원자 반지름을 결정하는 것도 몇 가지 문제를 야기합니다.첫째, 원자는 표면과 반경이 엄격하게 정의된 구체가 아닙니다. 원자는 전자 구름으로 둘러싸인 핵이라는 것을 기억하십시오. 전자가 핵으로부터 멀어지면서 전자를 검출할 확률은 어느 정도 최대치까지 점차 증가하다가 점차 감소하지만, 무한히 먼 거리에서만 0이 됩니다. 둘째, 그럼에도 불구하고 반경을 결정하기 위해 어떤 조건을 선택하더라도 그러한 반경은 여전히 실험적으로 측정될 수 없습니다.
실험을 통해 우리는 핵간 거리, 즉 결합 길이만 결정할 수 있습니다(그리고 그림 2.21의 캡션에 특정 예약이 제공됨). 이를 결정하기 위해 X선 회절 분석 또는 전자 회절 방법(전자 회절 기반)이 사용됩니다. 원자의 반경은 동일한 원자 사이의 가장 작은 핵간 거리의 절반과 같다고 가정됩니다.
밴더 발스 반경. 결합되지 않은 원자의 경우 가장 작은 핵간 거리의 절반을 반 데르 발스 반경이라고 합니다. 이 정의는 그림 1에 설명되어 있습니다. 2.22.
쌀. 2.21. 링크 길이. 분자는 계속 진동하기 때문에 핵간 거리, 즉 결합 길이는 고정된 값을 갖지 않습니다. 이 그림은 단순한 이원자 분자의 선형 진동을 개략적으로 나타냅니다. 진동은 결합 길이를 단순히 결합된 두 원자의 중심 사이의 거리로 정의하는 것을 허용하지 않습니다. 더 정확한 정의결합 길이는 결합된 원자 사이의 거리로, 두 원자의 질량 중심 사이를 측정하고 최소 결합 에너지에 해당합니다. 최소 에너지는 모스 곡선에 표시됩니다(그림 2.1 참조).
표 2.6. 탄소와 황 동소체의 밀도 표 2.7. 탄소-탄소 결합의 길이
공유결합 반경.공유결합 반경은 공유결합에 의해 서로 연결된 두 개의 동일한 원자 사이의 핵간 거리(결합 길이)의 절반으로 정의됩니다.(그림 2.22, b). 예를 들어, 결합 길이가 0.1988nm인 염소 분자 Cl2를 생각해 보겠습니다. 염소의 공유결합 반경은 0.0944 nm로 가정됩니다.
한 원소의 원자 공유 반경을 알면 다른 원소 원자의 공유 결합 반경을 계산할 수 있습니다. 예를 들어, 실험적으로 결정된 CH3Cl의 C-Cl 결합 길이 값은 0.1767 nm입니다. 이 값에서 염소의 공유결합 반경(0.0994nm)을 빼면 탄소의 공유결합 반경은 0.0773nm임을 알 수 있습니다. 이 계산 방법은 원자 반지름이 단순 덧셈 법칙을 따르는 덧셈의 원리를 기반으로 합니다. 따라서 C-Cl 결합 길이는 탄소와 염소의 공유 결합 반경의 합입니다. 가산성의 원리는 단순 공유 결합에만 적용됩니다. 이중 및 삼중 공유 결합은 더 짧습니다(표 2.7).
단순 공유 결합의 길이는 분자 내 환경에 따라 달라집니다. 예를 들어, 길이 C-H 채권삼치환된 탄소 원자의 0.1070 nm부터 CH3CN 화합물의 0.115 nm까지 다양합니다.
금속 반경. 금속 반경은 금속 결정 격자에서 이웃 이온 사이의 핵간 거리의 절반과 같다고 가정됩니다(그림 2.22, c). 원자 반경이라는 용어는 일반적으로 비금속 원소 원자의 공유 결합 반경을 나타내고, 금속 반경이라는 용어는 금속 원소 원자를 나타냅니다.
