공유 결합 원자들 사이의 전자 쌍의 관절 공유를 특징으로하는 화학적 결합의 유형이다. 공유 결합은 원자가 다른 원자와 원자가를 공유하여 외부 전자의 전체 쉘을 달성 할 때 형성됩니다. 공유 결합은 전자의 제거 또는 첨가를 포함하는 이온 결합 및 전자의 비 국적 공유를 포함하는 금속 결합과 다릅니다. 공유 결합 원자로부터 형성되는 화합물을 공유 화합물이라고한다.
일반적으로, 공유 결합은 전기성에서 크게 다르지 않는 비금속 원소들 사이에서 형성됩니다. 공유 결합은 이온 성 또는 금속 결합보다 약한 경향이 있으므로 에너지가 덜 필요합니다. 이러한 상대적으로 약한 결합의 결과로, 대부분의 공유 화합물은 표준 온도 및 압력에서의 가스이며 끓는 및 증발 온도가 낮습니다. 일반적으로, 공유 결합을 사용하면, 원소는 화합물의 각 원자가 8 개의 원자가 전자를 가질 때까지 전자 쌍을 공유합니다. 수소 (h)를 제외하고는 외부 쉘을 채우기 위해 2 개의 원자가 전자 만 필요합니다.
.공유 결합의 간단한 예는 수소의 규조토 분자 (H주) 자체로는 하나의 원자가 전자를 갖는다. 수소는 전자 2 개가있을 때마다 전체 쉘이 있습니다. 따라서 단일 수소 원자는 단일 원자가 전자를 다른 수소 원자와 공유하고 그 반대도 마찬가지입니다. 결과적으로 수소 원자가 이제 전체 외부 쉘을 갖고 분자는 안정적인 전자 구성을 갖습니다.
어떤 경우에는 원자가 단지 두 개의 전자를 공유합니다. 원자는 이중 및 삼중 결합을 형성 할 수 있으며, 여기서 각각 4 및 6 전자를 공유 할 수 있습니다. 모든 전자 쌍이 공유되면 원자는 이중 및 삼중 결합을 형성하지만 일부 원자는 여전히 외부 껍질을 채우기 위해 더 많은 전자가 필요합니다.
.공유 결합 유형
공유 결합은 극성 공유 및 비극성 공유의 두 가지 주요 범주로 나눌 수 있습니다. 두 원자가 극 또는 비극성 공유 결합을 형성할지 여부는 이러한 원자의 각각의 전기성에 달려 있습니다.
요소의 전기 음성은 전자에 대한 요소가 "배고픈"모습을 측정하는 것으로 생각할 수 있습니다. 전기 음성 요소가 많을수록 전자에 대한 "배가 고프다"고 전자를 더 많이 당깁니다. 주기적 테이블의 오른쪽에있는 요소는 양으로 하전 된 핵의 크기로 인해 더 전기 음성이라는 경향이 있습니다. 주기성 테이블의 오른쪽에있는 요소에서 발견되는 더 큰 양의 핵은 전자에 더 큰 당기는 경향이 있습니다. 불소 (f)는 가장 전기 음성 요소이며 4의 en 값이 할당됩니다. 다른 모든 en 값은 불소와 관련하여 계산됩니다.
공유 결합은 일반적으로 전기 음성의 차이가 ΔEN ≤ 1.8 인 원소들 사이에서 발생하는 결합으로 정의됩니다. 요소들 사이의 차이가 1.8보다 크면, 원소는 공유 결합 대신 이온 결합에 관여한다고합니다.
.극성 공유 결합
요소 사이의 EN 차이가 0.4에서 1.8 사이 일 때, 형성된 공유 결합을 극성이라고한다. 극성 결합에서, 전기 음성 요소가 많을수록 공유 전자가 덜 전기 음성 요소보다 더 크게 당기는 것을 가해집니다. 결과적으로 공유 전자는 하나의 원자쪽으로 더 많이 당겨집니다. 채권에 걸친 전하의 순차는 공유 채권이 부분적으로 하전 된 음의 끝과 부분적으로 하전 된 양수 끝을 갖습니다.
화합물의 극성은 3 차원 기하학, 분자간 상호 작용 및 상 거동과 같은 다수의 물리적 구조를 설명합니다. 예를 들어, 물은 공유 극성 화합물입니다. 물에서 공유 결합의 극성은 용매 능력, 높은 비등점, 높은 비열 용량, 표면 장력 및 분자간 거동을 설명합니다.
비극성 공유 결합
거의 동일한 EN 값 결합을 갖는 2 개의 원자가, 비극성 공유 결합을 형성한다. 비극성 공유 결합에서, 전자는 두 원자 사이에 동일하게 공유되므로 결합에 걸친 순차 차이는 없다. 동일한 요소의 원자 사이에 형성된 결합은 두 원자가 동일한 EN 값을 가지므로 차이가 없기 때문에 완전히 비극성으로 간주됩니다.
예를 들어, 염소 가스는 규정형 염소 분자로 구성됩니다 (Cl 2 ). 염소의 각 원자에는 7 개의 원자가 전자가 있으며, 3 쌍과 단일 고독한 전자로 분포되어 있습니다. 각각의 염소 원자는 고독한 전자를 다른 전자와 공유하여 각 염소 원자에 4 개의 전자 쌍과 8 개의 총 원자가 전자를 제공합니다. 동일한 원소는 동일한 EN 값을 가지기 때문에 두 염소 원자는 공유 전자를 동일하게 당기고 서로를 취소합니다. 비극성 결합은 완전히 전기적으로 중립적입니다.
