학문
이온 결합 화합물의 격자 에너지는 어떻게 정의되며, 이 값이 클수록 어떤 물리적 성질이 나타나나요?
안녕하세요. 기체 상태의 이온이 결합을 형성하여서 이온결합 화합물을 이루는 과정에서 방출되는 에너지인 이온 결합 화합물의 격자 에너지는 어떻게 정의되며, 이 값이 클수록 어떤 물리적 성질이 나타나나요?
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안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 '격자 에너지'는 이온 결합 화합물의 안정성을 설명하는 데 핵심적인 개념인데요, 기체 상태의 양이온과 음이온이 무한히 멀리 떨어진 상태에서 하나의 이온 결정을 형성할 때 방출되는 에너지로 정의할 수 있습니다. 하지만 방향성에 대해서는 정의된 것이 없기 때문에 이온 결정 1몰을 완전히 분해하여 기체 상태의 이온들로 만드는 데 필요한 에너지라고도 표현할 수 있습니다.
이 값은 이온 간의 정전기적 인력인 쿨롱 힘의 크기에 따라 달라지는데요, 전하량이 클수록 인력이 강해져 격자 에너지가 커지는데요, 예를 들어 MgO(2+와 2– 이온)는 NaCl(1+와 1– 이온)보다 훨씬 큰 격자 에너지를 가집니다. 또한 이온이 작아질수록 전하가 더 가까이 작용하므로 인력이 강해져 격자 에너지가 커집니다.
격자에너지가 큰 값을 나타낼 수록 높은 녹는점과 끓는점을 갖는데요, 강한 이온 간 인력을 끊기 위해 많은 에너지가 필요하기 때문에 고체에서 액체, 기체로 전환되기 어렵습니다. 또한 높은 경도와 강도를 나타내는데요, 격자가 단단하게 결합되어 있어 쉽게 변형되지 않습니다. 이와 함께 낮은 휘발성을 갖게 되므로 쉽게 증발하지 않으며, 고체 상태를 안정적으로 유지합니다. 감사합니다.