이온 반경. 이온 반경은 결정 이온 화합물(염)에서 인접한 단원자(단순) 이온 사이의 핵간 거리의 두 부분 중 하나입니다.이온 반경을 결정하는 것도 이온 반경 자체가 아니라 이온간 거리를 실험적으로 측정하기 때문에 상당한 문제를 안고 있습니다. 사이의 거리는 결정 격자의 이온 패킹에 따라 달라집니다. 그림에서. 2.23은 세 가지를 보여줍니다 가능한 방법결정 격자에 이온을 패킹합니다. 불행하게도 실험적으로 측정된 이온간 거리는
쌀. 2.23. 이온 반경, c-음이온은 서로 접촉하지만 양이온은 음이온과 접촉하지 않습니다. b-양이온은 음이온과 접촉하지만 음이온은 서로 접촉하지 않습니다. 양이온이 음이온과 접촉하고 음이온이 서로 접촉하는 전통적으로 허용되는 이온 배열로 바뀌었습니다. 거리 a는 실험적으로 결정됩니다. 음이온 반경의 두 배로 간주됩니다. 이를 통해 음이온과 양이온의 반지름의 합인 이온간 거리 b를 계산할 수 있습니다. 이온간 거리 b를 알면 양이온의 반경을 계산할 수 있습니다.
이러한 세 가지 포장 방법 중 어떤 방법이 실제로 각 특정 사례에서 수행되는지 판단하는 것을 허용하지 않습니다. 문제는 이온간 거리를 두 이온의 반경에 해당하는 두 부분으로 나누는 비율, 즉 한 이온이 실제로 끝나는 곳과 다른 이온이 시작되는 곳을 결정하는 것입니다. 예를 들어, 그림 1에 도시된 바와 같이. 2.12, 이 문제는 염의 전자 밀도 지도로도 해결할 수 없습니다. 이러한 어려움을 극복하기 위해 일반적으로 1) 이온간 거리는 두 이온 반경의 합이고, 2) 이온의 모양이 구형이며, 3) 인접한 구가 서로 접촉하고 있다고 가정합니다. 마지막 가정은 그림 1에 표시된 이온 패킹 방법에 해당합니다. 2.23, f. 하나의 이온 반경이 알려지면 덧셈 원리에 따라 다른 이온 반경을 계산할 수 있습니다.
반경 매칭 다양한 방식. 테이블에 2.8은 세 번째 기간의 세 가지 요소에 대한 다양한 유형의 반경 값을 보여줍니다. 가장 큰 값이 음이온과 반데르발스 반경에 속한다는 것을 쉽게 알 수 있습니다.그림에서. 11.9는 아르곤을 제외한 3주기의 모든 원소에 대한 이온과 원자의 크기를 비교합니다. 원자의 크기는 공유결합 반경에 따라 결정됩니다. 양이온은 원자보다 작고, 음이온은 원자보다 작다는 점에 유의해야 합니다. 큰 사이즈같은 원소의 원자보다. 모든 유형의 반경의 각 요소에 대해 가장 작은 값은 항상 양이온 반경에 속합니다.
표 2.8. 다양한 유형의 원자 반경 비교
실험적 결정.단순 분자와 다원자 이온의 모양, 보다 정확하게는 결합 길이와 결합 각도(결합 사이의 각도)를 결정하기 위해 다양한 실험 방법이 사용됩니다. 여기에는 마이크로파 분광법뿐만 아니라 X선(X선 회절), 중성자(중성자 회절) 또는 전자(전자 회절)의 회절을 연구하는 방법이 포함됩니다. 다음 장에서는 X선 회절을 사용하여 결정 구조를 결정하는 방법을 자세히 설명합니다. 그러나 전자 회절(전자 회절을 연구하는 방법)은 일반적으로 기상에서 단순 분자의 모양을 결정하는 데 사용됩니다. 이 방법은 전자의 파동 특성을 사용하는 것에 기초합니다. 전자 빔이 연구 중인 가스 샘플을 통과합니다. 가스 분자는 전자를 산란시켜 회절 패턴을 만듭니다. 이를 분석함으로써 분자의 결합 길이와 결합 각도를 결정할 수 있습니다. 이 방법은 X-선의 산란에 의해 형성된 회절 패턴을 분석하는 데 사용되는 방법과 유사합니다.
원자에는 명확한 경계가 없지만 해당 원자핵으로부터 특정 거리에 있는 주어진 원자의 핵과 관련된 전자를 찾을 확률은 거리가 멀어짐에 따라 급격히 감소합니다. 따라서 원자에는 특정 반경이 할당되며, 전자 밀도의 대부분(약 90%)이 이 반경의 구체에 포함되어 있다고 믿습니다.
