안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
비활성 기체라 부르는 18족 원소는 화학 결합을 거의 하지 않는 이유는 가장 바깥 전자 껍질이 전자로 가득 차 있어 화학적으로 가장 안정된 상태인 옥텟 규칙을 이미 완벽하게 만족하고 있기 때문입니다. 이와 관련하여 자세히 설명해 드릴게요.
헬륨을 제외한 네온, 아르곤 등의 18족 원소는 가장 바깥 껍질에 8개의 전자가 모두 차 있는 전자 배치를 가집니다. 전자들이 사방에서 균형을 이루며 에너지적으로 극도로 안정된 상태를 유지하므로, 다른 원자로부터 전자를 얻거나 잃거나 공유할 필요가 없습니다.
따라서 원자에서 전자를 하나 떼어내는 데 필요한 에너지인 '이온화 에너지'가 같은 주기에서 가장 큽니다. 원자핵의 양성자들이 꽉 찬 외곽 전자들을 매우 강하게 끌어당기고 있어 전자를 잃고 양이온이 되는 반응이 일어나기 어렵습니다. 반대로 외부에서 전자를 하나 더 받으려 할 경우, 기존 껍질이 이미 다 차 있어서 더 높은 에너지 준위의 새로운 전자 껍질에 전자를 넣어야 합니다. 이는 에너지적으로 매우 불리하므로 전자를 받아들여 음이온이 될 이유도 없습니다.
이처럼 18족 원소들은 원자 자체로 가장 안정한 상태이기 때문에 화합 결합을 하지 않고 단원자 분자 상태로 존재하는 것입니다.