무기화학

●개념 및 정의

무기화학(inorganic chemistry)이란 탄소를 전혀 포함하지 않거나 소량 포함하는 물질에 대한 구조와 물리화학(physical chemistry)적 특성에 대한 연구를 하는 학문이다. 주로 금속의 산화 환원상태 및 주요 무기원소가 산소와 결합하여 생성되는 무기 중합체 등에 대해 연구한다. 18세기 말경 근대 화학(chemistry)은 주로 생체와 관계없는 물질들을 대상으로 연구하였는데 이러한 물질들은 무기물이라고 명명하였으며 초기에는 주로 복잡한 물질을 구성하는 가장 간단한 원소들을 확인하는 연구를 하였다.

금이나 탄소 같은 원소들은 이미 오래전에 알려져 있었고 19세기와 20세기 초에 걸쳐 많은 다른 원소들이 발견되어 지금까지 약 100개 이상의 원소들이 발견되었다.

염화나트륨과 같은 간단한 무기화합물에 대한 연구로 일정성분비의 법칙과 같은 중요 개념들이 정립되었는데 이러한 금속원소와 비금속원소와의 결합은 규칙적이고 제한된 구조로 나타나게 된다.

원자를 구성하는 전자배열의 규칙과 입체구조에 따라서 다양한 결합을 형성할 수 있고 그 결합 성질도 다양하게 분류된다는 것이 알려졌으나 실제적으로 구조에 대한 명확한 설명을 할 수 있는 이론은 19세기 후반부터 나오기 시작하였다.

원소 및 화합물의 결합과 화학반응은 구성원소의 종류 및 특성에 따라서 주기성이 있다는 것들이 알려지면서 전자들이 구성하는 입체적 오비탈의 성질에 대하여 주기성을 통일하고 확장하였다. 이러한 특성에 따라서 이온성 화합물 및 전이금속 화합물 등으로 원소들을 분류하고 화합물의 구조, 반응성 등을 설명하기 위해 원자와 원자 사이의 결합에 대한 새로운 이론과 전자적 성질을 밝혀내는 연구들이 많은 화학자들에 의해서 진행되어 왔다.

무기화합물은 크게 산화물, 탄산염, 황산염, 할로젠 화합물 등으로 분류되는데 대다수의 무기화합물은 녹는점이 높고 고체 상태에서 전기적으로 부도체이다. 무기화합물의 중요한 특성으로 물에 대한 용해도와 결정화도 등을 들 수 있다. 자연에서 무기화합물은 광물의 형태로 많이 발견되는데 흙에는 황철광의 형태로 황화철이 포함되어 있고 황산칼슘은 석고라고 부르는 흰색의 고체 형태로 존재한다. 무기화합물은 또한 생체 내에서도 발견되는데 세포 내에서 전해질로 사용되는 염화나트륨이나 대사과정의 에너지 저장에 사용되는 ATP, 유전자 정보를 갖고 있는 DNA의 골격을 이루는 폴리인산 등이 있다.

인공적으로 합성된 무기화합물로는 질산암모늄이 있으며 산업계에서 촉매로 사용되는 산화바나듐이나 염화티타늄(Ⅲ) 등이 있다.

●역사와 발전단계

1860년 이후 배위화합물에 관련된 새로운 발견들과 이론들이 등장하기 시작하였으며 1860년에 발명된 분광기와 마리 큐리(Marie Curie, 1867~1934)가 1898년에 최초로 이용한 방사능은 새로운 원소를 검출하는데 강력한 도구가 되었다.

1869년 3월 6일 러시아의 페테르부르크(Petersburg) 대학에서 열린 러시아 화학회에서 드미트리 이바노비치 멘델레예프(Dmitiri Ivanovitch Mendeleev, 1834~1907)는 ‘원소의 원자량과 그 성질과의 관계’라는 논문을 발표하였다. 이 논문은 오늘날의 주기율표의 원형이 되는 원소의 배열표를 만든 것이다. 그 당시까지 발견된 약 50종의 원소와 약간의 추정원소를 포함하고 있었는데 이것은 원자량의 순으로 배열한 원소의 화학적 성질이 주기적으로 변화한다는 것을 보여주고 있었다. 뿐만 아니라 아직 발견되지 않은 원소에 대해서 예언할 수 있는 가능성도 가지고 있는 것이었다.

