옥텟 규칙과 비활성 기체

비활성 기체의 전자 배치

주기율표의 18족에 속하는 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr) 등을 일컬어 비활성 기체(inert gas, noble gas)라고 합니다. 주기율표 상에서 18족이기 때문에 가장 바깥 전자껍질, 즉 최외각 전자껍질에 전자가 모두 채워져 있고 다른 원자와 결합하여 전자를 잃거나 얻으려는 경향을 보이지 않으므로 화학적으로 안정된 전자 배치가 이루어져 있습니다.

 

비활성 기체의 전자 배치 (He, Ne, Ar)

 

위의 이미지를 보면 18족 원소 중 예외적으로 헬륨(He)은 가장 바깥 껍질인 첫 번째 전자껍질에 전자 2개가 채워져 있는 것을 확인할 수 있는데, 첫 번째 껍질만 가지는 헬륨을 제외하고 네온(Ne), 아르곤(Ar)을 보면 가장 바깥 전자껍질에 8개의 전자가 채워지게 됩니다.

 

참고로 최외각 전자와 원자가 전자를 혼동하는 경우가 있는데, 원자가 전자는 가장 바깥 껍질에 있는 전자 중 반응에 참여할 수 있는 전자를 말하는 것으로 18족 원소들의 원자가 전자는 8개가 아닌 0개가 됩니다. 헬륨 역시 원자가 전자는 2개가 아닌 0개가 되겠죠.

 

옥텟 규칙 (Octet Rule)

화학을 공부하기 위해서는 명명법(Nomenclature)에 대한 이해가 필요한데요, 특히 숫자를 의미하는 그리스어를 알아야 합니다. 예를 들어 1부터 10까지를 의미하는 접두어로 메타(Metha), 에타(Etha), 프로파(Propa), 부타(Buta), 펜타(Penta), 헥사(Hexa), 옥타(Octa), 노나(Nona), 데카(Deca)를 들 수 있는데 메틸알코올, 프로판, 부탄 등의 탄소 화합물에서 탄소의 개수를 나타내게 됩니다.

 

이 이야기를 왜 하였느냐 하면 옥텟(Octet) 규칙의 옥텟은 숫자 8을 의미하는 옥타(Octa)에서 파생된 단어이기 때문입니다. 쉽게 감이 오겠죠. 옥텟 규칙은 원자들이 전자를 얻거나 잃고 위에 설명한 비활성 기체와 같이 가장 바깥 껍질에 전자 8개를 채워서 화학적으로 안정된 전자 배치를 이루려는 경향을 말합니다. 따라서 원자들이 화학 결합을 통해서 전자를 주고받게 되거나 또는 공유를 하면서 옥텟 규칙을 만족하는 안정된 전자 배치를 이루게 되는 것이죠. 여기서 우리는 어떠한 경우에 전자를 얻고 어떤 경우에 전자를 잃게 되는지를 함께 정리해 볼 수 있습니다.

 

원자와 양이온(Cation) 및 음이온(Anion), 이미지 출처: www.innovatechlab.com

 

위의 이미지를 보면 양성자와 전자의 개수가 맞춰진 중성의 원자(Neutral Atom)가 전자를 잃으면(loss of electrons) 양이온(Cation)이 되고 전자를 얻으면(gain of electrons) 음이온(Anion)이 되죠.

 

• 양이온(Cation) : 금속 원자는 전자를 잃고 양성자보다 전자의 개수가 부족한 양이온을 형성하여 비활성 기체와 같은 전자 배치를 이루게 됩니다.
• 음이온(Anion) : 비금속 원소의 원자는 전자를 얻고 양성자보다 전자의 개수가 많은 음이온을 형성하여 비활성 기체와 같은 전자 배치를 이루게 됩니다.

 

아래 링크의 금속의 이온화 경향과 관련된 내용을 함께 읽으면 전자의 이동에 대한 이해에 도움이 됩니다.

2023.11.16 - [과학] - 금속의 이온화 경향과 산화환원반응

금속의 이온화 경향과 산화환원반응