주기율표›원소›수소

화학 원소 · 참고 페이지

수소

수소는 원자번호 1, 원소 기호 H인 화학 원소다. 주기율표에서 1주기, 1족, s 블록에 위치한다. 실온에서의 기준 상태는 기체이며 전자 배치는 1s1이다.

원자번호1

표준 원자량[1.00784, 1.00811]

족1

주기1

블록s

전자 배치1s1

전자 구조

화학적 성질을 결정하는 요인

수소 원자는 전자 한 개를 가지며 내부 전자껍질이 없다. 이 전자를 공유해 공유 결합을 만들 수 있고, 강한 이온화 조건에서는 전자를 잃어 H⁺가 되거나 적절한 화합물에서는 전자를 받아 하이드라이드 H⁻를 만들 수 있다. 이런 유연성 때문에 물, 산, 탄화수소와 수많은 생체 분자에 수소가 등장한다.

1s¹ 전자 배치는 수소를 주기율표에서 특별한 경우로 만든다. 원자가 전자 한 개 때문에 1족 위에 놓이지만, 화학적 성질이 알칼리 금속과 단순히 같지는 않다.

화학적 형태

화합물, 이온과 물질

수소는 대체로 +1 산화 상태의 이온 화합물을 만들며, 산화물·수산화물·할로젠화물과 다양한 염 형태가 중요하다. 자유 금속은 반응성이 커서 자연에서는 거의 화합물로 존재한다.

물리적 거동

상태와 상전이

실온에서의 기준 상태는 기체이다. 제시된 밀도는 0.0899 g/L이다. 녹는점은 13.84 K (-259.3 °C), 끓는점은 20.27 K (-252.9 °C)이다. 압력, 순도와 결정 구조에 따라 실제 측정되는 물리적 성질은 달라질 수 있다.

존재와 활용

수소는 어디에서 발견되고 어떻게 쓰이는가

실제 활용에서 수소는 물과 생명 화학 · 비료 생산 · 석유 정제 같은 분야와 관련된다. 어떤 경우에는 원소 자체가 아니라 특정 화합물, 합금 또는 동위원소의 성질을 이용한다.

실제 활용

실제 사용 사례

물과 생명 화학

수소는 물의 구성 원소이며 생물학 전반에 나타나는 탄소–수소 골격의 일부다.

비료 생산

수소는 암모니아 생산의 원료이며, 만들어진 암모니아는 다양한 질소 비료 제조에 사용된다.

석유 정제

수소는 불순물을 제거하고 연료의 품질을 높이는 촉매 공정과 수소 처리 공정에 사용된다.

주기율표상의 위치

이웃 원소가 알려 주는 것

수소는 1주기 1족에 있다. 여기 표시된 주변 원소에는 리튬, 베릴륨 등이 있다. 이 위치 관계를 이용하면 원자 크기, 이온화 에너지와 결합 성향이 주기율표에서 어떻게 변하는지 비교할 수 있다.

참고 데이터

물리적·원자적 성질

분류이원자 비금속

실온에서의 상태기체

전자 껍질1

밀도0.0899 g/L

녹는점13.84 K (-259.3 °C)

끓는점20.27 K (-252.9 °C)

폴링 전기음성도2.2

1차 이온화 에너지1 312 kJ/mol

전자 친화도72.77 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

수소의 발견은 Henry Cavendish와 관련되어 있다. 원소의 인식, 순수한 시료의 분리, 현대적인 원자번호의 부여는 반드시 같은 시기에 이루어진 것은 아니다.

동위원소와 원자량

동위원소 조성이 수치에 미치는 영향

표준 원자량은 [1.00784, 1.00811]의 범위로 제시된다. 자연 시료마다 동위원소 비율이 조금씩 달라질 수 있으므로 하나의 고정된 소수값만으로는 실제 변이를 나타내기 어렵다.

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

안전

취급과 노출

수소의 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.