이후 계속해서 개선된 주기율표가 도입되어 화학자들은 분자구조에 대해서 보다 체계적이고 구체적으로 생각을 시작할 수 있게 되었다. 주기율은 원소의 화학적 성질이 원소의 일정한 순서(대략 원자량이 증가하는 순서)에 따라 주기적으로 변화하는 법칙을 말하며 1920년대에 주기율에서 원소의 나열순서는 각 원소의 원자번호에 의한 것이라는 사실이 밝혀졌는데 이 원자번호는 원자핵의 양전하를 전자 단위로 나타낸 정수 값이다. 그 후에 원자나 분자의 전자구조로 주기율을 설명하려는 여러 노력으로 인해 주기율표의 가치는 더욱 커졌다.

무기물과 유기물의 결합으로 형성되는 유기금속화합물을 최초로 발견한 사람은 안드레아 리바비우스(Andreas Libavius, 1555~1616)로 16세기에 포화된 석회수에 황동판을 담가 두었을 때 진한 청색의 테트라암민구리(Ⅱ)이온을 관찰하였다. 이후 1704년에 베를린에서 미술물감을 제작하였던 하인리히 디스바하(Heinrich Diesbach)는 최초의 합성염료라고 할 수 있는 프러시안 블루를 발견하였다. 이어서 배위화학이론에 중요한 역할을 하게 되는 코발트 암민착물이 1798년 프랑스 화학자인 타세르(B. M. Tassaert)에 의해 발견되었는데 오늘날 옥살산 헥사암민코발트(Ⅲ)라고 알려진 [Co(NH3)6]2(C2O4)3으로 당시에 나온 화학이론으로는 그의 실험관찰을 설명할 수 없었다. 이것은 그 당시의 화학자들에게 수수께끼로 남았고 그 해답은 100년 뒤에야 얻어졌다.

배위화합물에 대한 기초를 형성할 이론이 1893년에 알프레드 베르너(Alfred Werner, 1866~1919)에 의해서 최초로 발표되었는데 그의 초기 연구들 중 일부는 유기 입체화학(立體化學, stereo chemistry) 분야에 관한 것들이었다. 그는 전도도와 이성질화 현상의 연구에서 증거를 찾으려고 하였으며 배위수 4와 6을 가진 코발트, 크롬 그리고 백금의 착물에 집중하였고 육배위착물들에서 중심이온이 여러 개의 한자리와 두 자리 리간드들과 결합할 때 관찰되는 이성질체들의 수로부터 정팔면체 배열을 한다는 것을 알아내었다.

베르너가 죽은 2년 후 랄프 월터 그레이스턴 와이코프(Ralph Walter Graystone Wycoff)는 암모늄염에 대한 X-선 회절 연구로부터 정팔면체 배열에 대한 직접적인 증거를 제시하였다.

유기금속화합물들은 오늘날 다양한 용도를 가지고 활용되고 있으며 그중에서도 플라스틱을 합성하는 촉매로 많이 사용되고 있다. 유기금속촉매 분야의 가장 중요한 발전은 칼 지글러(Karl Ziegler, 1898~1973)에 의해서 이루어졌는데 그는 1953년에 저온과 저압에서 유기금속촉매를 사용하여 에텐을 중합하는 방법을 발견하였다. 이후 그 방법은 줄리오 나타(Guilio Natta, 1903~1979)에 의하여 다른 알켄들, 특히 프로펜의 합성에까지 활용되었다. 전형적인 지글러-나타 촉매는 트리에틸알루미늄과 사염화티탄으로 이 촉매를 이용하는 방법은 공업적으로 매우 중요하게 되었다.

●접근방법

무기화학은 무기물의 화학구조와 반응성에 대해서 원자의 오비탈 및 파동함수, 이온화 엔탈피, 이온반지름, 전자 첨가 에너지, 전기음성도와 같은 원자적 성질을 바탕으로 연구가 이루어져왔다. 원자를 구성하는 전자의 배열과 결합 규칙이 알려지고 이들이 주기적인 특성을 갖고 있다는 것이 밝혀지게 되었고 이러한 무기화합물들이 산업적으로 활용되기 시작하였다. 특히 무기화합물의 촉매특성은 고분자합성 및 석유정제 등의 공정에서 목적하는 물질의 대량생산에 유용하게 활용되고 있다.

