핵의 인력(Z_eff)이 점점 강해져서 전자들이 더 강하게 끌려가며 원자 반지름이 작아지게 됩니다.