이온 결합은 원자가 전자(들)의 주고받음을 통하여 이온이 만들어지고 이온들 간의 정전기 인력을 통하여 이루어집니다. 주로 금속과 비금속 간의 결합이죠. 즉, 1족과 2족 등 주기율표의 왼쪽에 위치한 원소들은 전자수가 적어 이온화 에너지가 작기 때문에 쉽게 전자를 잃어버리고 양이온이 됩니다. 반면에 주기율표 오른쪽에 위치한 15족에서 17족 사이의 원소들은 큰 이온화 에너지로 전자를 쉽게 얻어 음이온이 되죠. 이러한 양이온과 음이온이 정전기적인 인력으로 결합하여 이온 결합 물질을 형성하며, 주로 단결정을 이루게 됩니다.
이온 결합에서 두 이온들 간의 인력은 쿨롱의 법칙을 따릅니다. 즉, 두 하전 입자들 간에 작용하는 힘은 두 전하의 곱에 비례하고(전하의 부호가 다르면 '-'로 표기, 인력) 전하 간의 거리의 제곱에 반비례하죠. 이때 비례계수는 쿨롱의 상수로, 원주율과 유전율에 관계합니다. 양이온과 음이온의 쌍도 서로 무한대로 떨어져 힘을 작용하지 않을 때에 비하여 둘 사이의 거리가 작아지면서 인력이 커지게 되죠. 다만, 양이온과 음이온은 점전하와 다른 점이 있습니다. 이온 전체로는 각각 양과 음의 전하를 띠고 있지만, 두 이온 간의 거리가 가까워질수록 각 이온들이 지닌 전자들, 그리고 핵 사이에도 반발력이 커지기 시작하죠. 따라서 양이온과 음이온은 특정한 거리에서 인력과 반발력(척력)이 같을 때, 즉, 퍼텐셜 에너지가 최소값으로 안정화 될 때, 이 지점에서 두 이온 간의 평형 거리가 형성됩니다.
이온 결합을 통하여 만들어지는 이온 결정에서 양이온과 음이온은 결정의 에너지를 최소화할 수 있도록 3차원 공간에 규칙적으로 배열되면서 격자 구조를 이루어 가며, 이때 격자의 형태는 결정을 이루는 이온들의 반지름 등에 따라 달라집니다. 전자들이 둘, 혹은 그 이상의 이온들 사이에서 속박되어 있어 자유 전자가 부족하므로 대부분 전기가 잘 통하지 않으며, 다만, 물 등에 용해가 되어 전해질을 형성, 전기를 통하게 할 수 있습니다. 또한 정전기적 인력으로 강하게 결합이 되어 있어서 녹는점이 꽤 높죠. 이온 결합 화합물로는 일상에서는 소금(NaCl)이 대표적인데, 녹는점은 섭씨 800도, 끓는점은 1,465도에 이릅니다. 다만, 물에는 쉽게 녹아서 염소와 나트륨 간의 분리가 잘 일어나죠.
이러한 이온 결합 물질들은 우리 주변에 다양하게 존재합니다. 예를 들어, 소금의 주성분인 염화 나트륨(NaCl), 달걀 껍질을 이루는 탄산 칼슘(CaCo3), 비누 제조에 필요한 수산화 나트륨(NaOH), 습기나 눈을 제거하는 염화 칼슘(CaCl2), 베이킹 파우더인 탄산수소 나트륨(NaHCO3) 등을 들 수 있죠.
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