최근에는 컴퓨터 시뮬레이션과 고성능 분석장비의 발전으로 이러한 무기화합물의 반응성과 특성에 대한 연구들이 보다 정교하게 진행될 수 있었고 원자수준의 구조적 특성으로부터 나타나는 현상들을 이용하여 과거에는 상상도 하지 못할 첨단소재들이 개발되어 산업적으로 활용되고 있다.

무기화학에서 다루는 소재는 주로 금속 등과 같은 무기물이 대부분이지만 유기물과 결합하여 기능을 발휘하는 유기금속화합물과 붕소와 수소의 화합물인 보란과 같은 비금속 화합물들도 포함되어 있다. 일부 무기화합물에서는 탄소화합물에서만 나타날 것이라고 생각된 구조적 특징이 나타나며 중합체도 형성하는 것을 발견하였다.

●무기화학의 연구영역

근대 무기화학은 주기율을 시작으로 하는 조성론을 중심으로 하는 연구가 대부분이었는데 1883년 베르너의 배위설이 기원이 되어 화합물의 구조에 대한 연구가 활발하게 진행되기 시작하였다. 그 후 무기화학은 유기금속화합물을 중심으로 착화합물에 대한 연구에 이어서 무기구조화학이 확립되었다. 20세기 후반에 들어서면서 전자현미경과 X-선 구조 분석 기술 등의 발달로 화합물의 구조를 관찰하는 것이 가능해지면서 구조론은 비약적으로 발전하게 되었다. 오늘날의 무기화학은 고온초전도물질, 카본나노튜브 및 다공성 구조체 등 각종 특수소재 등을 개발하는 연구가 주를 이루고 있다.

무기화학에서부터 파생된 학문으로 유기금속화학(organometallic chemistry), 클러스터 화학, 생물무기화학(bioinorganic chemistry) 등이 있다. 이러한 분야는 초전도체나 신규촉매의 개발 및 신약개발을 목표로 한다.

대표적이 무기화학소재인 세라믹스는 무기원소가 산소와 결합해 이루어진 물질로 매우 단단하고 고온에서도 안정하지만 깨지기 쉬운 단점이 있다. 최근에 연구된 새로운 세라믹스는 매우 튼튼하고 안정하여 비행기 제트 엔진의 터빈의 날개로 이용되기도 하고 내연기관을 만드는 성분인 강철을 대체할 수 있으리라는 전망도 있다. 1987년 몇 가지 무기이온들과 산소로 이루어진 초전도체가 발견되어 전기적 및 자기적으로 다양한 응용을 가능하게 하였다. 유기화합물과 금속원자와의 배위결합으로 이루어진 유기금속 화합물들은 산업계에서 촉매로 사용되어 대량생산에 박차를 가하게 되었다. 이러한 유기금속화합물은 생물의 호흡, 신경작용, 대사 등에서 결정적인 역할을 수행하고 있음이 밝혀졌고 생무기화학(bioinorganic chemistry) 연구의 대상이 되고 있다.

화학 산업의 연구는 주로 새롭고 유용한 물질을 합성하는 방향으로 이루어지고 있는데 특히 첨단 소재 물질들을 개발하는데 촉매의 활성을 높이는 연구에 많은 노력을 기울이고 있다. 주요한 화학양론적인 반응과 촉매 반응과의 상관성을 규명하고 입체적인 촉매의 구조 및 이성질 현상에 대한 연구로 부터 보다 뛰어난 성능의 촉매물질들을 개발하였고 이러한 촉매들은 목적하는 물질의 생산시간을 단축하고 생산되는 제품의 물성과 품질을 제어할 수 있게 되었다.

●족에 따른 특성

☺ 8-1 주족 화학의 일반적 경향

(1) 물리적 성질

① 주족 원소들은 s와 p 전자들로 전자배열을 완결한다.

