공유결합과 이온결합의 차이는 전기적 성질에 어떤 영향을 미치는가요?

Question

안녕하세요~ 화학결합을 공부하는 데 궁금한게 있어서 질문드려요

공유결합과 이온결합의 차이는 전기적 성질에 어떤 영향을 미치는가?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

공유결합과 이온결합은 전자의 움직임 방식이 다르기 때문에 전기적 성질에서도 뚜렷한 차이를 보입니다.

공유결합은 비금속 원자들이 전자를 서로 공유하여 결합하는 방식입니다. 이때 전자는 특정 원자들 사이에 묶여 있어 자유롭게 움직일 수 없으므로, 대부분의 공유결합 물질은 전기를 잘 흐르지 않는 절연체로 작용합니다. 예를 들어 물이나 이산화탄소, 설탕 같은 물질은 전류가 흐르지 않습니다. 다만 예외적으로 그래파이트처럼 전자가 층 사이에서 자유롭게 움직일 수 있는 구조를 가진 경우에는 전도성을 띠기도 합니다.

반면 이온결합은 금속과 비금속 사이에서 전자가 완전히 이동하여 양이온과 음이온이 형성되고, 이들이 강한 정전기적 인력으로 격자를 이루는 방식입니다. 고체 상태에서는 이온들이 격자에 고정되어 움직이지 못하기 때문에 전기가 흐르지 않지만, 물에 녹거나 고체가 녹아 액체 상태가 되면 이온들이 자유롭게 움직일 수 있어 전류가 잘 흐르게 됩니다. 소금을 물에 녹였을 때 전기가 통하는 이유가 바로 이 때문입니다.

즉, 공유결합은 전자가 고정되어 있어 전기 전도성이 거의 없고, 이온결합은 이온이 자유롭게 움직일 수 있는 조건(용융·용액 상태)에서는 전도성을 가지게 된다는 점에서 전기적 성질의 큰 차이가 나타납니다.

Answer 2

안녕하세요.

화학 결합의 종류인 공유결합과 이온결합은 원자들이 전자를 어떻게 이용해 결합하느냐에 따라 형성됩니다.

먼저 이온결합은 한 원자가 전자를 잃어 양이온이 되고 다른 원자가 전자를 얻어 음이온이 되면서 형성되는 결합인데요, 이렇게 생성된 양이온과 음이온은 서로의 정전기적 인력에 의해 결합하여 이온 결정 구조를 이루게 됩니다. 대표적인 예로는 염화나트륨이 있습니다. 이때 이온결합 물질의 전기적 특징은 상태에 따라 전도성이 달라진다는 것인데요 고체 상태에서는 이온들이 결정 격자 속에 단단히 고정되어 있어 자유롭게 이동할 수 없기 때문에 전기를 거의 흐르지 않습니다. 그러나 물에 녹거나 녹아서 액체 상태가 되면 이온들이 자유롭게 움직일 수 있게 되며 이때 양이온과 음이온이 전기장을 따라 이동하면서 전류가 흐르게 되므로 전해질 용액이나 용융 상태에서는 전기가 잘 통하는 성질을 나타냅니다.

반면 공유결합은 두 원자가 전자를 서로 공유하여 결합하는 방식이며 대표적인 예로는 물, 이산화탄소 같은 분자가 있습니다. 이러한 물질은 보통 분자 형태로 존재하며, 전자가 특정 원자 사이에 묶여 있기 때문에 자유롭게 이동할 수 있는 전하 운반자가 거의 없습니다. 따라서 대부분의 공유결합 물질은 전기를 잘 통하지 않는 절연체의 성질을 보입니다. 하지만 공유결합 물질 중에서도 예외가는 있는데요, 예를 들어 흑연은 탄소 원자들이 평면 구조로 결합하면서 일부 전자가 층 사이에서 비교적 자유롭게 이동할 수 있기 때문에 전기가 통합니다. 반대로 다이아몬드는 모든 전자가 강하게 결합에 참여하고 있어 전기가 거의 통하지 않습니다. 감사합니다.