화학적 결정을 형성하는 이온 분자 결합

안정적인 결합 속에서 에너지에 의해 결합된 원자 그룹을 분자라고 부릅니다. 분자가 여러 원소의 원자를 포함하는 경우, 그것은 화합물이라고 불립니다. 분자 내의 원자는 화학 결합에 의해 결합됩니다.이들의 결합은 반대 전하를 가진 원자가 (이온결합) 끌어당길 때, 두 원자가 한 쌍 이상의 전자를 공유할 때, 또는 원자가 다른 방식으로 상호작용할 때 생길 수 있습니다. 먼저 반대 전하(이온)를 가진 원자가 끌어당길 때 형성되는 이온 결합을 조사하는 것으로 시작합니다.

 

화학적 결정을 형성하는 이온 분자 결합

 

식탁의 소금을 살펴 보다

일반적인 표염인 염화나트륨(NaCl)은 원자가 이온결합에 의해 결합된 이온의 격자입니다(그림 2.9). 나트륨은 11개의 전자를 가지고 있습니다 : 내부 에너지 수준에서 2개, 다음 수준에서 8개, 외부(가) 수준에서 1개.
가전자는 짝이 맞지 않으며, 다른 전자와 결합하는 경향이 강합니다. 원자가 전자가 쌍을 이루지 않은 전자를 가진 다른 원자에 손실되면 안정적인 구성을 달성할 수 있습니다. 이 전자의 손실은 양전하를 띤 나트륨 이온 Na+를 형성하는 결과가 됩니다. 염소 원자는 17개의 전자를 가지고 있다 : 내부 에너지 수준에서 2개, 다음 수준에서 8개, 외부 수준에서 7개. 따라서 외부 에너지 레벨의 궤도 중 하나는 비대전자를 가지고 있습니다. 외부 레벨에 다른 전자를 가하면 그 레벨이 충족되어 음으로 대전된 염화물 이온 Cl-이 형성됩니다.

금속 나트륨과 염소 가스가 함께 배치되면 나트륨 원자가 염소에 전자를 제공하고 Na+ 이온과 Cl 이온을 형성하기 때문에 빠르고 폭발적으로 반응합니다. 반대 전하가 끌어당기기 때문에 Na+와 Cl-는 전기적으로 중성인 이온성 화합물 NaCl과 관련이 있음. 그러나 NaCl을 함께 유지하는 전기적인 흡인력은 특정 사이에서 특별히 지시되는 것은 아닌
Na+와 Cl- 이온, 그리고 이산적인 염화나트륨 분자는 형성되지 않습니다. 대신 힘은 반대 전하의 임의의 이온과 인접한 모든 이온 사이에 존재하고, 이온은 정확한 기하학을 가진 결정 매트릭스에 집합합니다. 이러한 집합체는 우리가 염결정으로 알고 있는 것입니다. NaCl과 같은 소금을 물에 넣으면 이 장에서 후술하는 이유로 물 분자의 전기적 흡인력은 이온을 결정 매트릭스에 유지하고 있는 힘을 방해하여 소금이 유리 Na+와 Cl- 이온의 거의 동일한 혼합물에 용해됩니다. 이온 결합은 이온 화합물에서 역전하의 이온 사이의 인력입니다. 이러한 결합은 화합물 속의 특정 이온 사이에서 형성되는 것이 아니라, 그것들은 이온과 그 근방에 있는 반대로 대전된 모든 이온 사이에 존재합니다.

 

안정적인 분자를 형성하는 공유 결합

공유 결합은 두 원자가 한 쌍 이상의 원자가 전자를 공유할 때 형성됩니다. 수소(H)를 예로 들어보자. 각 수소 원자는 비대전자와 미충진된 외부 에너지 준위를 가집니다.이러한 이유로 수소 원자는 불안정합니다. 그러나 두 수소 원자가 서로 가까이 있을 때 각 원자의 전자는 양쪽 핵을 돌 수 있습니다. 실제로 핵은 전자를 공유할 수 있습니다. 그 결과 수소가스의 2원자 분자가 생성됩니다. 2개의 수소 원자에 의해 형성되는 분자는 3가지 이유로 안정적입니다:

1. 순수하게 충전은 없습니다.
이 전자의 공유로 형성된 2원자 분자는 아직 2개의 양성자와 2개의 전자를 포함하고 있기 때문에 전하를 띄지 않았습니다.

2. 옥텟 규칙이 충족되어 있습니다.
2개의 수소원자 각각은 그 외부에너지 준위에 2개의 궤도전자를 가진다고 생각할 수 있습니다. 이것은 옥텟 규칙을 만족합니다. 왜냐하면 각 공유 전자는 양쪽 핵을 주회하며 양쪽 원자의 외부 에너지 준위에 포함되기 때문입니다.

3. 자유 전자는 존재하지 않습니다.
두 원자 간의 결합은 또한 두 개의 자유 전자를 쌍으로 합니다. 이온 결합과는 달리 두 특정 원자 사이에 공유 결합이 형성되어 진정한 이산 분자가 발생합니다. 이온결합은 규칙적인 결정을 형성할 수 있지만 공유결합에 의해 가능한 보다 구체적인 연관성은 복잡한 분자구조의 형성을 가능하게 합니다.

공유 결합은 매우 강할 수 있습니다.
공유 결합의 강도는 공유 전자의 수에 의존합니다. 따라서 두 원자가 두 쌍의 전자를 공유함으로써 옥텟 규칙을 만족하는 이중 결합은 하나의 전자쌍만 공유되는 단일 결합보다 강합니다. 이는 이중 결합을 깨기 위해서는 하나의 결합보다 더 많은 화학 에너지가 필요하다는 것을 의미합니다. 가장 강력한 공유결합은 질소가스 분자의 두 질소 원자를 연결하는 것과 같은 3중 결합. 공유결합은 화학식에서 원자기호를 연결하는 선으로 나타나며, 두 결합 원자 사이의 각 선은 한 쌍의 전자의 공유를 나타냅니다. 수소 가스와 산소 가스의 구조식은 각각 H-H와 OO이며, 분자식은 H2와 O2이다.

 

 

여러 갯수의 이온 분자 결합

분자는 종종 두 개 이상의 원자로 구성됩니다. 더 큰 분자가 형성되는 이유 중 하나는 한 원자가 다른 여러 원자와 전자를 공유할 수 있기 때문입니다. 외부 에너지 준위를 완전히 채우기 위해 2개, 3개 또는 4개의 추가 전자를 필요로 하는 원자는 그 전자를 2개 이상의 다른 원자와 공유함으로써 그것들을 얻을 수 있습니다. 예를 들어 탄소원자(C)는 6개의 전자를 포함하며, 그 중 4개는 외부 에너지 준위에 있습니다. 옥텟 규칙을 충족시키기 위해서는 탄소 원자는 4개의 추가 전자에 접근해야 합니다.즉, 4개의 인온 분자 공유결합을 형성해야 합니다. 네 가지 공유결합은 다양한 형태로 형성되기 때문에 탄소원자는 많은 다른 종류의 분자에 존재합니다.

 

생성물

화학 반응 화학의 본질인 화학 결합의 형성과 파괴는 화학 반응이라고 불립니다. 모든 화학반응은 원자의 수나 동일성에 아무런 변화가 없이 한 분자나 이온화합물에서 다른 분자로 원자가 이동하는 것을 포함합니다. 편의상 우리는 반응이 시작되기 전의 원래 분자를 반응물이라 부르고 화학반응으로 생긴 분자를 생성물이라 부릅니다.