② 주족 원소들은 금속에서 비금속까지 그리고 그 중간적 특성을 갖는 준금속까지 존재한다

- 금속과 비금속 사이의 가장 큰 차이는 전도성인데 주족 원소에서 가장 왼쪽에 위치한 알칼리 금속들은 낮은 저항값을 갖는다. 또한 가장 오른쪽은 비금속들이다.

-붕소에서 폴로늄까지 대각선상의 원소들은 중간적인 특성을 보이지만 때로는 금속과 비금속 모두 동소체성을 갖는다. 이러한 원소들을 준금속(semimetal)으로 나타낸다.

*주족 원소들의 관용어로 알려진 몇 가지 족들이 있다.

ex) 1족-알칼리 금속, 2족-알칼리 토금속, 17족-할로젠, 18족-영족 기체

(2) 전기음성도

-비금속 플루오린과 영족 기체인 헬륨과 네온의 전기음성도 값은 매우 높고, 주기율표에서 왼쪽과 아래로 갈수록 전기음성도는 감소한다. 준금속은 중간정도의 전기음성도값을 갖는다.

(3) 이온화 에너지

- 이온화 에너지는 일반적으로 주기율표의 오른쪽 위로 증가할지라도 13족 원소들은 바로 앞 2족 원소보다 이온화 에너지가 낮고, 또한 16족 원소들도 앞선 15족 원소보다 이온화 에너지가 낮다.

(4) 화학적 특성

① 주족 원소들의 화학적 성질의 유사성은 각 족 내에 있다. 또한 어떤 유사성은 주기율표의 대각선 원소 사이에도 있다.

ex) B에서 Te까지 대각선을 따라 전기음성도값은 1.9에서 2.2의 값을 갖는다.

② 주족 원소들은 “첫 번째 주기 예외성”(첫 번째 주기는 Li에서 Ne까지)을 나타낸다.

☺ 8-2 수소

주기율표에서 수소의 가장 적당한 위치

- 전자 구조 1s₁은 알칼리 금속(ns₁)의 원자가 전자와 동일하여 주기율표에서 1족의 맨 위에 위치하는 것이 가장 일반적이다. 하지만 알칼리 금속과는 화학적 유사성이 없다.

- 수소는 영족 기체 전자 배열에서 전자 하나가 부족하여 할로젠과 분류할 수도 있다. 수소가 할로젠과 가지는 유사성은 제한적이다.

- 14족 탄소위에 위치하는 것이다. 두 원소의 공통점은 원자가 전자 껍질의 반만 채워지고, 전기음성도가 비슷하고, 일반적으로 이온 결합보다 공유결합을 형성한다.

(1) 화학적 특성

① 수소는 영족 기체 전자 배열을 얻기 위해 전자 하나를 얻어 수소화 이온, H⁻를 형성 할 수있다. ② 수소화 이온은 강한 환원제이다. ③많은 경우 수소 원자와의 결합은 공유결합이다. ④ 수소 이온도 리간드로서 금속과 결합한다. ⑤ 수소 양이온, H⁺도 일반적이다.

☺ 8-3 족(1A): 알칼리 금속족

-이 화합물의 화학적 성질이 알려지기 전에는 오래동안 염은 음식을 저장하거나 양념으로 사용되었고, 교환 수단으로도 사용되었다.

- 알칼리 금속인 소듐과 포타슘은 인간생명에 필수적이다.

(1) 원소

-알칼리 금속은 은색이며, 녹는점이 낮고, 매우 반응성이 크다. 또한 칼이나 스페튤라로 쉽게 자를수 있을만큼 무르다.

(2) 화학적 특성

① 알칼리 금속은 모두 반응성이 매우 크고, 아주 좋은 환원제이다.

② 액체 암모니아나 지방성 아민과 OP와 같은 용매에 녹고 용매화된 전자로 인해 푸른색 용액이 된다→이렇게 용매화된 전자 때문에 묽은 암모니아 용매에서 알칼리 금속들은 수용액에서 완전히 용해된 이온 화합물보다 훨씬 좋은 전도성을 갖는다.

☺ 8-4 2족(ⅡA):알칼리 토금속

(1) 원소

① 2족 원소의 원자들은 핵전하가 크기 때문에 이웃한 1족 원소들보다 크기가 작다.

