화학 개념

이온 결합도 100% 이온성이 아닐 수 밖에 없는 이유

케미토피아 2025. 4. 5. 17:57
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화학에서 자주 등장하는 **이온 결합(Ionic Bond)**은 전자를 주고받아 양이온과 음이온이 형성되고, 이 둘이 정전기적 인력으로 결합하는 형태로 알려져 있습니다. 많은 교과서나 기초 강의에서는 이온 결합을 "완전히 전자를 잃거나 얻는 방식"으로 설명하지만, 실제 자연계의 화합물에서는 이 결합도 100% 이온적이지 않습니다.

왜 그럴까요? 그 이유는 결합이라는 것이 전기음성도 차이에 따른 연속적인 스펙트럼 속에 존재하기 때문입니다. 이 글에서는 그 이유와 함께, 이온 결합조차도 어느 정도  **공유적 성질(covalent character)**을 가진다는 사실을 설명하고자 합니다.


✅ 전기음성도 차이로 정의되는 결합의 성격

결합은 일반적으로 다음과 같이 전기음성도 차이에 따라 분류됩니다:

         전기음성도 차이 (ΔEN)                                                                         결합의 유형

 

0 ~ 0.4 비극성 공유 결합
0.5 ~ 1.6 극성 공유 결합
1.7 이상 이온 결합 성격이 강함
이온 결합은 전기음성도 차이가 1.7 이상일 때 주로 나타나지만, 그렇다고 해서 완벽한 전자 이동이 이루어지는 것은 아닙니다. 실제로는 전자가 완전히 이동하지 않고 일부 전자 밀도가 공유되는 영역도 존재합니다.

 


⚛️ 이온 결합이 100% 이온성이 아닐 수밖에 없는 이유

1. 전자 밀도는 연속적이다

양이온과 음이온 사이의 전자는 단순히 ‘떨어져 있는’ 것이 아니라, 전기장 내에서 항상 일정한 전자 밀도를 공유합니다. 이 말은, 이온 결합이라 해도 전자 구름이 겹치는 부분이 존재한다는 의미입니다. 이는 양이온과 음이온 사이에 부분적인 공유 결합 성격이 포함되어 있다는 것을 뜻합니다.

2. Fajan's Rule 

이온 결합의 공유적 성격을 예측할 수 있는 경험적 법칙입니다.

  • 작고 높은 전하를 가진 양이온 → 음이온의 전자 구름을 왜곡시켜서 극성이 생기게 함
  • 크고 쉽게 왜곡되는 음이온 → 전자 구름이 공유 쪽으로 기울어짐

예시: AlCl₃ → 전기음성도 차이는 이온 결합에 가까우나, 실제로는 상당히 많은 공유 성분을 가짐.
                   기체 상태에서는 완전한 공유 결합성 분자처럼 작용함.


🔍 실제 화합물 예시로 보는 이온성 vs 공유성

       화합물                   전기음성도 차이             예상 결합                                 실제 특성

 

NaCl 2.23 이온 결합 거의 이온성이지만 일부 공유성 존재
MgO 2.84 강한 이온 결합 높은 융점, 하지만 약간의 공유성
AlCl₃ 1.55 공유 결합 성향 고체에서는 이온성, 기체에서는 공유성
BeCl₂ 1.5 공유 결합 실제로는 완전히 분자 형태로 존재

🔎 결론: 이온 결합이라 불리는 물질조차도, 그 결합 안에는 공유적 성질이 일정 부분 포함되어 있습니다. 100% 이온 결합은 이론상으로만 가능하며, 실제 존재하지 않습니다.


 

📌 마무리 요약

핵심 포인트설명
이온 결합도 일정 부분 공유 결합 성격을 가진다 전자 구름이 완전히 분리되지 않기 때문
전기음성도 차이가 클수록 이온성 ↑ 하지만 공유적 성분은 항상 존재
파얀스의 규칙은 이온-공유 성격 예측에 유용 작은 양이온 + 큰 음이온 = 공유성 ↑
실제 물질은 항상 두 결합 특성의 혼합체 100% 순수 결합은 이론적으로만 가능

 

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