분자의 정의와 특성
분자는 화학적힘에 의해 일정 배열을 유지하는 2가지 이상의 원자가 모여 만들어진 구조입니다. 하나의 분자는 반드시 같은 원소의 원자를 포함하거나 일정한 비율로 결합된 두가지 이상의 원소의 원자를 포함하고 있습니다. H2로 표현되는 수소원자의 경우 두가지 원자만으로 이루어지기 때문이 에를 이원자 분자라고 말합니다. 이원자 분자의 또다른 예시들을 살펴보면 F2, Cl2, Br2 등과 같이 7A족 원소들이 대부분 해당됩니다. 대부분의 분자는 세 개 이상의 원자들로 구성되는데 같은 원소끼리의 결합의로 O3와 같은 형태가 되기도 하지만 통상 서로다른 세 개 이상의 원자를 포함하는 분자를 이룹니다. 이를 다원자 분자라고 말하며 우리 주변에서 쉽게 볼 수 있는 H2O 등이 이에 해당합니다.
이온의 정의와 특성
이온이란 알짜 양전하나 알짜 음전하를 가진 원자를 말합니다. 알짜 양전하를 갖는 원자를 양이온이라고 부르고, 알짜 음전하를 갖는 원자는 음이온이라고 부릅니다. 우리 주변의 NaCl 소금을 예로 들어 설명하면 소금은 Na+와 Cl- 이온들이 합쳐진 이온결합 화합물이라고 합니다. 원자 하나만 갖고 있는 경우는 단원자 이온이라고 부릅니다. 금속의 경우 거의 대부분이 양이온, 비금속은 거의 대부분이 음이온의 성격을 나타냅니다.
화학식이란
이러한 분자와 이온들의 결합 화합물들의 조성을 기호화 한 것이 화학식입니다. 화학식은 원소 뿐만아니라 결합에 포함된 원자의 비율도 표현해줍니다. 화학식의 하나인 분자식은 한 물질의 가장 작은 단위에 있는 원소의 원자들의 갯수를 정확하게 표현한 화학식입니다. 분자식은 분자모형으로 나타내어 그릴 수 있습니다. 통상 공과 막대를 이용한 모형이나 공과 채움으로 표현한 공간-채움 모형을 이용합니다. 분자내에서 각 원자들이 어떻게 결합하고 있는지를 구조적으로 표현한 것이 화학 구조식입니다. 한편 실험식이란 분자식과는 조금 다른 특성을 갖고 있습니다. 실험식은 원자들의 실제 갯수를 표현한 것이 아니라 존재하는 원소들의 종류와 그들의 비율을 가장 간단한 정수비로 나타냅니다. 그래서 각 원자가 2개씩 있다고 하면 실험식으로 표현하기는 1:1의 비율로 표기하게 됩니다.
이온결합 화합물의 화학식
이온결합 화합물은 분리된 분자 단위가 아니기 때문에 화합물의 화학식은 일반적으로 그 실험식과 일치합니다. 예를 들면 NaCl은 실험식과 분자식이 동일합니다. 각 1개씩만 포함하고 있기 때문입니다. 이온 결합 화합물이 전기적인 중성을 유지하려면 각 화학식 단위에 있는 양이온과 음이온의 합이 계산했을 때 0이 나와야 합니다. NaCl의 예시에서도 볼 수 있듯이, Na에서 +1이고 Cl-에서 -1이므로 둘의 합이 0이라는 값이 나옵니다. 만약 1:1의 이온 비율이 맞지 않을 경우 해당 이온이 하나씩 더 들어가야 합니다. 예를 들어 ZnI2의 경우 Zn이 +2이기 때문에 I-가 2개 필요합니다. 그래서 Zn2+ 1개에 I- 2개를 합하여 계산값이 0이 되도록 화학식을 쓸 수 있습니다.
분자 화합물
이온 결합 화합물과 다른 분자 단위의 화합물은 분자 화합물이라고 부릅니다. 비금속 원소들을 포함한 경우들이 많은데 ‘-화’를 붙여 명명합니다. 예를들어 HCl의 경우 염화 수소라고 부르는 것을 말합니다. 한 쌍의 원소로 여러가지 화합물을 만드는 경우는 매우 다양합니다. CO가 있고 CO2가 있는것처럼 말입니다. 그래서 우리는 이를 명명할 때 접두사를 사용합니다. CO는 일산화탄소, CO2는 이산화탄소처럼 표기합니다. 첫번째 원소가 1개인 경우, 명명할 때 ‘일’이라는 단어를 붙이지 않습니다. 그래서 CO는 ‘일산화탄소’라고 말하지 이를 ‘일산화일탄소’라고 말하지는 않습니다.
화합물에 관한 정리
위에서 설명한 화합물에 대해 다시 정리해보자면 화합물은 이온 결합 화합물과 분자 화합물로 나눌 수 있습니다. 이온결합 화합물은 다시 단일 전하 양이온과 복수 전하 양이온으로 나눌 수 있고, 분자 화합물은 비금속의 이성분 화합물을 의미한다고 정리할 수 있습니다.