HCl 공유결합인데 산을 내놓을 수 있는 이유
HCl은 수소와 염소 모두 비금속으로 공유결합인데 어떻게 이온화 되어 수소이온, 즉 산이 될수 있는건가요? 예외적인 경우인건가요? 특히, 비금속의 전기음성도와 관련해서 답을 얻고싶습니다
안녕하세요.
네, 말씀해주신 것과 같이 HCl 자체는 기체 상태에서 공유결합 분자인데요, H(2.1)와 Cl(3.0)은 모두 비금속이라서 공유결합을 형성합니다.
그러나 공유결합이어도 결합 내의 전자 분포가 균등하다는 뜻은 아닙니다. 염소의 전기음성도가 수소보다 훨씬 크기 때문어에 결합 전자쌍이 염소 쪽으로 강하게 치우치며 Hδ⁺ - Clδ⁻ 형태의 매우 극성화된 결합을 이룹니다. 즉, HCl은 이미 부분적으로 이온 비슷한 극성화가 되어 있는 상태입니다. 하지만 공기 중에서는 완전히 이온화되지 않는데요,이유는 HCl 분자끼리 탈이온화를 유지하는 에너지가 더 유리하기 때문입니다.반면에 물 속에서 상황이 달라집니다. 물(H₂O)은 강한 극성 분자이고 동시에 염기성, 즉 전자쌍공여 성질을 갖습니다. 물이 HCl을 만나면 우선 물 분자가 HCl의 H⁺를 끌어당기고 수소이온(H⁺)이 물에 붙어 H₃O⁺를 형성합니다. 남은 Cl은 안정한 Cl⁻ 이온으로 존재하며 이 과정에서 물은 단순 용매가 아니라 양성자 수용체로 반응에 참여합니다.
이때 물은 이온을 강하게 둘러싸서 안정화 할 수 있는데요 H₃O⁺는 물과 수소 결합을 형성해 매우 안정하며 Cl⁻는 물의 H 부분과 이온-쌍극자 상호작용으로 안정합니다.즉, 물 속에서는 이온 상태가 공유결합 상태보다 에너지적으로 더 유리해지기 때문에 HCl은 완전히 이온화되는 것입니다. 감사합니다.