단원자 이온

정의

단원자 이온(monatomic ion)은 정확히 하나의 원자로만 구성된 이온을 말한다. 하나의 원자가 전자를 잃거나 얻어 전하를 띠게 된 상태로, 양성자 수와 전자 수가 같지 않은 단일 원자이다.

• 전자를 잃어 양전하를 띠면 양이온(cation)
• 전자를 얻어 음전하를 띠면 음이온(anion)

단원자 이온과 다원자 이온의 구분

같은 원소의 원자로만 이루어졌더라도 원자가 2개 이상이면(예: O₂²⁻ 과산화 이온) 다원자 이온으로 분류한다.

형성 원리

단원자 이온은 원자가 가장 바깥쪽 전자 껍질(원자가 껍질) 의 전자를 잃거나 얻어 안정한 전자 배치(비활성 기체의 전자 배치, 즉 옥텟 규칙)를 이루려는 경향에 의해 형성된다.

양이온 형성 (전자를 잃음)

• 금속 원소가 주로 양이온을 형성한다.
• 예: 나트륨(Na)은 최외각 전자 1개를 잃어 Na⁺가 된다.
  Na → Na⁺ + e⁻
• 예: 칼슘(Ca)은 최외각 전자 2개를 잃어 Ca²⁺가 된다.

음이온 형성 (전자를 얻음)

• 비금속 원소가 주로 음이온을 형성한다.
• 예: 염소(Cl)는 전자 1개를 얻어 Cl⁻가 된다.
  Cl + e⁻ → Cl⁻
• 예: 산소(O)는 전자 2개를 얻어 O²⁻가 된다.

주요 단원자 이온 목록

단원자 양이온

단원자 음이온

주기율표상의 경향

• 1족(알칼리 금속): 항상 +1가 양이온 형성 (Li⁺, Na⁺, K⁺ 등)
• 2족(알칼리 토금속): 항상 +2가 양이온 형성 (Mg²⁺, Ca²⁺ 등)
• 16족(칼코겐): 주로 -2가 음이온 형성 (O²⁻, S²⁻)
• 17족(할로젠): 주로 -1가 음이온 형성 (F⁻, Cl⁻, Br⁻, I⁻)
• 전이 금속: 여러 가지 산화수(전하)를 가질 수 있음 (Fe²⁺/Fe³⁺, Cu⁺/Cu²⁺ 등)

명명법

• 양이온: 원소 이름 + "이온"
  (예: Na⁺ → 나트륨 이온, Ca²⁺ → 칼슘 이온)
• 음이온: 원소 이름에서 어미를 "-화 이온"으로 변경
  (예: Cl⁻ → 염화 이온, O²⁻ → 산화 이온, S²⁻ → 황화 이온)
• 여러 산화수를 가질 경우: 괄호 안에 로마 숫자로 전하 표기
  (예: Fe²⁺ → 철(II) 이온, Fe³⁺ → 철(III) 이온)

이온식 표기법

원소 기호의 오른쪽 위 첨자로 전하를 표기한다.

• 양이온: Xⁿ⁺ (n=1이면 숫자 생략, 예: Na⁺)
• 음이온: Xⁿ⁻ (n=1이면 숫자 생략, 예: Cl⁻)

화학적 의의

단원자 이온은 이온 결합 화합물의 기본 구성 단위이다. 대표적인 예로 염화 나트륨(NaCl)은 Na⁺와 Cl⁻가 정전기적 인력으로 결합하여 형성된다. 이러한 이온 결합 화합물은 높은 녹는점과 끓는점을 가지며, 물에 녹거나 용융되었을 때 전기 전도성을 띠는 특징이 있다.