② 원자 크기가 작기 때문에 2족 원소들은 1족 원소보다 좀 더 조밀하고 이온화 에너지가 크다.

③ 녹는점과 끓는점이 높고 용해열이나 기화열이 높다.

(2) 화학적 특성

① 이족 원소들은 좋은 환원제이다.

② 베릴륨은 알칼리 토금속 중에서 가장 작고 이온결합보다는 공유결합 특성을 갖는다.

③ 가장 화학적으로 유용한 마그네슘 화합물은 Grignard시약이며 이 시약은 다용도적이며 다양한 유기화합물을 합성하는데 사용된다.

☺ 8-5 13족(ⅢA)

(1) 원소

- 이 족 원소들은 하나의 비금속, 붕소와 금속성인 네 개의 원소를 포함한다.

* 붕소: 화학적으로 붕소는 비금속이다. 즉 공유결합을 하며, 알루미늄이나 다른 13족 원소들보다 탄소나 실리콘과 더 많은 유사성을 공유한다.

(2) 화학적 특성

① 붕소와 알루미늄은 전자쌍을 받아서 배위수를 증가시킬 수 있는 3배위 Lewis 산을 형성한다. ② 할로젠화 붕소는 예를 들어 방향족 탄화수소의 Friecel-Crafts 알킬화 반응에서 촉매로 사용될 때는 할로젠화 받개로 작용할 수 있다. ③ 13족 원소들의 금속성은 족 아래로 내려갈수록 증가한다.

☺ 8-6 14족(ⅣA)

(1) 원소

- 이 족 원소들은 비금속인 탄소에서 금속인 주석과 납 그리고 그 사이에 반도체인 원소들로 이루어진다.

- 탄소는 주로 동위원소 12C이지만 다른 두 개의 동위원소인 13C과 14C도 중요한 원소이다.

- 상온에서 흑연은 열역학적으로 매우 안정한 형태이다.

- 풀러렌 분자들은 최단선 돔을 닮은 거의 구형 분자이다. 풀러렌의 구조 변화는 다음의 예들을 포함한다.

①나노튜브(nanotube) ②메가튜브(megatube) ③폴리머(polymer) ④나노“오니언”(nano onion)

(2) 화합물

- 탄소 화합물에서 사 또는 그보다 작게 결합할지라도 많은 경우에서 탄소가 5,6또는 그 보다 높은 배위수를 갖는 예가 알려져 있다. Al₂(CH₃)₆에서처럼 메틸이나 다른 그룹들이 두 금속 원자 사이에 다리 결합한 오배위 탄소들이 알려져 있다.

가장 잘 알려진 탄소 산화물인 CO와 CO₂는 색깔도 냄새도 없는 기체이다. 또한 탄소는 가장 전기양성적인 금속들과 결합하여 음이온들을 생성한다.

- 자연계에서 실리콘은 거의 예외 없이 산소와 결합하여 사면체 SiO₄구조 단위를 갖는 광물로 존재한다.

- 저마늄, 주석 그리고 납 원소들은 비활성 전자쌍효과(inert pair effect)의 예인 2+ 산화 상태의 중요성을 보여준다.

☺ 8-7 15족(ⅤA)

- 이 원소들은 비금속(질소와 인)에서 금속(비스무트)까지 있으며, 비소와 안티모니는 그 중간적 성질을 갖는다.

(1) 원소

- 질소는 무색의 이원자 기체로 굉장히 안정한 질소와 질소의 삼중결합을 하고 있어 반응성이 낮다.

- 인은 여러 개의 동소체가 있다, 이러한 것 중에서 가장 일반적인 것이 흰인이며 α-P₄(육방)과 β-P₄(육방)의 두 가지가 존재한다.

- 비소, 안티모니, 그리고 비스무트 역시 다양한 동소체가 있다. 비소의 가장 안정한 동소체는 인의 능면체형과 비슷한 회색(α)형이다.

- 비스무트는 안정하고 비방사성 핵을 갖는 가장 무거운 원소이다. 폴로늄과 모든 무거운 원소들은 방사성 원소이다.

