이온들끼리 결합하여 고체결정을 형성할 때 에너지는 왜 방출되나요?
안녕하세요. 서로 다른 전하의 이온들끼리 결합하여 고체결정을 형성할 때의 에너지인 격자에너지는 왜 외부로 방출되는 발열반응인가요?
안녕하세요.
네, 질문해주신 이온 결합에서 왜 격자에너지가 방출되는가는 화학 결합의 안정성과 직접적으로 연결되는데요, 개별적으로 떨어져 있는 양이온(+)과 음이온(-)은 전기적으로 강하게 서로 끌어당기는데요, 하지만 이때는 아직 서로 분리된 상태이므로, 이온 각각은 불안정하고 에너지가 상대적으로 높습니다. 이온들이 모여 규칙적인 고체 결정(이온 결정)을 만들면, 각 이온은 주변의 반대 전하 이온들에 의해 강하게 둘러싸이게 되는데요, 이로 인해 시스템 전체의 퍼텐셜 에너지가 크게 낮아집니다. 즉, 낮은 에너지 상태로 가면서 여분의 에너지 차이가 밖으로 방출되는데, 이것이 바로 격자 에너지이며, 이온들이 흩어져 있을 때보다 서로 결합해 결정 구조를 형성했을 때 에너지가 낮으므로, 이 낮아진 에너지만큼이 열(에너지)로 방출되기 때문에 발열반응으로 진행되는 것입니다. 감사합니다.
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
결론부터 말씀드리면 이온들이 분자가 되어 고체가 될 경우 안정하게 되는데, 안정된 상태가 될 경우 에너지가 낮아지게 되기 때문입니다.
이온상태를 그 자체로 양이온과 음이온 상태로 존재하기에 에너지의 불안정성이 높은 상태 입니다. 이러한 양이온과 음이온이 거리를 좁혀 안정적인 결정을 이루게 되면 서로 끌어당기는 인력에 의해 에너지가 크게 낮아지게 됩니다.
돌을 아래로 떨어뜨려서 충격이 발생하는 것 처럼 외부로 에너지가 발생되는 것 입니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)