주기율표에서 불활성 기체가 가장 안정한 화학적 성질을 보임에도 결합을 하는 경우는 왜 있나요?
안녕하세요. 주기율표에서 18족에 해당하는 불활성 기체는 옥텟규칙을 만족하기 때문에 가장 안정한 화학적 성질을 보이지만 그럼에도 결합을 형성하는 경우는 왜 발생하는 것인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 18족의 비활성기체는 옥텟규칙을 만족하고 있으며 최외각에 8개의 전자를 가지고 있기 때문에 자체적인 안정성을 가지는 원자들입니다. 그러나 이러한 비활성 기체들도 특정한 조건에서는 예외적으로 화합물을 형성하는 경우가 있는데요, 우선 원자 번호가 큰 비활성 기체일수록 즉, 크립톤(Kr), 제논(Xe), 라돈(Rn)과 같은 경우에는 전자 수가 많아지고 전자껍질이 멀리 퍼져 있기 때문에 핵이 바깥 전자를 붙잡는 힘이 상대적으로 약해집니다. 따라서 플루오린과 같은 강력한 산화제와 같은 원소가 전자를 공유하거나 빼앗으려 하면 비활성 기체도 전자 배치를 일부 바꾸며 결합할 수 있게 되는데요, 실제로 제논은 XeF₂, XeF₄, XeF₆ 같은 다양한 플루오린 화합물을 형성할 수 있습니다.
또한 외부에서 고온, 고압, 전기 방전 등의 매우 높은 에너지를 제공하면 원래 안정한 비활성 기체 원자도 들뜬 상태로 올라가거나 전자 배치가 불안정해지면서 새로운 화학 결합이 가능해지는데요, 이러한 극한 조건에서 비활성 기체는 반응성을 드러내며, 특히 플루오린이나 산소와 결합하는 사례가 잘 알려져 있습니다. 감사합니다.
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
주기율표의 18족 원소들은 불활성 기체라고 하여 아시다시피 최외각 전자를 전부 충족하여 아주 안정된 상태를 띄고 있습니다.
하지만 그럼에도 이러한 불활성 기체들도 반응을 하긴 합니다. 항상 반응을 하는 것은 아니고 특정한 상황에서 반응이 일어나곤 합니다.
불활성 기체들 중에서도 주기율표의 아래로 내려갈수록 전자 껍질수가 증가하게 되는데 자연스럽게 원자의 반지름도 커지게 됩니다. 이러한 커진 반지름 때문의 내부의 원자핵에서 바깥쪽 전자까지의 거리가 멀어지기 때문에 양전하의 힘이 떨어지게 됩니다. 이를 전자의 가리움 효과 라고 합니다.
이러한 가리움 효과로 체외각 전자가 핵으로 부터 받는 인력이 줄어들기 때문에 이온화 에너지도 줄어들게 됩니다. 그래고 비활성 기체 중 Xe 제논 이나 Rn 라돈의 경우는 이온화 에너지가 낮아져 전자를 강하게 잡아당기는 힘을 가진 F 플루오린과 반응이 일어나곤 합니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
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