왜 (NH4)2SO4는 이온결합 화합물, H2SO4는 공유결합 분자?

왜 (NH4)2SO4는 이온결합 화합물, H2SO4는 공유결합 분자?

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NH4^+는 ‘다원자이온’이다.

( 참고: 다원자이온 https://ywpop.tistory.com/2968 )

 

즉, 이름에서 알 수 있듯이, NH4^+는 ‘이온’이다.

(+)전하를 가지므로, NH4^+는 ‘양이온’이다.

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금속 양이온과 비금속 음이온 사이의

정전기적 인력에 의한 결합이 이온 결합이다.

이온 결합 = 금속 양이온 + 비금속 음이온

( 참고: 이온 결합 https://ywpop.tistory.com/8857 )

 

 

 

NH4^+는 전부 비금속이지만,

예외적으로 금속 양이온과 같은 역할을 한다.

( 그 이유는 필자도 모른다.

“NH4^+와 비금속 음이온으로 이루어진 화합물은 결정 구조를 갖는다.”

는 실험적 관찰 결과로부터 그렇게 설명하는 것일 수도 있다. )

( 참고로, NH4^+는 다원자이온 중 유일한 양이온이다.

즉, NH4^+를 제외한 모든 다원자이온은 음이온이다. )

 

 

 

“NH4^+는 금속 양이온과 같은 역할을 한다.”

는 것만 받아들이면 모든 문제는 해결된다.

 

 

 

(NH4)2SO4, NH4NO3는

[금속 양이온 + 비금속 음이온] 결합이므로, 이온 결합이다.

 

 

 

H2SO4, HNO3는

[비금속 양이온 + 비금속 음이온] 결합이므로, 이온 결합이 아니다.

또는 H와 O 사이의 공유 결합,

또는 H^+와 O^- 사이의 배위 공유 결합이다.

( 참고: 황산의 이온화 https://ywpop.tistory.com/15622 )

 

 

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이온결합 화합물 = 금속 양이온 + 비금속 음이온

( 금속 양이온의 예외: NH4^+ )

( 즉, NH4^+만 유일하게, 비록 전부 비금속이지만,

금속 양이온처럼, 양이온으로 취급한다. Why? 그냥 외우세요. )

( 즉, NH4^+와 비금속 음이온으로 이루어진 물질은

이온결합 화합물이다. )

( 이온결합 화합물의 물리적 특징: 상온/상압 하에서,

고체 상태로 존재한다. )

 

 

 

따라서 (NH4)2SO4는 이온결합 화합물이고, ; (NH4)2SO4는 고체이다.

H2SO4는 공유결합 분자이다. ; H2SO4는 액체이다.

( 또한 H는 비금속이다. )

( 같은 이유로, HCl 역시 공유결합 분자이다. ; HCl은 기체이다. )

( 단, H2SO4, HNO3는 논란이 있다.

어떤 학자는 이온결합이라고 하고, 다른 학자는 공유결합이라고 한다. )

( 관련 자료 https://www.quora.com/What-type-of-bond-does-H2SO4-have-covalent-or-ionic )

 

 

 

 

[참고] SO4^2-, PO4^3- 도 ‘다원자이온’이다.

그래서 Na2SO4, Na3PO4는 이온결합 화합물이다.

단, H2SO4, H3PO4와 같이,

비금속인 H^+와 음이온으로 이루어진 화합물은

‘예외적으로’ 이온결합 화합물이 아니다. 라고 기억해도 좋다.

 

 

 

 

[핵심요약]

▶ 모든 화합물은 이온 결합 성질과 공유 결합 성질을 둘 다 갖고 있다.

▶ 이온 결합 화합물의 가장 큰 특징

---> 격자 구조를 갖기 때문에, 상온/상압 하에서 고체 상태로 존재한다.

즉, 이온 결합 화합물은 전부 고체다.

▶ H2SO4, HNO3는 액체다.

---> 공유 결합 화합물이다.

( 즉, 공유 결합 화합물에 조금 더 가깝다. )

( 이렇게 물질의 물리적 상태로 구분하고, 외우자. )

 

 

 

 

[참고] 그럼 NH4OH, 수산화암모늄도 이온결합 화합물인가?

라는 질문은 하지마세요. 왜냐하면,

NH4OH는 자연계에서 홀로, 단독으로, 분리되어 존재하지 않는 물질이다.

( 설명 https://ywpop.tistory.com/3954 )

 

 

NH3(g) + H2O(l) ⇌ NH4OH(aq)

위 용액을 가열하면,

즉 암모니아수가 들어있는 비커를 가열하면,

암모니아 기체와 물 기체(수증기)가 발생한다.

최종적으로 비커에는 아무것도 남아있지 않는다.

---> NH4OH란 물질은 존재하지 않는다.

 

 

HCl(aq) + NH4OH(aq) → NH4Cl(aq) + H2O(l)

위 용액을 가열하면,

즉 염산과 암모니아수의 중화반응이 일어난 비커를 가열하면,

최종적으로 백색 NH4Cl(s) 고체 결정이 얻어진다.

---> NH4Cl은 이온결합 화합물이다.

 

 

 

[그림] NH4Cl의 결정구조.

 

 

 

 

[키워드] H2SO4 ionic or covalent 기준문서, ionic or 기준문서, 황산은 공유 결합, H2SO4는 공유 결합