원자 반경의 일반적인 추정치는 1옹스트롬(1Å)이며, 이는 10-10m와 같습니다.
원자 반경과 핵간 거리
많은 경우 두 원자 사이의 최단 거리는 실제로 해당 원자 반지름의 합과 거의 같습니다. 원자 사이의 결합 유형에 따라 금속, 이온, 공유 및 기타 원자 반경이 구별됩니다.
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위키미디어 재단. 2010.
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원자 반경
물리학 전공 내부 조직원자. 원래는 쪼개질 수 없다고 생각되었던 원자는 복잡한 시스템. 그들은 양성자와 중성자로 구성된 거대한 핵을 가지고 있으며, 그 중심을 중심으로 빈 공간에서 움직입니다... ... 콜리어의 백과사전
보어 반경(Bohr radius)은 1913년 닐스 보어가 제안한 원자 모델에서 핵에 가장 가까운 수소 원자의 전자 궤도 반경으로, 양자역학의 전신이다. 모델에서 전자는 원형 궤도를 따라 움직입니다... ... Wikipedia
반데르발스 반경은 비활성 기체 원자의 유효 크기를 결정합니다. 또한, 반 데르 발스 반경은 화학적으로 연결되지 않은 가장 가까운 같은 이름의 원자 사이의 핵간 거리의 절반으로 간주됩니다... ... Wikipedia
원자 반경- atomo spindulys statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. 원자 반경 vok. Atomradius, m rus. 원자 반경, m; 원자 반경, m pranc. 레이온 원자, m; rayon de l'atome, m … Fizikos terminų žodynas
N. Bohr(1913)의 원자 이론에 따르면, 수소 원자의 첫 번째(핵에 가장 가까운) 전자 궤도의 반경 a 0입니다. a 0= 5.2917706(44)*10 11m 양자 기계에서. 원자론 B.r. 코어로부터 Naib가 있는 럼까지의 거리에 해당합니다. 것이 가능하다... ... 화학 백과사전
N. Bohr의 원자 이론에 따른 수소 원자의 첫 번째(핵에 가장 가까운) 전자 궤도의 반경입니다. 기호 a0 또는 a로 표시됩니다. B.r. (5.29167±0.00007)×109cm = 0.529Å과 같습니다. 보편적인 상수로 표현됩니다: а0 = ћ2/me2, 여기서... 위대한 소련 백과사전
N. Bohr의 원자 구조 이론(1913)에 따르면, 수소 원자의 첫 번째(핵에 가장 가까운) 전자 궤도의 반경 ao; a0 = 0.529 x 10 10m = 0.529A ... 자연 과학. 백과사전
음전하를 띤 전자가 양전하를 띤 작은 원자핵을 둘러싸는 원자 껍질에 국한되어 있는 수소 유사 원자(Z 핵 전하)의 보어 모델... Wikipedia
서적
- 일반 상대성 이론의 양자 역학, A.K. Gorbatsevich. 논문은 일반 공변 Dirac 방정식이 특별한 좌표 표현으로 간주될 수 있음을 보여줍니다(힐베르트 방정식의 비직교 기저 벡터 사용).
원자 이온; 분자나 결정의 원자나 이온을 나타내는 구의 반경을 의미합니다. 원자 반지름분자와 결정의 핵간(원자간) 거리를 대략적으로 추정할 수 있습니다.
고립된 원자의 전자 밀도는 핵까지의 거리가 증가함에 따라 급격히 감소하므로 원자의 반경은 전자 밀도의 대부분(예: 99%)이 집중되어 있는 구의 반경으로 정의할 수 있습니다. 그러나 핵간 거리를 추정하려면 원자 반지름을 다르게 해석하는 것이 더 편리한 것으로 나타났습니다. 이로 인해 원자 반경에 대한 다양한 정의와 시스템이 출현하게 되었습니다.