* 음이온들

① 질소는 세가지 음이온 형태인 N3-(나이트라이드), N3-(아자이드) 그리고 N2-로 존재한다. 이온 특성을 갖는 나이트라이드는 리튬과 2족 원소로 형성된다.

② 포스파이드, 아르세나이드 그리고 다른 15족 화합물들은 일반적으로 광택이 있고, 좋은 열과 전기 도체이며, 이온 결합보다는 금속성에 더 많이 일치한다.

(2) 화합물

* 수소화물- 암모니아 이외에 질소는 N2H4(하이드라진), N2H2(다이아젠 또는 다이이미드)그리고 HN3(하리드라조산) 수소화물을 형성한다. 암모니아는 공업적으로 중요하고, 어떤 다른 화합물보다 많은 양이 생산되며 80%이상은 비료로 사용되며 폭발물 합성, 합성섬유제조, 다양한 유기,무기화합물 합성등에 사용된다.

①하이드라진은 간편하고 다용도의 환원제이다. ②다이아젠은 매우 낮은 온도를 제외하고는 불안정하다.

* 질소 산화물과 옥시 이온-① 산화이질소, N20는 치과 마취제나 분무기 추진제로 주로 사용되며 대기에서 해가 없는 기체로 분해되어 환경적으로 클로로플루오로탄소의 대체물로 적당하다.

② 산화질소(NO)는 효과적인 배위 리간드이다. 이 산화질소는 화석 연료의 연소에서 형성되거나 자동차나 발전소의 배출로 발생하며, 번개가 칠 때 대기 중에 있는 질소와 산소가 반응하여 생긴다. 대기에서 NO는 NO2로 산화된다.

③ 질산은 질산암모늄과 다른 화학제품 합성에 공업적으로 매우 중요하며 질산암모늄은 주로 비료에 사용된다. 또한 열적으로 불안정하여 온도를 올리면 자발적으로 발열 분해한다.

- 암모늄 이온과 N2는 산성 용액에서 가장 안정한 질소 화학종이고, 하이드록실 암모늄이온과 질산 이온은 가장 불안정하다.

- 인산을 얻는 방법은 ① 스테인레스 철 방에서 공기와 수증기의 혼합물에 용융 인을 연소하는 것과 ② 황산과 인산 광물로부터 인산을 얻는 것 두 가지가 있다.

☺ 8-8 16족(ⅥA)

(1) 원소

① 셀레늄 원소는 매우 유독하지만 극미량은 생명에 필수적이다.

② 텔루륨은 금속 합금에 소량 사용되고 유리착색 그리고 고무 산업의 촉매에 사용된다.

③ 폴로늄의 모든 동위원소는 금속이며 방사성 원소이다. 이 원소는 높은 발열적 방사성 붕괴를 이용하여 인공위성의 동력원으로 쓸 수 있다.

* 산소- 산소는 이원자형인 O2로 주로 존재하지만 대기 상층부와 전기 방전이 일어나는 곳에서는 오존, O3가 발견된다. O2는 상자기성이고 O3는 반자기성이다. 또한 오존은 O2보다 센산화제이다. 산성 용액에서 산화제 원소 중에는 플루오린만이 오존보다 센산화제이다.

* 황- 황은 가열하면 약 119 〫C에서 노란색 액체로 녹고, 약 155 〫C까지는 열운동이 커지면서 점도가 점차 감소하고 159 〫C 이상에서는 극적으로 점도가 증가, 200 〫C 이상에서는 점도가 다시 감소하고 액체는 궁극적으로 고온에서 붉은색으로 얻어진다. 이런 점도 변화는 고온에서 S-S 결합이 깨지고 형성되는 것과 관련 있다. 결론적으로 황산은 점성이 큰 액체이며, 물과 매우 발열적으로 반응한다.

☺ 8-9 17족(ⅤⅡA) : 할로젠

(1) 원소

- 모든 중성 할로젠은 이원자이며, 쉽게 할로젠화 이온으로 환원된다. HF만 제외하고 수소와 결합하여 생성된 기체는 수용액에서 센 산이 된다.

- 할로젠의 화학적 성질은 영족 전자 배열을 얻기 위하여 전자를 받으려는 경향에 영향을 받는다. 결과적으로 할로젠은 매우 좋은 산화제이며, F2는 모든 원소 중에서 가장 강한 산화제이다.

