2.11 : 이온결합

개요

원자가 더 안정적인 전자 구성을 위해 전자를 얻거나 잃을면 그들은 이온(ion)을 형성하게 됩니다. 이온결합(ionic bond)은 전하가 반대인 이온들 사이의 정전기적 인력(electrostatic attraction)으로 이루어집니다. 이온 화합물은 고체일때 단단하고 부서지기 쉬우며 물에 분해 될 수 있습니다. 반면, 공유 화합물은 화학반응이 중단되지 않는한 분해되지 않고 그대로 유지됩니다.

반대 전하가 이온 화합물에 이온을 결합

이온결합은 반대 전하를 가진 이온들 사이의 가역적인 정전기적 상호작용입니다. 가장 반응성이 높은 원소(즉, 화학 반응을 겪는 경향이 더 높은 원소)에는 한 개의 원자가 전자만 있는 원소(예: 칼륨)와 하나의 원자가 전자만 있으면 원자가 껍질이 채워지는 원소(예: 염소)가 포함됩니다.

전자를 잃는 이온은 양전하를 띠며 양이온(cation)이라고 합니다. 전자를 얻는 이온은 음전하를 띠며 음전하(anion)라고 합니다. 양이온과 음이온이 일정한 비율로 결합하면 형성되는 화합물은 총 전하가 0이 됩니다. 예를 들어 염화칼륨(KCl)은 칼륨 이온 당 하나의 염화 이온을 가지고 있는데 이는 칼륨의 전하가 +1이고 염화 이온의 전하가 -1이기 때문입니다. 염화마그네슘(MgCl₂)은 마그네슘의 전하가 +2이기 때문에 마그네슘 이온 당 2개의 염화 이온을 함유하고 있습니다.

이온은 물 속에서 분해될 수 있습니다

이온 화합물을 결합하는 정전기력은 화합물이 고체 형태로 있을 때 세기가 강합니다. 이온 화합물의 융점은 매우 높은 경향이 있기 때문에 일반적으로 지구 표면에서 고체로 발견된다. 그러나 이온결합은 공유결합만큼 강하지 않은데 이는 물과 같은 화학 반응 액체에서 이온을 떼어 내거나 용해시킬 수 있기 때문입니다. 물에 용해된 이온은 화학 반응 중에 있다고 부르며, 많은 이온이 이러한 형태로 전류를 전도할 수 있습니다.

전해질은 생물학적 시스템에 중요합니다

전해질(Electrolyte)은 물에 용해될 때 전기를 전도할 수 있는 이온입니다. 생물학적 시스템에서 전해질은 세포막을 두고 물의 균형을 맞추는 삼투압 조절에 필수적입니다. 전해질은 또한 근육 수축 및 신경 자극과 같은 세포막 사이 전기 전하에 의존하는 중요한 생물학적 현상에 기여합니다. 일반적인 생물학적 전해질에는 칼슘 이온(Ca²⁺), 나트륨 이온(Na⁺), 마그네슘 이온(Mg²⁺), 칼륨 이온(K⁺), 인산 이온(PO₄^3-) 및 염화 이온(Cl^-)이 있습니다.

전해질 불균형은 심각한 신체적 증상, 심지어 죽음을 일으킬 수 있습니다. 가장 일반적으로 발생하는 전해질 불균형 중 하나는 혈액 내 나트륨 함량이 부족한 저나트륨혈증(hyponatremia)입니다. 저나트륨혈증은 또 다른 질환의 증상일 수도 있거나 나트륨을 적절하게 대체하지 않고 물을 너무 많이 섭취해 야기된 것일 수 있습니다. 이처럼 심각한 상태에 대한 치료는 뇌, 심장, 그리고 다른 장기들이 적절하게 기능할 수 있도록 신체의 나트륨의 균형을 회복하는 것을 목표로 합니다.