이온결합과 공유 결합은 어떤 원리에서 차이가 나는 것인가요?
안녕하세요. 결합을 형성할 때에는 이온성과 공유성의 비율에 따라서 이온 결합과 공유결합으로 나뉠 수 있다고 하던데 어떠한 원리에 의해서 차이가 나며 전자배치적인 관점에서는 어떻게 설명할 수 있는 것인지 궁금합니다.
네, 말씀하신 것처럼 이온결합과 공유결합은 사실 완전히 독립된 두 개의 결합이 아니라 전자가 어느 쪽 원자에 더 많이 치우쳐 있는가에 따라 연속적인 스펙트럼으로 나타나는 것이라고 볼 수 있는데요, 우선 이온결합은 전기음성도의 차이가 매우 큰 경우(보통 Δχ > 1.7 정도), 전자가 거의 완전히 한쪽 원자에 넘어갑니다. 예를 들어서 NaCl에서는 Na가 3s¹ 전자를 완전히 Cl에 주고, Na⁺와 Cl⁻로 전하가 분리된 상태가 형성되는데요 따라서 결합은 정전기적 인력에 의해 유지됩니다.
반면에 공유결합은 전기음성도의 차이가 작을 경우, 원자들이 전자쌍을 공유하여 결합하며 예를 들어서 H₂ 분자는 두 개의 H가 각각 1s¹ 전자를 내어놓아 전자쌍을 공유하고, 두 핵 사이에서 전자가 밀집해 결합을 형성하는데요, 결합의 본질은 원자 궤도의 중첩과 전자쌍 공유입니다.
전자배치적인 관점에서 말씀드리자면 이온결합은 한 원자는 전자 껍질을 채우기 위해 전자를 받고(Cl → 3p⁵ → 3p⁶ 완전 채움), 다른 원자는 외곽 전자를 잃어 안정된 전자 배치를 가집니다(Na → 3s¹ 잃고 Ne와 같은 전자배치). 즉, 결합이 형성되면서 두 원자가 각각 안정된 전자배치를 얻는 것이 목표입니다. 반면에 공유결합은 전자를 완전히 주고받을 수 없을 때, 서로 전자를 공유하여 둘 다 옥텟규칙을 만족하려 합니다. 예컨대 산소 분자(O₂)는 각각 6개의 전자를 가져서 2쌍의 전자를 공유함으로써 옥텟 규칙을 만족합니다. 실제로 많은 결합은 순수하게 이온성 또는 순수하게 공유성이 아닌데요, 따라서 화학 결합을 구분할 때에는 “정전기적 인력이 지배적이면 이온결합”, “전자 공유가 지배적이면 공유결합”이라고 이해하시면 될 것 같습니다. 감사합니다.