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화학 원소 · 참고 페이지

13Al

알루미늄

알루미늄은 원자번호 13, 원소 기호 Al인 화학 원소다. 주기율표에서 3주기, 13족, p 블록에 위치한다. 실온에서의 기준 상태는 고체이며 전자 배치는 [Ne] 3s2 3p1이다.

원자번호13

표준 원자량26.9815384(3)

족13

주기3

블록p

전자 배치[Ne] 3s2 3p1

전자 구조

화학적 성질을 결정하는 요인

13족 원자는 바깥 s와 p 부분껍질에 세 개의 원자가 전자를 가진다. 원자 크기와 금속성이 아래로 갈수록 증가하면서 공유 결합과 양의 산화 상태 사이의 균형도 달라진다.

알루미늄은 13족을 하나의 균일한 화학 계열로 보기보다 바로 위와 아래의 원소와 비교할 때 성질을 더 잘 이해할 수 있다.

화학적 형태

화합물, 이온과 물질

13족 화학에는 산화물, 할로젠화물과 공유 결합 또는 이온성 화합물이 포함된다. 가벼운 원소는 공유 결합 성격이 강하고, 무거운 원소로 갈수록 금속성이 커진다.

물리적 거동

상태와 상전이

실온에서의 기준 상태는 고체이다. 제시된 밀도는 2.7 g/cm³이다. 녹는점은 933.5 K (660.3 °C), 끓는점은 2 743 K (2 470 °C)이다. 압력, 순도와 결정 구조에 따라 실제 측정되는 물리적 성질은 달라질 수 있다.

존재와 활용

알루미늄은 어디에서 발견되고 어떻게 쓰이는가

실제 활용에서 알루미늄은 포장재 · 항공우주 · 송전선 같은 분야와 관련된다. 어떤 경우에는 원소 자체가 아니라 특정 화합물, 합금 또는 동위원소의 성질을 이용한다.

실제 활용

실제 사용 사례

포장재

알루미늄은 가볍고 성형하기 쉬우며 내식성과 차단성이 좋아 포장재에 사용된다.

항공우주

알루미늄은 낮은 질량, 높은 강도, 내열성 또는 특수한 전자·광학 성질이 필요한 곳에 사용된다.

송전선

알루미늄은 전도성, 낮은 질량과 기계적 성질의 조합 덕분에 전기 도체와 전력 시스템에 사용된다.

주기율표상의 위치

이웃 원소가 알려 주는 것

알루미늄은 3주기 13족에 있다. 여기 표시된 주변 원소에는 붕소, 탄소, 규소, 아연, 갈륨, 저마늄 등이 있다. 이 위치 관계를 이용하면 원자 크기, 이온화 에너지와 결합 성향이 주기율표에서 어떻게 변하는지 비교할 수 있다.

참고 데이터

물리적·원자적 성질

분류전이후 금속

실온에서의 상태고체

전자 껍질2 · 8 · 3

밀도2.7 g/cm³

녹는점933.5 K (660.3 °C)

끓는점2 743 K (2 470 °C)

폴링 전기음성도1.61

1차 이온화 에너지577.5 kJ/mol

전자 친화도41.76 kJ/mol

값은 해당되는 경우 원소 자체 또는 중성 원자를 기준으로 한다. 물리적 데이터는 동소체, 압력과 측정 조건에 따라 달라질 수 있다.

역사

발견과 확인

알루미늄의 확인은 광물 분석, 화학적 분리 기술과 원자 이론의 발전을 거치며 이루어졌다. 오늘날 원소의 정체는 외관이 아니라 원자번호로 정의한다.

동위원소와 원자량

동위원소 조성이 수치에 미치는 영향

표준 원자량은 26.9815384(3)이다. 이 값은 자연계 물질의 동위원소 조성을 반영한 평균값이며 특정 원자 하나의 질량을 뜻하지 않는다.

알루미늄은 적어도 하나의 안정 동위원소가 있다. 동위원소는 양성자 수가 같아 같은 원소이지만 중성자 수와 원자 질량이 서로 다르다.

안전

취급과 노출

알루미늄의 위험성은 화학적 형태, 노출량과 노출 경로에 따라 달라진다. 순수한 원소, 이온과 화합물은 생물학적·환경적 영향이 크게 다를 수 있으므로 실제 취급 물질의 안전 자료를 확인해야 한다.