① F2는 반응성이 매우 크다. F2는 KF와 같은 용융 플루오린화물의 전기분해에 의해 얻어진다.

② Cl2는 노란색 기체이며 염소 표백제의 알칼리 용액은 소량의 Cl2와 평형으로 독특한 냄새가 난다.

③ Br2는 쉽게 증발하는 암적색 액체이며, 센 산화제이다.

④ I2는 검은 광택 고체로 쉽게 상온에서 승화하여 자주색 기체를 발생한다. 비극성 용매에 잘 녹는다.

(2) 할로젠 간 화합물

- 할로젠은 둘 또는 그 이상의 다른 할로젠이 포함된 많은 화합물을 형성한다.

- 중성 할로젠 간 화합물은 원소들의 직접적 반응이나 할로젠과 할로젠화 금속 또는 할로젠화 작용제와의 반응을 포함한 다양한 방식으로 만들어 진다.

- 할로젠 간 화합물은 다른 할로젠 간 화합물 합성에서 중간물로 사용할 수 있다.

- 몇가지 할로젠 간 화합물은 액체상에서 자체 이온화하며, 비수용액 용매로서 연구되었다.

(3) 유사 할로젠

- 할로젠과 많은 다른 이원자 화학종의 화학적 성질 사이에 유사성이 있는데 이런 이량체 분자들을 유사 할로젠(pseudo-halogen)이라고 한다.

8-10 18족(ⅤⅢA) : 영족 기체

(1) 원자

- 헬륨은 지구상에서 극히 적지만 우주에서는 두 번째로 풍부한 원소이며 별들의 중요한 구성원이다.

- 라돈을 제외한 영족 기체는 공기 중에 소량 존재하며, 주로 액화 공기의 분별증류로 얻는다.

- 영족 기체의 유용한 특성중 하나는 전기 방전이 영족 기체를 지나갈 때 밝은색의 빛을 발생한다는 것이다.

(2) 화학적 성질

-클라쓰랜드 착물(clathrate)- 영족 기체들을 포함하는 첫 번째 화합물로 영족 기체 원자가 들어 있는 “바구니(cage)" 화합물이다.

-제논이 포함된 양이온들도 알려져 있다. 제논 화학의 놀라운 면은 Au2+에 대해 리간드로 작용한다는 것이다.

-크립톤은 플루오린과 중성의 KrF2뿐만 아니라 KrF+나 Kr2F3+이온을 생성한다. 크립톤의 화학적 성질은 지금까지 알려진 열두 개의 화합물보다 적고, 매우 제한적이며 유일한 중성 할로젠화물은 KrF2이다.

<출처:[네이버 지식백과] 무기화학 [Inorganic Chemistry] (학문명백과 : 자연과학, 형설출판사)>

 

 

☞원소 및 화합물의 결합과 화학반응은 구성원소의 종류 및 특성에 따라서 주기성이 있다는 사실이 신기했다. 결합하고 화학반응을 일으켰음에도 불구하고 구성원소의 종류 및 특성에 따라서 주기성을 가진다는 것이 어떻게 가능한 일인지 궁금했다. 대학에 간다면 이런 부분에 대해서 더 자세히 배워보고 싶다는 생각이 들었다. 또한 무기화학에 대해 조사하고 난 후 무기화합물의 가장 중요한 특성 중 하나는 촉매특성이라는 생각이 들었다. 이는 대량생산 등에 도움을 주는 등 우리 생활에 많은 이점을 제공하고 있는데 다음에 기회가 된다면 무기화합물의 촉매특성이 어떻게 이용되는 것인지 더 자세히 알아보고 싶어졌다. 또한 조사한 내용 중에서 무기화학소재 중 대표적인 것으로 세라믹스가 있는데 최근에 새로 연구된 새로운 세라믹스는 매우 튼튼하고 아정하여 비행기 제트 엔진의 터빈의 날개로 이용되기도 하고 내연기관을 만드는 성분인 강철을 대체할 수 있으리라는 전망도 있다고 한다. 이러한 내용들을 볼 때 앞으로 무기화학의 발전으로 얼마나 더 많은 이점이 생길지 기대가 된다.