헬륨 풍선이 혹시 작은 불꽃에도 터지진 않을까? 하는 궁금증 또는 우려를 가진 경우가 있을 겁니다.일부는 헬륨과 수소를 혼동하여 헬륨 풍선도 폭발할 수 있다고 오해하기도 합니다. 하지만 헬륨은 주기율표의 18족 비활성 기체로 분류되어, 화학적 반응성이 거의 없어 폭발 위험이 없는 안전한 기체입니다. ( 중국의 헬륨 풍선 폭발에 관한 뉴스는 헬륨 대신 값싼 수소를 넣은 결과입니다!! )
이 글에서는 헬륨이 왜 폭발하지 않는지. 또, 다른 원소들이 다양하게 실생활에 쓰이는 이유를 주기율표의 족 개념과주기 개념을 통해 살펴봅니다.
주기(Period) [가로 행의 변화]
주기는 같은 전자껍질 수를 가진 원소들의 가로 행입니다. 예를 들어 2주기 원소들은 모두 2개의 전자껍질을 가집니다. 주기를 따라 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 다음과 같은 변화가 일어납니다.
| 변화 항목 | 변화 경향 |
| 원자 크기 | 감소 (핵의 인력 증가) |
| 금속성 | 감소 (비금속성 증가) |
| 이온화 에너지 | 증가 (전자 제거 어려움) |
| 전기음성도 | 증가 (전자 끌어당기는 힘 증가) |
주기와 실생활 적용
- 플루오린(F): 17족 비금속으로, 전자를 하나 얻기 쉬운 성질과 높은 전기음성도 덕분에 다른 물질과 쉽게 결합합니다. 이 성질은 치약의 불소 성분으로 충치 예방에 사용됩니다. 치아의 법랑질과 반응해 더 강한 플루오로아파타이트를 형성하여 충치에 강한 구조를 제공합니다.
- 나트륨(Na): 1족 금속으로 전자를 쉽게 잃어 +1 이온을 형성합니다. 소금(NaCl)의 형태로 인체의 전해질 균형 유지에 필수적입니다. 나트륨의 높은 반응성은 음식물의 보존과 맛을 강화하는 데 활용됩니다.
족(Group) [세로 열의 공통성과 차이]
족은 같은 최외각 전자 수를 가진 원소들의 세로 열입니다. 족을 따라 내려가면서 다음과 같은 변화가 발생합니다.
| 족 | 대표 원소 | 주요 특징 |
| 1족 (알칼리 금속) | Li, Na, K | 전자를 잃기 쉬움, 아래로 갈수록 반응성 ↑ |
| 2족 (알칼리 토금속) | Mg, Ca | +2 이온 형성, 반응성 ↑ |
| 17족 (할로젠) | F, Cl, Br, I | 전자 하나 얻기 쉬움, 위로 갈수록 반응성 ↑ |
| 18족 (비활성 기체) | He, Ne, Ar | 전자껍질 완전, 반응성 거의 없음 |
족과 실생활 적용
- 헬륨(He): 18족 비활성 기체로, 최외각 전자껍질이 완전하여 화학 반응성이 거의 없습니다. 수소는 1족 원소로 매우 높은 반응성을 보여 쉽게 폭발하지만, 헬륨은 반응성 없는 안정적인 구조 덕분에 풍선과 비행선에 사용될 때 폭발하지 않습니다. 이는 헬륨 풍선이 수소 풍선과 달리 불꽃이나 열에 노출되어도 안전한 이유입니다.
- 칼륨(K): 1족 알칼리 금속으로, 전자를 쉽게 잃어 생리적 전기 신호 전달에 필수적인 역할을 합니다. 비료에서 칼륨은 식물의 세포 내 삼투압 조절과 에너지 전달을 돕습니다.
- 염소(Cl): 17족 할로젠으로 전자를 하나 얻기 쉬워 소독제로 사용됩니다. 염소는 수돗물과 수영장 물의 세균과 결합하여 살균 작용을 합니다.
주기와 족의 성질 변화 요약
지금까지의 내용을 표 하나로 간단히 표현해 보자면
| 분류 | 변화 방향 | 성질 변화 |
| 주기 | 왼쪽 → 오른쪽 | 원자 크기 ↓, 금속성 ↓, 전기음성도 ↑ |
| 족 | 위 → 아래 | 원자 크기 ↑, 금속성 ↑ (금속족), 비금속성 ↓ (비금속족) |
마무리
주기와 족의 개념을 이해하면 원소들이 특정 용도에서 어떻게 사용되는지를 알 수 있습니다. 예를 들어 헬륨의 완전한 전자껍질은 화학적 반응이 없어 풍선과 비행선에서 폭발하지 않고 안전하게 사용될 수 있게 합니다. 플루오린의 높은 반응성은 치아 강화에, 나트륨과 칼륨의 전자 손실 용이성은 생리학적 기능에 활용됩니다. 주기율표는 단순한 표를 넘어 화학과 생활을 연결하는 지도입니다.
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