X 원자의 공유 결합 반경은 단순 화학 결합 X-X 길이의 절반으로 정의됩니다. 따라서 할로겐의 경우 공유 결합 반경은 X 2 분자, 황 및 셀레늄 - S 8 및 Se 8 분자, 탄소 - 다이아몬드 결정의 평형 핵간 거리로부터 계산됩니다. 예외는 수소 원자인데, 공유 원자 반경은 30pm으로 간주되는 반면, H 2 분자의 핵간 거리의 절반은 37pm입니다. 공유 결합이 있는 화합물의 경우 원칙적으로 가산성 원리가 충족되므로(X-Y 결합의 길이는 X와 Y 원자의 원자 반경의 합과 거의 동일함) 결합 길이를 예측할 수 있습니다. 다원자 분자에서.
이온 반경은 이온 쌍(예: X + 및 Y -)의 합이 해당 이온 결정의 최단 핵간 거리와 동일한 값으로 정의됩니다. 이온 반경에는 여러 시스템이 있습니다. 시스템은 다양하다 수치개별 이온의 경우 다른 이온의 반경을 계산할 때 어떤 반경과 어떤 이온이 기초로 사용되는지에 따라 다릅니다. 예를 들어 Pauling에 따르면 이것은 O 2- 이온의 반경으로 140pm과 동일합니다. Shannon에 따르면 동일한 이온의 반경은 오후 121시와 동일합니다. 이러한 차이점에도 불구하고, 다양한 시스템이온 결정의 핵간 거리를 계산할 때 거의 동일한 결과가 나타납니다.
금속 반경은 금속 결정 격자의 원자 사이의 최단 거리의 절반으로 정의됩니다. 패킹 유형이 다른 금속 구조물의 경우 이러한 반경이 다릅니다. 원자 반경 값의 근접성 다양한 금속종종 이러한 금속에 의한 고용체 형성 가능성을 나타내는 역할을 합니다. 반경의 가산성을 통해 금속간 화합물의 결정 격자 매개변수를 예측할 수 있습니다.
반 데르 발스 반경은 서로 다른 분자의 화학적으로 관련되지 않은 두 개의 원자 또는 동일한 분자의 서로 다른 원자 그룹이 서로 접근할 수 있는 거리와 같은 양으로 정의됩니다. 평균적으로 반데르발스 반경은 공유결합 반경보다 약 80pm 더 큽니다. 반데르발스 반경은 분자 형태의 안정성과 결정 내 분자의 구조적 순서를 해석하고 예측하는 데 사용됩니다.
문학: Housecroft K., Constable E. 일반화학 현대과정. 엠., 2002. T. 1.
문제를 이해하려면 현대 과학를 원자의 반경이라고 부르는데, 원자 자체가 무엇인지 기억해 봅시다. 고전적인 개념에 따르면 원자의 중심에는 양성자와 중성자로 구성된 핵이 있고, 전자는 각각 자신의 궤도를 따라 핵을 중심으로 회전합니다.
원자 구조에 대한 이 모델에서 전자는 공간적으로 제한된 입자, 즉 소립이기 때문에 원자 반경(ar.r.)을 핵에서 가장 먼 궤도 또는 외부 궤도까지의 거리로 간주하는 것이 논리적입니다. 소위 원자가 전자가 회전합니다.
그러나 현대에 따르면 양자역학적 아이디어, 이 매개변수는 고전 모델에서 수행되는 것처럼 명확하게 결정될 수 없습니다. 여기서 전자는 더 이상 입자-미립자로 표현되지 않고 파동의 특성, 즉 공간적으로 무제한적인 물체를 획득합니다. 이러한 모델에서는 전자의 위치를 정확하게 결정하는 것이 불가능합니다. 여기서 이 입자는 이미 전자 궤도의 형태로 표현되어 있으며, 그 밀도는 원자핵까지의 거리에 따라 달라집니다.
그래서, 현대 모델원자의 구조로 인해 반경을 명확하게 결정할 수 없습니다. 그러므로 양자 물리학, 일반화학, 물리학 단단한및 기타 관련 과학에서 이 값은 오늘날 전자 구름 밀도의 90-98%가 집중되어 있는 핵이 있는 중심에 있는 구의 반경으로 정의됩니다. 실제로 이 거리가 원자의 경계를 결정합니다.
우리가 고려한다면 주기율표원자 반지름을 나열하는 화학 원소(주기율표)를 보면 특정 패턴을 볼 수 있는데, 이는 특정 기간 내에서 이 숫자가 왼쪽에서 오른쪽으로 감소하고 그룹 내에서 위에서 아래로 증가한다는 사실로 표현됩니다. 이러한 패턴은 일정 기간 내에 왼쪽에서 오른쪽으로 이동할 때 원자의 전하가 증가하여 전자를 끌어당기는 힘이 증가하고 그룹 내부에서 위에서 아래로 이동할 때 더 많고 더 많은 전자 껍질이 채워집니다.
