더 강하게 수화되는 이온

더 강하게 수화되는 이온

 

 

Which ion in each of the following pairs would you expect to be more strongly hydrated? Why?

a. Na^+ or Mg^2+

b. Mg^2+ or Be^2+

c. Fe^2+ or Fe^3+

d. F^- or Br^-

e. Cl^- or ClO4^-

f. ClO4^- or SO4^2-

 

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[참고] 이온 세기와 이온의 활동도 계수. 확장된(extended) Debye-Hückel 식

▶ 수화 이온의 반지름: 이온에 단단히 결합된 물 분자의 층을 합한 크기

---> 일반적으로 크기가 작고 높은 전하의 이온들이

물 분자와 강하게 결합하여 큰 수화 반경을 지닌다.

 

 

▶ 이온이 수화되는 이유(추진력)는

이온의 전하와 물 분자의 쌍극자 사이의 정전기적 인력 때문이다.

따라서 이온의 전하가 높을수록, 당연히 수화 세기는 더 강해진다.

만약 이온의 전하가 같다면, 크기가 더 작은 이온의 전하 밀도가 더 높기 때문에,

이온의 크기가 작을수록, 수화 세기는 더 강해진다.

( 이온의 크기가 클수록, 이온의 전하는 더 넓게 분산된다. )

( 물 100 mL와 물 1 L에 설탕 50 g씩 넣었을 때, 어느 물이 더 달달할까? )

( b. 설명: 물 100 mL는 Be^2+에 해당하고, 물 1 L는 Mg^2+에 해당한다. )

( d. 설명: 물 100 mL는 F^-에 해당하고, 물 1 L는 Br^-에 해당한다. )

 

 

▶ 수화력은 이온의 전하 밀도에 비례한다.

---> strength of the hydration ∝ charge density (charge/volume)

---> 이온의 전하가 클수록, 이온의 부피(크기)가 작을수록, 전하 밀도는 증가한다.

 

 

▶ 1st. 이온 전하가 더 높은 이온. more highly charged ion

▶ 2nd. 이온 크기가 더 작은 이온. the smaller ion

 

 

답:

a. Mg^2+

b. Be^2+

c. Fe^3+

d. F^-

e. Cl^-

f. SO4^2-

 

 

[ 관련 글 http://ywpop.tistory.com/3043 ] 크기가 작고 전하가 큰 금속 양이온과 물의 가수분해 반응.