이온결합과 전자전달

이온 결합은 금속에서 비금속으로의 전자의 전달에 의해 형성됩니다. 전자를 공유하는 공유 결합과 달리 이온 결합에서는 금속이 전자를 잃고 비금속이 전자를 받는 경향이 있습니다. 하지만 왜 그럴까요?

원자의 가장 안정적인 전자 배치는 옥텟 룰을 만족하는 것입니다. 위치 에너지의 감소로 이러한 상태를 달성하는 것은 결합의 형성을 위한 주요 원동력입니다. 하지만 전자가 언제 공유되지 않고 전달될 지 어떻게 예측할 수 있을까요?

이를 위해 원자의 이온화 에너지와 전자 친화도를 조사합니다. 주기율표에서 s-블록의 금속들은 낮은 이온화 에너지를 가지고 있습니다. 이것은 전자를 더 쉽게 잃고 옥텟에 쉽게 도달하면서 동시에 양이온을 형성할 수 있도록 도와줍니다.

대조적으로 p-블록의 비금속들은 비활성 기체를 제외하고 전자 친화도가 높으며 전자를 쉽게 수용하여 음이온을 형성합니다. 반대의 전하를 가진 양이온과 음이온은 강한 정전기적 상호작용으로 서로 끌어당겨 이온 결합을 형성합니다. 이온들 사이의 강한 정전기 인력으로 인해 이온 화합물은 많은 경우 녹는점이 높은 단단하고 잘 정의된 결정 구조를 형성합니다.

리튬과 불소로 만들어진 이온 화합물인 플루오르화 리튬을 생각해 봅시다. 리튬이 전자를 잃고 듀엣 구조의 리튬 양이온이 될 때 전자는 불소에 흡수되어 옥텟 구조의 음이온을 형성합니다. 쿨롱의 법칙에 따르면 전하를 띤 이 두 개의 입자는 서로 끌어당겨 중성 화합물인 플루오르화 리튬을 형성합니다.

루이스 모형은 이온 화합물의 화학적 공식을 설명하고 예측하는 데 사용할 수 있습니다. 루이스 기호는 오른쪽 상단 모서리에 전하를 표시하며 괄호 안에 쓴 기호로 음이온과 양이온을 나타냅니다. 불꽃놀이에서 선명한 붉은 색을 얻기 위해 흔히 사용되는 염인 염화스트론튬을 생각해 봅시다.

스트론튬의 루이스 기호에는 2개의 홑전자가 있고 염소는 한 개의 홑전자가 있습니다. 옥텟에 도달하기 위해 스트론튬은 두 개의 전자를 잃어야 하는 반면 염소는 한 개의 전자를 얻어야 합니다. 따라서 1개의 스트론튬 양이온은 2개의 염화 음이온과 1:2의 비율로 결합됩니다.