주기율표 수수께끼 및 정답

정답: 아르곤 (Ar), 원자 번호 18.

1. 비활성 기체 계열은 18족을 가리킵니다.
2. 그 세로줄에서 3주기를 찾으면 교차점의 원소는 아르곤입니다.
3. 용접 단서도 이를 확인해 줍니다. 아르곤은 용접부 주변에 보호 분위기를 만들 수 있습니다.

핵심: 용도를 아직 몰라도 계열과 주기로 원소 하나를 특정할 수 있습니다. 출처: RSC — 아르곤.

정답: 탄소 (C), 원자 번호 6.

1. 2주기와 14족은 탄소에서 만납니다.
2. 다이아몬드와 흑연은 모두 탄소로 이루어져 있지만 원자의 배열이 다릅니다. 같은 원소로 이루어진 서로 다른 구조의 홑원소 물질을 동소체라고 합니다.
3. 흑연은 연필심에 쓰이므로 친숙한 필기 재료와 다이아몬드에 같은 원소가 들어갈 수 있습니다.

핵심: 모습이 다르다고 반드시 다른 원소인 것은 아닙니다. 출처: RSC — 탄소.

정답: 나트륨 (Na), 원자 번호 11.

1. 알칼리 금속은 1족에 있지만 수소는 이 금속 계열에서 제외됩니다.
2. 3주기의 1족 원소는 나트륨입니다.
3. 식염은 염화 나트륨 NaCl입니다. 나트륨 이온과 염화 이온을 포함하며, 나트륨 금속 조각에 염소 기체를 섞어 놓은 것이 아닙니다.

핵심: 어떤 원소가 들어 있는 화합물은 그 원소의 홑원소 물질과 성질이 크게 다를 수 있습니다. 출처: RSC — 나트륨; 이온 화합물: OpenStax.

정답: 칼슘 (Ca), 원자 번호 20.

1. 2족은 알칼리 토금속 계열입니다.
2. 그중 4주기의 원소는 칼슘입니다.
3. 인산 칼슘은 뼈와 치아의 중요한 무기질 성분입니다. 이 단서는 화합물 속 칼슘을 뜻하며, 몸속에 칼슘 금속이 있다는 뜻은 아닙니다.

핵심: “알칼리 금속”과 “알칼리 토금속”은 각각 1족과 2족인 서로 다른 계열입니다. 출처: RSC — 칼슘.

정답: 산소 (O), 원자 번호 8.

1. 2주기에서 원자 번호가 짝수인 원소는 베릴륨, 탄소, 산소, 네온입니다.
2. 기체라는 단서는 명시된 압력의 20°C에서 고체인 베릴륨과 탄소를 제외합니다.
3. 네온은 비활성 기체이므로 마지막 단서로 제외됩니다. 남은 것은 산소이며 일반적인 기체 형태는 O₂입니다.

핵심: 단서는 후보를 제외하는 데도 유용합니다. 단서 하나가 곧바로 정답을 알려 줄 필요는 없습니다. 출처: RSC — 산소, 베릴륨, 탄소, 네온.

정답: 브로민 (Br), 원자 번호 35.

1. 17족은 할로젠 계열입니다.
2. 4주기라는 단서로 브로민까지 좁힐 수 있습니다.
3. 브로민은 대기압에서 약 −7.2°C에 녹고 약 58.8°C에 끓습니다. 20°C는 그 사이이므로 액체라는 단서에 맞습니다.

핵심: 물리적 상태 단서에는 온도가 필요합니다. “액체”는 특정 조건에서의 원소 상태를 설명합니다. 출처: RSC — 브로민.

정답: 규소 (Si), 원자 번호 14.

1. 탄소는 14족, 2주기에 있습니다.
2. 같은 족에서 한 주기 아래로 이동하면 3주기의 규소에 도달합니다.
3. 정밀하게 정제하고 다른 원소의 첨가량을 제어한 규소는 반도체 소자에 사용됩니다. 칩이라는 단서가 위치 단서를 뒷받침합니다.