화학 및 결정학의 원자 반경
유형은 무엇입니까
이 특성은 원자가 어떤 화학 결합에 있는지에 따라 크게 달라집니다. 자연계의 모든 물질은 압도적으로 분자로 구성되어 있으므로, a. 아르 자형. 분자의 원자간 거리를 결정하는 데 사용됩니다. ㅏ 이 특성분자에 포함된 원자의 특성, 즉 화학 원소 주기율표에서의 위치에 따라 달라집니다. 서로 다른 신체적, 화학적 특성, 분자는 매우 다양한 물질을 형성합니다.
본질적으로 이 값은 원자 핵과 외부 전자 껍질 사이의 전기적 인력의 범위를 설명합니다. 이 구체 외부에서는 이웃 원자의 전기적 인력이 작용합니다. 존재한다 원자 사이의 여러 유형의 화학 결합분자에서:
- 공유결합;
- 이온성;
- 금속;
- 반 데르 발스.
이러한 연결에 따르면, 같은 것입니다 원자 반경.
화학 결합의 유형에 따라 어떻게 달라집니까?
공유 결합에서 AP는 단일 화학 결합에서 인접한 원자 사이의 거리의 절반으로 정의됩니다. X-X 연결, 그리고 X는 비금속입니다. 왜냐하면 이 결합은 비금속의 특징이기 때문입니다. 예를 들어, 할로겐의 경우 공유 결합 반경은 핵간 반경의 절반과 같습니다. 거리 X-X X2 분자에서 셀레늄 분자 Se 및 황 S의 경우 X8 분자의 X-X 거리의 절반, 탄소 C의 경우 가장 짧은 거리의 절반과 같습니다. 거리 N-N다이아몬드 크리스탈에.
이 화학 결합 가산성의 성질을 가지고 있다, 즉 합산을 통해 다원자 분자의 핵간 거리를 결정할 수 있습니다. 분자의 결합이 이중 또는 삼중이면 다중 결합의 길이가 단일 결합보다 짧기 때문에 공유 결합 AR이 감소합니다.
이온 결정에서 형성된 이온 결합의 경우 이온 AR 값을 사용하여 노드에 위치한 가장 가까운 음이온과 양이온 사이의 거리를 결정합니다. 결정 격자. 이 거리는 이들 이온의 반경의 합으로 정의됩니다.
존재한다 이온 반경을 결정하는 여러 가지 방법, 개별 이온의 값이 다릅니다. 그러나 결과적으로 이러한 방법은 거의 동일한 핵간 거리 값을 제공합니다. 이러한 방법이나 시스템은 이 분야에서 관련 연구를 수행한 과학자의 이름을 따서 명명되었습니다.
- 골드슈미트;
- 폴링;
- 벨로바(Belova)와 보키야(Bokiya);
- 다른 과학자들.
~에 금속 연결, 금속 결정에서 발생하는 AR은 그들 사이의 최단 거리의 절반과 같습니다. 금속 반경은 배위수 K에 따라 달라집니다. K = 12에서 그 값은 일반적으로 1로 간주됩니다. 배위 번호 4, 6, 8의 경우 동일한 요소의 금속 반경은 각각 0.88, 0.96 및 0.98입니다.
2개 먹으면 다른 금속요소의 금속 반경을 비교하면 이러한 값이 서로 근접하다는 것은 대체 유형에 따라 이러한 금속의 상호 용해도에 필요하지만 충분 조건은 아니라는 것을 의미합니다. 예를 들어, 액체 칼륨 K와 리튬 Li는 금속 반경이 매우 다르기 때문에(각각 0.236nm와 0.155nm) 정상적인 조건에서 혼합되지 않고 두 개의 액체 층을 형성하며, 칼륨 K와 세슘 Cs는 다음과 같은 이유로 고용체를 형성합니다. 반경의 근접성(0.236 nm 및 0.268 nm).