화합물이 비극성이 되려면, 비극성 공유 결합으로 구성 될 필요는 없습니다. 탄소 테트라 클로라이드를 고려하십시오 (CCL <서브> 4 ). 탄소 테트라 클로라이드는 4 개의 염소 원자를 갖는 4 개의 공유 결합을 형성하는 탄소 원자에 의해 형성된다. 탄소와 염소 사이의 ΔEN은 0.5이므로 C-Cl 결합은 극성입니다. 그러나, 탄소 테트라클로라이드는 비극성 분자이다. 그 이유는 테트라 클로라이드 탄소의 대칭 사면체 기하학적 구조로 인해 각 극지 결합이 다른 사람에 의해 취소되기 때문입니다.
원자가 어떻게 전자를 공유합니까?
전자 쌍의 공유로 공유 결합을 묘사하는 것이 한 가지입니다. 방법을 설명하는 것은 전적으로 또 다른 것입니다 원자는 전자를 공유합니다. 그것은 분자 궤도 이론에 대한 질문입니다.
전자의 일반적인 묘사는 우리 태양계의 행성과 유사한 중앙 핵 주위를 궤도로 돌리는 작은 입자로 시각화합니다. 예를 들어, 루이스 구조는 전자를 중심 원자를 둘러싼 작은 점으로 전자를 나타내며, 공유 결합은 이들 점이 쌍을 공유하는 2 개의 원자로 표현된다. 이러한 종류의 모델은 정확한 표현이 아닙니다. 전자는 원형 궤도의 행성과 같은 원자 주위를 휘젓는 작은 개별 입자가 아닙니다. 전자는 이중 입자 파 특성을 가지며, 이들의 결합 거동은 전자의 파도와 같은 특성에 의해서만 설명 될 수있다.
전자는 입자가 아니기 때문에 특정 지점에서 명확한 위치가 없습니다. 대신, 파도처럼, 그들은 공간의 영역에 퍼져 있습니다. 이 공간 영역을 궤도라고합니다. 어떤면에서, 궤도를 전자를 찾을 확률이있는 원자 주위의 공간 영역으로 생각할 수 있습니다.
원자는 전자 궤도를 겹쳐서 공유 결합을 형성합니다. 두 개의 원자 궤도가 가까워지면 결합하고 전자가 공유 된 궤도 공간에 거주하기 시작합니다. . 이 공유 궤도 공간에는 전자 밀도가 증가합니다. 이 공유 궤도 공간의 전자 밀도는 원자를 함께 유지하는 "화학적 접착제"입니다. 많은 종류의 전자 궤도가 있으므로 많은 종류의 궤도 겹침이 있습니다. 궤도 겹침의 정확한 특성은 본드의 강도, 각도, 길이 및 탄성을 결정합니다.
예를 들어, 규정 성 수소 분자 (H₂)는 가장 단순하고 가장 안정적인 유형의 공유 결합을 갖는다; 시그마 본드 (σ- 본드로 표시). 시그마 본스는 두 개의 s 의 직접적인 겹침의 결과로 형성됩니다. 궤도. s 궤도는 구형 모양을 가지므로 공유 궤도 공간은 두 구체의 겹침에서 형성되는 영역과 같습니다. 대조적으로 Pi-bonds (π) 결합은 2 p 의 측면 중첩으로 인해 형성됩니다. 궤도. 두 궤도가 결합 된 결과 궤도를 결합하면 하이브리드 궤도 .
개념을 이런 식으로 생각하십시오. 물과 파도가 파열 된 물에 바위를 떨어 뜨립니다. 그런 다음 다른 지점에서 바위를 떨어 뜨려 또 다른 패턴의 파도를 만듭니다. 잔물결이 만나면 파도는 다양한 방식으로 결합하여 다른 패턴을 형성합니다. 이것은 전자 궤도 겹침에서 일어나는 일과 비슷합니다. 전자는 근본적으로 파도와 비슷하기 때문에 두 개의 전자를 가깝게 가져 오면 파도가 "결합"되어 뚜렷한 안정적인 파도 패턴을 형성합니다. 공유 결합의 특성은 궤도의 정확한 모양과 그 파가 서로 결합되는 방식에 의해 결정됩니다. 궤도는 원자들 사이의 잠재적 에너지를 최소화하는 모양을 결합하고 취합니다.
궤도 이론은 전자에 대한보다 정확한 설명과 공유 쌍을 형성 할 때 전자가 수행하는 방식에 대한 설명을 제공합니다. 궤도 이론은 또한 새로운 화학 결합의 특성을 예측하는 데 사용될 수 있습니다. 또한 황 6 헥사 플루오 라이드와 같은 일부 화합물 (sf 6 왜 ) 중앙 원자에서 옥트 규칙을 위반합니다.
요약하기 위해, 공유 결합은 전자 쌍의 공유를 특징으로하는 화학적 결합이다. 공유 결합은 전자의 완전한 외부 껍질을 얻기 위해 2 개의 원자가 전자를 공유 할 때 형성된다. 극성 및 비극성의 두 가지 주요 공유 결합이 있으며, 이는 전자가 채권에 걸쳐 동등한 전자가 공유되는 방법에 따라 구별됩니다. 원자는 전자 궤도를 공유 궤도 공간으로 겹쳐서 전자를 공유합니다. 공유 궤도 공간에서 증가 된 전자 밀도는 두 원자를 함께 고정시킨다.
