지금부터 이온 결합, 공유 결합, 금속 결합 등 다양한 화학 결합에 대해 설명하겠습니다.
앞에서 배운 주기율표와 전자 배치를 바탕으로 이해하면 편합니다.
바로 설명 시작하겠습니다.
먼저 우리 주기율표를 같이 보겠습니다.
왼쪽 아래는 양이온이 되는 것을 좋아하는 금속 물질들이 있습니다.
가운데는 붕소, 규소같이 준금속 물질들이 있습니다.
오른쪽 위에는 음이온이 되는 것을 좋아하는 비금속 물질들이 있습니다.
이 주기율표와 관련 지어 설명하겠습니다.
금속 결합
첫 번째 화학 결합입니다.
왼쪽 아래 금속 원소들끼리 하는 결합입니다.
이 금속 원소들은 양이온이 되는 것을 좋아한다고 했습니다.
그래서 최외각에 있는 원자가 전자를 시골 개들처럼 풀어놓은 느낌으로 결합하고 있습니다.
그럼 전자들이 왔다 갔다 자유롭게 이동할 수 있다고 해서 자유 전자라고 부릅니다.
원자들의 배열도 그냥 편하게 배열할 수 있습니다.
왜냐하면 원자들이 어디로 배열하든 전자들이 어느 정도 주변에 있기 때문입니다.
원자들이 아무렇게 배열할 수 있다는 것은 연성(뽑힘성)과 전성(펴짐성)이 좋다는 의미입니다.
전자들이 아무렇게 왔다 갔다 이동할 수 있다는 것은 열 전도성과 전기 전도성이 좋다는 의미입니다.
그리고 원자 사이 결합이 강한 편이라 대부분 녹는점과 끓는점이 높습니다.
이온 결합
두 번째 화학 결합입니다.
금속 원소과 비금속 원소이 하는 결합입니다.
금속 원소는 양이온이 되는 것을 좋아합니다.
비금속 원소는 음이온이 되는 것을 좋아합니다.
이 금속 원소와 비금속 원소가 만나면, 금속 원소는 양이온이 되고 비금속 원소는 음이온이 됩니다.
금속 원소가 가지고 있던 전자를 비금속 원소에게 그냥 넘겨줍니다.
그래서 양이온과 음이온이 서로 정전기적 인력으로 당기면서 결합하는 것입니다.
이 이온 결합을 보면 양이온과 음이온이 딱 붙어있습니다.
만약에 억지로 더 붙이면 오히려 반발력이 증가합니다.
적당한 이온 사이 거리보다 떨어져 있으면 자석의 N극과 S극처럼 서로 붙어있으려고 합니다.
에너지-이온 사이 거리 그래프로 거리마다 무슨 힘이 우세한지 잘 물어봅니다.
참고로 F=kq1q2/r^2 이 식을 알아두면 좋습니다.
게다가 몇 가지 독특한 특징들이 더 있습니다.
먼저 인력이 강해 녹는점과 끓는점이 높습니다.
그래서 강도가 높을 것 같지만 쉽게 잘 깨집니다.
조금만 배열이 어긋나도 같은 전하의 이온끼리 마주 보게 되면서 깨진다는 것입니다.
두 번째 고체 상태에서 전기 전도성은 없으나 액체나 수용액 상태가 되면 없던 전기 전도성이 생깁니다.
고체 상태에서는 양이온과 음이온이 고정되어 있지만 액체나 수용액 상태에서는 이동할 수 있기 때문에 전류가 흐르는 것입니다.
아 그리고 화학식으로 표기할 때는 양이온과 음이온의 전하량 합이 0이 되게 씁니다.
예를 들어 Na+와 Cl-로 이루어진 염화 나트륨은 NaCl 이라고 씁니다.
Ca2+와 Cl-로 이루어진 염화 칼슘은 CaCl2라고 씁니다.
Na+와 CO32-로 이루어진 탄산 나트륨은 Na2CO3라고 씁니다.
공유 결합
화학 결합의 마지막 공유 결합입니다.
비금속 원소들끼리 하는 결합입니다.
비금속 원소들은 전자를 채우고 싶어합니다.
그래서 비금속 원소끼리 만나면 서로 하나씩 양보해서 공유합니다.
이렇게 하는 결합이 공유 결합입니다.
이 때 원자가 채우려는 전자 수는 8개입니다.
이 현상을 우리는 옥텟 규칙이라고 합니다.
가장 바깥 껍질에 전자 8개를 채워서 비활성 기체와 같은 전자 배치를 가지려는 경향입니다.
원자가 다른 원자랑 붙어 있는 것을 좋아하지 않습니다.
하지만 공유하면 옥텟 규칙을 만족하기 때문에 현실과 타협을 보고 붙어 있는 것입니다.
그럼 하나씩만 내놓을 수 있을까요?
아닙니다.
하나씩 내놓아서 결합한 것은 단일 결합, 두 개씩 내놓으면 2중 결합, 세 개씩 내놓으면 3중 결합을 합니다.
4중 결합부터는 오히려 전자가 너무 많이 뭉쳐 있어서 하지 않습니다.
특징들도 보겠습니다.
공유 결합의 구조는 크게 두 가지 구조로 나누어 볼 수 있습니다.
여기서 화학 결합 2가지가 같이 나옵니다.
모든 원자들이 공유 결합한 구조, 공유 결정 구조와 분자, 분자 나누어져 있는 분자 구조입니다.
모든 원자들이 공유 결합하면 매우 단단합니다.
대표적으로 다이아몬드가 있습니다.
이 구조를 우리는 공유 결정이라고 합니다.
하지만 대부분 분자, 분자 나누어져 있습니다.
물, 이산화탄소, 암모니아 같은 것들입니다.
그리고 전기 전도성이 없습니다.
원자들이 전하를 띄지 않기 때문입니다.
전자들도 따로 돌아다니지 못합니다.
그래서 전기가 흐르지 않습니다.
단 흑연처럼 샤프심 같은 물질은 가능합니다.
왜냐하면 흑연은 정육각형 탄소판이 층층이 겹쳐져 있는 구조입니다.
층 사이에 놀고 있는 전자들이 이동할 수 있기 때문입니다.
탄소는 원자가 전가가 4개라서 층 사이에 전자가 눈에 보여야 합니다.
화학1 다양한 화학 결합 내용 정리
지금까지 다양한 화학 결합 금속 결합, 이온 결합, 공유 결합에 대해서 알아봤습니다.
제일 먼저 주기율표를 보고 누구와 누구가 만나면 어떤 결합을 하는지 아는 것이 가장 중요합니다.
그리고 종류에 따라서 성질이 어떻게 다른지 아는 것이 중요합니다.
금속 결합, 이온 결합, 공유 결정 구조 공유 결합, 분자 구조 공유 결합 이 4가지 결합의 녹는점, 끓는점, 전기 전도성 등에 대해서 정리해 봅니다.