핵심: “아래”는 같은 족에서 주기가 바뀐다는 뜻이며, 단순히 다음 원자 번호라는 뜻이 아닙니다. 출처: RSC — 규소와 탄소.

정답: 구리 (Cu), 원자 번호 29.

1. 번호 범위에 남는 후보는 29번 구리와 30번 아연입니다.
2. 구리는 11족, 아연은 12족입니다. 족 단서로 구리를 고릅니다.
3. 구리의 붉은 외관과 전선 용도도 정답을 뒷받침합니다. 여러 금속이 전기를 통하므로 용도 하나만으로는 결정력이 약합니다.

핵심: 익숙한 용도에 기대기 전에 번호 범위를 유형이나 족과 함께 활용하세요. 출처: RSC — 구리와 아연.

정답: 수소 (H), 원자 번호 1.

1. 1족에서 수소는 리튬, 나트륨 등 알칼리 금속과 같은 세로줄에 놓입니다.
2. 비금속 단서는 수소를 그 금속들과 구별해 줍니다.
3. 명시된 조건에서 수소의 일반적인 홑원소 물질은 H₂ 기체이므로 마지막 단서와 일치합니다.

핵심: 족의 위치와 원소 유형은 관련되어 있지만 서로 바꿔 쓸 수는 없습니다. 같은 족이라고 반드시 같은 금속 계열인 것은 아닙니다. 출처: RSC — 수소와 OpenStax — 주기율표.

정답: 헬륨 (He), 원자 번호 2.

1. 전자가 두 개인 중성 원자는 양성자도 두 개이므로 원자 번호 2인 헬륨입니다.
2. 전자 배치는 1s²입니다. 두 전자 모두 s 오비탈을 차지하므로 s 블록이라는 단서에 맞습니다.
3. 헬륨은 비활성 기체와 함께 18족에 놓입니다. 이 전자 배치 기준에서는 주기율표 오른쪽에 있다고 p 블록 원소가 되는 것은 아닙니다.

핵심: 블록과 족을 따로 확인하세요. 헬륨은 원소 단서를 해석할 때 기억해 두면 좋은 예외입니다. 출처: RSC — 헬륨.

정답: 갈륨 (Ga), 원자 번호 31.

1. 13족이며 원자 번호가 40보다 작은 원소는 붕소, 알루미늄, 갈륨입니다. 금속 단서로 붕소를 제외합니다.
2. 알루미늄은 약 660°C에서 녹으므로 35°C 미만이라는 조건에 맞지 않습니다. 갈륨은 약 29.76°C에서 녹으므로 정답입니다.
3. 20°C는 갈륨의 녹는점보다 낮으므로 안정한 상태는 고체입니다. 녹는점이 낮다고 우리가 따뜻하다고 느끼는 모든 온도에서 액체인 것은 아닙니다.

핵심: 상태를 맞추기 전에 조건을 확인하세요. 여기서 “평형”은 명시된 온도에서 안정한 상태를 뜻하며, 액체가 어는점 아래에서 일시적으로 유지되는 현상과 혼동하지 않도록 합니다. 출처: RSC — 갈륨과 알루미늄.

정답: 코발트 (Co), 원자 번호 27.

1. 니켈의 원자 번호는 28입니다. 처음 두 단서로 범위는 4주기의 19번 칼륨부터 27번 코발트까지로 좁혀집니다.
2. 표에 실린 코발트의 상대 원자 질량은 약 58.933이고 니켈은 58.693입니다. 그보다 앞선 4주기 후보의 표에 실린 값은 모두 니켈보다 작습니다.
3. 따라서 코발트는 원자 번호는 더 작고 상대 원자 질량은 조금 더 크다는 두 비교 조건에 모두 맞습니다.

핵심: 원자 번호는 양성자 수입니다. 표의 상대 원자 질량은 동위 원소의 질량과 존재비를 반영합니다. 두 값은 항상 함께 증가하지 않으며 어느 비교도 다른 비교를 대신해서는 안 됩니다. 출처: RSC — 코발트, 니켈, 주기율표.