[화학1] 쿨롱 법칙과 그 그래프에 대한 이해

# 쿨롱 법칙과 그 그래프에 대한 이해

* 쿨롱 법칙 및 그로 인해 파생되는 이온 결합 그래프에 대한 이해는 중요하다.

이를 통하여 다음과 같은 명제를 도출할 수 있다.

① 이온 결합력(F)은 이온 결합의 세기를 결정하며, 이는 녹는점과 관련이 있다. 이온 결합력이 클수록, 물질의 녹는점은 높아진다.

② 이온 결합력(F)은 이온의 전하(q)량에 비례하고, 이온 사이의 거리(r)의 제곱에 반비례한다. 조금 더 자세히 설명하면, 전하량이 클수록 이온 결합력은 커지고, 이온 사이의 거리가 커질수록 이온 결합력은 작아진다.

예시 1. 여러 이온들의 전하량에 따른 이온 결합력 예측 및 비교

Na < Mg / Mg < Al / Li < Al 등

* 안정한 이온의 전자배치는 중2, 고1 및 고2 화학 1에서조차 다루었으므로 당연히 알아야 하는 개념이라 생략한다.

예시 2. 여러 이온들의 거리에 따른 이온 결합력 예측 및 비교

N > O / N > F / Li > Al 등

* 원자 및 이온 반지름의 크기는 2단원에서 다룬 내용이므로 생략한다. 부족하다면 숙지 훈련 혹은 참고서를 통해 학습하기 바란다.

③ 이온 결합 그래프에서 이온 결합 형성 지점은 낮을수록 안정하다. 혹은 낮을수록 이온 결합력이 세다. 헷갈리지 마라.

* x축은 이온 사이의 거리이며, y축은 이온 결합 에너지를 의미한다.

④ (서술형요소) 이온 결합 그래프에서 하나의 이온결합 물질의 그래프를 주고, 다른 이온결합 물질의 이온결합 그래프가 어디에 위치할지를 물어보는 문제가 출제될 여지가 있다.

* 쿨롱의 법칙에 의해, 이온 사이의 거리가 커지면(x값이 커지면) 이온 결합력은 감소한다. 따라서, 이온 사이의 거리가 커질수록, 이온 결합 지점의 위치는 오른쪽 위로 이동한다.

* 쿨롱의 법칙에 의해, 이온의 전하량이 클수록 이온 결합력은 증가한다. 따라서, 이온의 전하량이 클수록, 이온 결합 지점의 위치는 아래로 이동한다.

이 두가지의 공리를 통하여 위치를 예측할 수 있어야 하겠다.

예제문제. 위의 그래프가 NaCl의 그래프라고 했을 때, 아래의 분자들의 이온 결합 지점의 위치 변화

1) MgO – 왼쪽 아래 (이온 사이의 거리도 짧아지고, 전하도 커짐)

2) NaF – 왼쪽 아래 (이온 사이의 거리가 짧아짐)

3) KCl – 오른쪽 위 (이온 사이의 거리가 커지고, 전하량은 그대로)

4) MgS – 오른쪽 아래 (이온 사이의 거리가 짧아졌으나, 전하량이 많이 증가)

Edited 2024.09.26
Edited by 푸른삿포로