3-1-1. 이온 결합

1. 이온 결합 물질의 일반적 성질/2. 이온 결합은 어떻게 생기나?/

3. 이온 결합력

 

화학 결합에는 이온 결합, 공유 결합, 금속 결합 따위가 있는데,

그 중에서 소금으로 대표되는 이온 결합에 대하여 공부합니다.

 

1. 이온 결합 물질의 일반적 성질

금속은 전자를 잃기 쉬운 성질을 갖고 있으므로 양이온이 되고,

비금속은 전자를 받아 음이온이 되어, 양이온과 음이온 사이에

정전기적 인력(알죠? (+)와 (-)는 서로 끌어당기는 힘이 있다는 거

-남자와 여자가 서로 좋아하듯)에 의해 결합이 이루어집니다.

 

물은 극성 분자여서 부분적으로 (+)와 (-) 전하를 띠고 있으므로

양이온이나 음이온을 둘러싸서 안정화시키므로

이온 결합 물질은 대체로 물에 잘 녹죠.

전기적으로는 고체 상태에서는 이온이 서로 붙어서 움직이지 않기 때문에

전기가 안통하지만 액체 상태나 수용액에서는

이온이 움직일 수 있으므로 전기가 통하죠.

　

2. 이온 결합은 어떻게 생기나?

[그림] (가) 양이온과 음이온

[그림] (나) 이온 간 거리와 결합 에너지

 

그림에서 보듯이 양이온과 음이온 사이에 작용하는 인력과,

두 이온의 핵 간 또는 전자 간 반발력이 균형을 이루면서

[그림] (나)에서 결합 에너지 곡선의 극소점

(위치 에너지가 최소인 b 지점)에서 결합이 이루어지며,

그 때의 이온 간 거리(r)가 결합 거리인 것이죠.

 

결합 에너지 곡선은 마치 땅에 구덩이를 파놓은 단면이라 생각해도 좋습니다.

만약 a 지점에 공이 있다면, 파인 면을 따라

오른쪽으로(이온 간 거리가 멀어진다 = 반발력이 더 크다)갈 것이고,

c 지점에 있다면 더 낮은 b 지점으로 가기 위해

왼쪽으로(이온 간 거리는 더 가까워진다 = 인력이 더 크다) 굴러 가겠죠.

　

3. 이온 결합력

정전기적 인력에 관해 쿨롱의 법칙이 있는데,

여기서 f는 쿨롱의 힘으로서 이온 결합력인데,

이것과 관계 깊은 것은 녹는점입니다.

이온 결합력이 클수록 양이온과 음이온이 찰떡 궁합이라

잘 떨어지기 어려워서 그만큼 녹는점이 높아지지요.

k는 비례 상수, qq'은 이온의 전하량곱, r은 이온 간 거리를 나타냅니다.

쿨롱의 힘에 영향을 미치는 것은 이온의 전하량과

이온 간 거리라는 것쯤은 눈치챘겠죠?

이 때 변인이 두 가지이므로 어느 한쪽이 미치는 영향을 알려면

다른 변인은 일정하게(적어도 비슷하게) 유지하면서

변화에 따른 영향을 조사하는데, 이것을 변인 통제라 합니다.

가령 이온의 전하량이 미치는 영향을 알고 싶다면

이온 간 거리가 같으면서(또는 비슷하면서)

전하량이 서로 다른 것끼리 비교하면 됩니다.