18족 비활성 기체는 그 자체가 안정하여 결합을 형성하지 않는다고 배웠는데 가끔가다 결합을 형성하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 18족 비활성 기체는 그 자체가 안정하여 결합을 형성하지 않는다고 배웠는데 가끔가다 XeF4와 같이 결합을 형성하는 이유는 무엇인가요?
네, 말씀해주신 것처럼 8족 비활성 기체가 대부분 결합을 형성하지 않지만, 때때로 화합물을 이루기도 합니다.
18족 비활성 기체(He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn)는 가장 바깥 전자껍질이 가득 찬 상태, 즉 옥텟규칙을 만족하고 있습니다. 이 때문에 전자를 잃거나 얻거나 공유하지 않아도 안정하기 때문에, 대부분 화학적으로 반응하지 않는데요, 따라서 일반적인 반응에서는 에너지를 들여서 결합을 만들 필요가 없고, 반대로 결합을 깨는 에너지가 크므로 잘 반응하지 않습니다.
하지만 조건이 특수한 경우에서는 반응이 일어나기도 하는데요, 높은 산화력의 상대 원소와 반응할 때입니다. 예를 들자면 Xe + F₂ → XeF₂, XeF₄, XeF₆을 이룰 수가 있는데요 이때 플루오린(F)은 전기음성도가 매우 높고, 전자를 강하게 끌어당기므로 Xe가 전자를 일부 공유하도록 유도합니다. 또한 전기 방전, 고온, 고압 등으로 비활성 기체의 전자를 들뜨게하여, 전자가 높은 에너지 상태로 올라가게 만들어 반응 가능하게 합니다.
또한 질문해주신 것처럼 XeF₄와 같은 화합물을 이룰 수 있는 이유는 Xe는 바깥 전자 8개를 갖고 있지만, 이중 껍질의 d 오비탈을 활용하여 전자를 더 많이 배치할 수 있기 때문인데요, F 원자는 전자를 끌어당겨서 Xe가 전자를 일부 공유하도록 유도합니다. 결과적으로 XeF₄처럼 평면 사각형 구조의 안정한 화합물이 형성됩니다. 감사합니다.
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
18족은 이름 그대로 비활성이라 반응성이 극히 낮습니다.
하지만 특정한 환경조건을 만족하면 반응이 일어나기도 합니다. 크세논의 경우는 18족 중에서 반응이 큰 물질로써 특정한 고온이나 고압 환경에서는 플루오린과 반응하여 XeFe4 가 만들어질 수 있습니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)