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이온 성 화합물 발열의 형성

이온 성 화합물 발열의 형성


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이온 성 화합물의 형성이 발열 인 이유에 대해 궁금한 적이 있습니까? 빠른 대답은 결과 이온 성 화합물이 그것을 형성 한 이온보다 더 안정적이라는 것입니다. 이온 결합이 형성되면 이온의 추가 에너지가 열로 방출됩니다. 반응에서 발생하는 것보다 더 많은 열이 반응에서 방출되면 반응은 발열 성입니다.

이온 결합의 에너지 이해

이온 결합은 두 원자 사이에서 형성되며 서로 큰 전기 음성 차가 있습니다. 일반적으로 이것은 금속과 비금속 간의 반응입니다. 원자는 완전한 원자가 전자 껍질을 갖지 않기 때문에 반응성이 높다. 이러한 유형의 결합에서, 한 원자의 전자는 본질적으로 다른 원자에 공여되어 원자가 전자 껍질을 채 웁니다. 결합에서 전자를 "잃어버린"원자는 전자를 공여함으로써 채워지거나 반으로 채워진 원자가 껍질을 초래하기 때문에 더욱 안정적이된다. 초기 불안정성은 알칼리 금속 및 알칼리 토류에 대해 너무 커서 외부 전자 (또는 알칼리 토류에 대해 2)를 제거하여 양이온을 형성하는 데 에너지가 거의 필요하지 않다. 한편, 할로겐은 전자를 쉽게 받아 들여 음이온을 형성한다. 음이온은 원자보다 안정적이지만 두 가지 유형의 원소가 함께 모여 에너지 문제를 해결하는 것이 더 좋습니다. 이것은 이온 결합이 일어나는 곳입니다.

무슨 일이 일어나고 있는지 이해하려면 나트륨과 염소에서 염화나트륨 (테이블 소금)을 형성하는 것을 고려하십시오. 나트륨 금속과 염소 가스를 섭취하는 경우 염분은 발열 반응이 심합니다 (집에서 시도하지 마십시오). 균형 이온 화학 방정식은 다음과 같습니다.

2 Na (s) + Cl2 (g) → 2 NaCl (s)

NaCl은 나트륨 및 염소 이온의 결정 격자로서 존재하는데, 여기서 나트륨 원자로부터의 여분의 전자는 염소 원자의 외부 전자 쉘을 완성하는데 필요한 "홀"을 채운다. 이제 각 원자는 전자의 완전한 옥텟을가집니다. 에너지 관점에서 이것은 매우 안정적인 구성입니다. 반응을 더 자세히 살펴보면 다음과 같은 이유로 혼란 스러울 수 있습니다.

원소에서 전자의 손실은 항상 흡열 원자에서 전자를 제거하기 위해서는 에너지가 필요하기 때문이다.

나 → 나+ + 1e- ΔH = 496 kJ / mol

비금속에 의한 전자의 이득은 일반적으로 발열 (비금속이 완전한 옥텟을 얻을 때 에너지가 방출 됨)이다.

Cl + 1e- → Cl- ΔH = -349 kJ / mol

따라서 간단히 계산하면 나트륨과 염소로 NaCl을 형성하려면 실제로 원자를 반응성 이온으로 변환하기 위해 147kJ / mol을 첨가해야합니다. 그러나 우리는 반응을 관찰하면 순 에너지가 방출됩니다. 무슨 일이야?

답은 발열 반응을 일으키는 여분의 에너지가 격자 에너지라는 것입니다. 나트륨 이온과 염소 이온의 전하 차이로 인해 서로 끌어 당겨 서로를 향해 움직입니다. 결국, 반대로 하전 된 이온은 서로 이온 결합을 형성한다. 모든 이온의 가장 안정적인 배열은 결정 격자입니다. NaCl 격자 (격자 에너지)를 끊으려면 788 kJ / mol이 필요합니다.

NaCl (s) → Na+ + Cl- ΔH격자 = +788 kJ / 몰

격자를 형성하면 엔탈피의 부호가 반전되므로 몰당 ΔH = -788 kJ입니다. 이온을 형성하는 데 147 kJ / mol이 필요하지만 훨씬 더 격자 형성에 의해 에너지가 방출된다. 순 엔탈피 변화는 -641 kJ / mol입니다. 따라서, 이온 결합의 형성은 발열 성이다. 격자 에너지는 또한 이온 성 화합물이 왜 매우 높은 융점을 갖는 경향이 있는지 설명합니다.

다 원자 이온은 거의 같은 방식으로 결합을 형성합니다. 차이점은 각 개별 원자가 아닌 양이온과 음이온을 형성하는 원자 그룹을 고려한다는 것입니다.


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