반 데르 발스 AR은 다음을 결정하는 데 사용됩니다. 유효 크기희가스의 원자뿐만 아니라 다른 분자에 속하고 화학 결합(예: 분자 결정)으로 연결되지 않은 동일한 이름의 가장 가까운 원자 사이의 거리. 그러한 원자가 반 데르 발스 반경의 합보다 작은 거리에 가까워지면 그들 사이에 강한 원자 간 반발이 발생합니다. 이 반경은 이웃 분자에 속하는 두 원자 사이의 최소 허용 접촉 경계를 결정합니다.
또한 AR 데이터는 분자의 모양, 구조 및 분자 결정 내 패킹을 결정하는 데 사용됩니다. "밀집 패킹"의 원리는 다음과 같이 알려져 있습니다. 결정을 형성하는 분자, "돌출부"와 "빈 공간"으로 서로를 입력하십시오. 이 원리를 바탕으로 결정학적 데이터를 해석하고 분자 결정의 구조를 예측합니다.
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요소의 위치 사이의 관계를 고려해 봅시다. 주기율표원자 반경 및 전기 음성도와 같은 화학 원소의 특성.
원자 반경은 원자의 전자 껍질의 크기를 나타내는 값입니다. 이것은 화학 원소 원자의 특성이 좌우되는 매우 중요한 양입니다. 주 하위 그룹에서는 원자핵의 전하가 증가함에 따라 전자 준위의 수가 증가하므로 주 하위 그룹의 원자 번호가 증가함에 따라 원자 반경이 증가합니다.
기간 동안 화학 원소 원자의 핵 전하가 증가하여 외부 전자가 핵으로 끌어당기는 현상이 증가합니다. 또한 핵의 전하가 증가함에 따라 외부 준위의 전자 수가 증가하지만 전자 준위의 수는 증가하지 않습니다. 이러한 패턴은 핵 주위의 전자 껍질을 압축합니다. 따라서 원자 반지름은 주기에 따라 원자 번호가 증가함에 따라 감소합니다.
예를 들어, 마련하다 화학 원소원자 반경의 내림차순으로 O, C, Li, F, N입니다. 표시된 화학 원소는 두 번째 기간에 있습니다. 어떤 기간에는 원자 번호가 증가함에 따라 원자 반지름이 감소합니다. 따라서 표시된 화학 원소는 일련 번호의 오름차순(Li, C, N, O, F)으로 기재해야 합니다.
원소의 특성과 이들이 형성하는 물질은 주기율표의 족 수와 동일한 원자가 전자의 수에 따라 달라집니다.
완성된 에너지 준위와 8개의 전자를 포함하는 외부 준위의 안정성이 향상되었습니다. 이것이 바로 헬륨, 네온, 아르곤의 화학적 불활성을 설명하는 것입니다. 화학 반응. 다른 모든 화학 원소의 원자는 전자 껍질이 안정되고 하전 입자로 변하도록 전자를 포기하거나 얻는 경향이 있습니다.
전기음성도-이것은 화합물의 원자가 원자가 전자, 즉 전자를 형성하는 전자를 끌어당기는 능력입니다. 화학 접착제원자 사이. 이 특성은 원자가 외부 전자층을 완성하고 에너지적으로 유리한 불활성 가스 구성(전자 8개)을 얻으려고 노력한다는 사실에 기인합니다.
전기 음성도는 외부 에너지 준위에서 전자를 끌어당기는 원자핵의 능력에 따라 달라집니다. 이 인력이 강할수록 전기음성도는 커집니다. 원자 반경이 작을수록 외부 에너지 준위의 전자 사이의 인력이 커집니다. 결과적으로, 주기와 주요 하위 그룹의 전기 음성도 변화는 원자 반경의 변화와 반대가 됩니다. 따라서 주요 하위 그룹에서는 원자 번호가 증가함에 따라 전기 음성도가 감소합니다. 원자 번호가 증가하는 기간에는 전기 음성도가 증가합니다.
예를 들어, 전기 음성도가 증가하는 순서로 화학 원소 Br, F, I, Cl을 배열합시다. 나열된 화학 원소는 일곱 번째 그룹의 주요 하위 그룹에 속합니다. 주요 하위 그룹에서는 원자 번호가 증가함에 따라 전기 음성도가 감소합니다. 따라서 표시된 화학 원소는 일련 번호의 내림차순(I, Br, Cl, F)으로 기재해야 합니다.
