3. 전기화학의 기초-이온과 수용액

 

이온이라고 하면 일반적으로 + 또는 -의 전하를 가진 알맹이라고 말할 수 있다.

원래 원자는 아래 그림과 같이 위치하고, 전자들은 원자핵 주위를 전자의 궤도에 따라 규칙적으로 회전 하고 있다.

<원자의 구조>

 

가장 원자핵에 가까이 있는 K각(궤도)의 정원은 2개이고, L, M 이상의 정원은 대체로 8개이다.

이들의 정원을 채우고자 하는 작용이 매우 크며, 소금인 NaCl의 결합상태에서 알 수 있다.

 

흔하게 볼 수 있는 소금의 이온결합 상태를 보면 Na분자의 맨 외곽인 M곽을 맴도는 1개만의 전자는 Na핵에 의해 이끌리는 힘이 작고, 염소원자는 최외곽인 M각의 전자수가 7개만 있으므로 8개로 채우고자 하는 힘이 강하여 Na원자의 최외곽 전자를 이끌어 채운다.

이로써 Na원자는 Na^+ 양이온으로, Cl원자는 Cl^-의 음이온으로 되면서 두 원자가 +, - 의 안정된 이온결합으로 NaCl 분자가 된다.

<염화나트륨의 형성-이온 결합의 예>

만일 이 소금을 물에 넣으면 물분자의 +쪽은 Cl^-을, -쪽은 Na^+를 끌어 잡아당겨 소금의 결정체에서 각 이온으로 떨어져 나가게 되며, 분리된 후에는 물분자에 의해 포위된다.

이로써 각 이온은 독립적으로 자유로운 운동을 하게 된다.

 

공기 중에서는 고체로 결합되어 있든 것을 물 속에 넣으면 물분자의 극성에 이끌려 쉽게 + 또는 -이온으로 분리 되는 것을 전리라고 한다.

 

또한 물속에서 전리되는 물질을 전해질이라고 하고, 설탕이나 알코올 같이 공유결합으로 이루어진 물질은 강하게 결합 되어 있어 물속에서 전리를 하지 않으며, 이러한 물질을 비전해질이라고 한다.

 

전해질이 용해되어 있는 수용액은 전기를 통하게 하나, 순수나 설탕 같이 비전해질이 용해되어 있는 용액은 전리된 이온이 없으므로 전기적으로 절연체에 속한다.