안녕하세요. 윤기세교수님 조교입니다. 1. 이온결합의 결합에너지 그래프에서 왼쪽으로 갈수록 인력보다 반발력이 커져 에너지가 증가하는데, 이는 같은 전하의 이온끼리의 반발 때문인가요? 아니면 공유결합처럼 핵 사이가 너무 가까워지기 때문인가요?
→ 핵 간 반발 때문입니다.
이온결합은 양전하를 띤 양이온과 음전하를 띤 음이온 사이의 정전기적 인력으로 형성됩니다. 하지만 두 이온이 너무 가까워지면, 양이온과 음이온의 핵 간 거리가 지나치게 가까워져 양전하 ↔ 양전하, 전자 ↔ 전자 사이의 반발력이 급격히 커집니다. 이로 인해 전체 에너지가 증가하게 됩니다. 이는 공유결합에서도 동일하게 나타나는 물리적 원리입니다. 2. 필기노트에 이온결합에너지를 구할 때 W = F × s를 쓰는데, 어떤 이유로 일의 공식을 사용하는지 잘 모르겠습니다. → 이온결합에너지는 정전기적 인력이 이온들을 끌어당기며 한 일의 양으로 해석할 수 있기 때문에, 역학적 일의 정의를 적용할 수 있습니다. 전기력이 작용하는 거리만큼 이동하며 발생하는 일의 양이 곧 이온결합에너지가 됩니다 3. MgO와 MgF₂의 이온결합에너지를 비교할 때 ‘단위부피당 전하량’이 O가 F보다 크다고 하셨는데, 여기서 말하는 단위부피당 전하량은 무엇을 의미하나요? O²⁻와 F⁻ 하나하나를 비교하는 건가요, 아니면 F⁻ 두 개와 O²⁻ 하나를 비교하는 건가요?
→ 이는 Mg2+와 O2-, Mg2+와 F- 간의 결합을 개별적으로 비교하는 것입니다.
O²⁻는 전하량이 −2e, F⁻는 −1e를 가지며, 두 이온의 반지름이 비슷한 수준이기 때문에, O²⁻가 더 높은 전하 밀도를 갖습니다. 따라서 Mg²⁺–O²⁻ 사이의 정전기적 인력이 Mg²⁺–F⁻보다 더 강하며, 결과적으로 MgO의 이온결합에너지가 MgF₂보다 큽니다. 여기서 비교하는 '단위부피당 전하량'은 O²⁻와 F⁻ 각각 개별 이온의 전하 밀도를 의미합니다. |
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