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이온 결합

분자나 결정 안에 있는 원자나 이온간의 결합을 화학 결합이라고 한다. 화학 결합에는 이온 결합, 공유 결합, 금속 결합, 분자간 결합(반 데르 발스 결합) 등 여러 가지가 있고, 또 이러한 결합이 중복되어 있는 것이 많다 또, 결합하고 있는 원자나 이온은, 서로 강한 스프링으로 묶여 있는 것처럼 되어 있어 항상 진동하고 있다. 이러한 결합 중에서 이온끼리 음, 양의 전하로 결합되어 있는 이온 결합에 대하여 우선 알아보기로 한다.

이온 결합

전자를 방출하기 쉬운 금속성 원자와 전자를 받아들이기 쉬운 비금속성 원자 사이에 결합이 이루어져 양이온과 음이온이 강하게 끌어당겨 결정을 만들 때, 이것을 이온 결합이라고 한다. 이온 결합에서는 이온의 결합 에너지가 크기 때문에 일반적으로 이온 결합을 한 물질은 단단하고, 녹는점·끓는점이 비교적 높다. 금속염은 대부분이 이온 결합을 하고 있다. 결정의 구조는 X선 회절에 의하여 해석할 수가 있다. 1A족의 알칼리 금속과 7B족의 할로겐족으로 된 이온 결합의 결정에는 염화나트륨형과 염화세슘형 2가지의 구조가 있다.

이온 사이의 거리

ion－距離 이온 결정 속에서의 양이온과 음이온 사이의 최단 거리는 각 이온을 구라고 생각할 때의 반지름의 합과 거의 같다. 예를 들면, 염화나트륨 결정에서는 나트륨 이온 Na+과 염화 이온 Cl-과의 원자핵간의 거리는 2.83Å인데, 이것은 나트륨 이온의 이온 반지름 1.16Å과 염화 이온의 이온 반지름 1.67Å의 합과 같다.

이온성 물질의 특성

일반적으로 양이온과 음이온이 결합하여 만든 물질을 이온성 물질이라고 한다. 음과 양의 이온 사이에 작용하는 쿨롱의 힘은 강하므로, 이온성 물질은 실온에서는 고체이다. 그 외에 이온성 물질은 다음과 같은 특성이 있다. 이온간 거리와 성질과의 관계――이온간 거리가 커지면 쿨롱의 힘이 작아지므로 녹는점·끓는점이 낮아지며 굳는 힘이 작아진다. 이온 전하의 크기와 성질과의 관계――이온간 거리가 비슷할 때에는 이온의 전하, 즉 이온의 가수가 커지면 쿨롱의 힘 식의 Q1이나 Q2가 커지므로 쿨롱의 힘은 세어지고 녹는점·끓는점이 높아지며 굳는 힘도 커진다. 용해성――이온성 물질은 물과 같은 극성 용매에 용해되기 쉽다. 전기 전도성――결정 안에서 이온은 고정되어 있기 때문에 전기 전도성은 없다. 그러나, 녹거나 용매에 용해하면 이온은 자유롭게 움직일 수 있기 때문에 양이온은 음극으로, 음이온은 양극으로 움직여 전기를 통할 수 있게 된다. 화학적 반응성――화학 반응은 물질을 구성하고 있는 입자의 충돌로 일어나므로 이온이 자유롭게 움직이기 쉬운 상태, 즉 녹거나 용해하면 반응은 쉽게 일어난다. 결정이 쪼개지는 방법――외부의 힘으로 결정 내부에 반발력이 작용할 때, 결정은 보통 어떤 일정한 면의 방향으로 쪼개지기 쉽다. 이것을 쪼개짐이라고 하며 이온 결정에서는 음과 양의 이온이 같은 비율로 쌓인 면에 따라 쪼개지기 쉽다.