2015년 2월 2일 월요일

이온 결합과 전자

1. 이온결합
[1]
이온의 형성
  (1)
Octet형성(비활성기체의 전자배열)을 위해 전자를
      
잃거나  얻어 이온이 형성
    
① 금속원자 - 전자(e-) ☞ 양이온
        (
예) Na - e- → Na+(K=2, L=8, 10Ne의 전자배열)
    
② 비금속 원자 + 전자(e-) ☞ 음이온
        (
예) Cl+ e-  →Cl- (K=2, L=8, M=8. 18Ar의 전자배열)
  ※ 양 이온되기 쉬운 원소; 1, 2, 13족의 금속원소
      음 이온되기 쉬운 원소; 15, 16, 17족의 비금속원소
 (2) Lewis의 점전자 구조식 ; 각 원자의 최 외각 전자를 점으로 표시한식
  
  (3) 이온 결합의 형성
 (
가) 양이온과 음이온사이에 작용하는 힘

① a→b ; (+)이온과 (-)이온이 접근 쿨롱의
         
인력이 작용(위치에너지 감소)
② a →c ; +이온과 -이온이 너무 접근 두 이온의 전
         
자구름 사이의 쿨롱의 반발력이 증가=불안정③ b ; 두 힘(인력과 반발력)이 합치면 두 이온은
         b
거리에서  위치에너지가 최소가 된다.
         (
가장 안정된 상태)
 (나) 이온결합(ionic bond)
   
① 양이온과 음이온사이의 정전기적 인력(쿨롱의 힘)에 의한 결합
   ② 금속(1,2,13족) + 비금속 (16,17족 및 음성 라디칼)
   
③ 양이온과 음이온의 위치에너지 ☞ 최소가 되는 위치에서 결합이 형성됨.
   
④ 이온결합에 의해서 생긴 물질 = 이온 성 결정
      * NaCl =
염화나트륨 결정
   
⑤ 양이온 Mm+과 음이온Xn-사이의 결합물
      (
양이온가수×원자수)+(음이온가수×원자수)=0
      
 ※ Mm+   Xn- =  MnXm
     *. 이온 결합물의 양이온과 음이온의 전하 량의 합은 0 이어야 함
    (
예) Al+3 O-2 ☞ Al2O3  =(3×2 +(-2)  ×3 = 0)
          Ca
+2 Cl- ☞ CaCl2  = (2×1 +(-1)×2 = 0)
           Mg
+2 O-2 ☞ Mg2O2 = MgO (2×2 +(-2)×2=0)
        염화마그네슘의 생성
  
          ☆ KBr 이온성 결정의 잘라지는 성질






 [2] 이온반경
   (1) Ion
반경
    
① 핵 간거리 ; 양이온 원자핵과 음이온 원자핵 사이의 거리
    
② 이온반경 ; 각 이온의 중심에서 두 이온이 접촉한 면까지의 거리
    ∴ 핵 간 거리 = 두 이온의 반지름의 합
    
  ③  이온 반경 小       ☞ Ion주위의 전기장의 세기가 커짐
                             
      이온 전하량 大
  (2) 이온 반경의 주기성
    
① 동족 ; 원자번호 大 ☞ 이온반경 大 *( 전자껍질 수가 많기 때문)
       (
예) Na+ = 0.116nm K+ = 0.152nm * 1nm =10-9m =10Å
    
② 동 주기 ;
      
㉮ 전하의 종류가 같으면 ; 원자번호大 ? 이온반경小 (핵 전하량 大)
        (
예) 11Na+ > 12Mg+2 > 13Al+3 . 7N-3 > 8O-2 > 9F- .
      
㉯ 전하의 종류가 다르면 ;
        *.
양이온 반경 < 음이온 반경(전자껍질 수가 다르기 때문)
        (
예) S-2(K2,L8,M8) > Mg+2(K2,L8)
       *. 등전자 이온; O-2> F-> Na+> Mg+2> Al+3. (핵 전하량의 차)
   (3) 이온 반경과 원자 반경
    *
① 양이온 반경< 원자반경 ( Na+ < Na )
   *
② 음이온 반경 > 원자반경 ( Cl- > Cl )
   *
③ 양이온과 음이온 모두를 만드는 원자가 있다면 양이온 반경< 원자반경 < 음이온반경
     (
예) 이온의 화학적 성질 = 전하 밀도의 척도에 의해 결정
      *
전하 밀도 = 이온의 전하량/ 이온의 반지름
        Be+2의 전하 밀도 = 2/0.041 = 0.0205
       Al+3의 " = 3/0.067 = 0.0223 으로 비슷함.     ∴ 두 이온의 성질은 비슷
 [4] 이온결합 성 물질의 구조
   (1)
이온결정의 구조
  *
라우에(Laue)의 무늬 ; X-ray를 투과 ☞ 회절 파를 사진건판에 대면 결정을 이룬 이온들이
                                                           
규칙적인 점으로 나타남

  ① 면심 입방형 구조(NaCl형) ; 1개의 양이온(음이온)주위에 음이온(양이온)이 6개
           

 
② 체심 입방형 구조(CsCl형) ; 1개의 양이온(음이온) 주위에 음이온(양이온)이 8개



 [4] 이온결정의 성질
   
① 이온결정은 단단하고 휘발성이 없고 부스러지기 쉽다
   
② 고체 상태에서 전기의 부도체. 수용액이나 용융 상태에서 양 도체
   
③ 이온간의 거리가 짧을수록 전하량이 클수록 인력이 강하므로 m.p및 b.p가 높다
      
(다른 물질에 비해 높다)

Na+Cl-
Li+F-
Ca+2O-2
Mg+2O-2
이온간거리Å
3.53
2.01
2.40
2.10
녹는점 (℃)
723
870
2,572
2,800
끓는점 (℃)
1,330
1,676
2,850
3,600
   ④ 이온결정은 독립된 분자가 아니고 화학식은 이온의 조성만 나타낸 실험식
   
⑤ 물과 같은 극성용매에 잘 녹고 수화된 이온을 형성 









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