우주를 하나로 묶는 이유가 무엇인지 생각해 본 적이 있습니까? 여기에 힌트가 있습니다: 그것은 우주의 슈퍼 접착제의 산업 크기의 항아리가 아닙니다. 아니요, 함께 유지하는 비결은 원자의 외부 껍질에 있는 전자가 서로 결합하여 분자를 형성하는 원자가 결합으로 알려진 화학적 결합 과정입니다. 공유 결합은 우주에서 가장 강력한 결합 중 일부입니다.
공유 결합의 아버지 - 어빙 랭뮤어
화학 과학의 세계는 1919년에 원자가의 원리에 대해 소개되었습니다. 미래의 노벨상을 수상한 화학자 Irving Langmuir는 원자의 가장 바깥쪽 껍질 또는 원자가에 있는 전자에 의해 형성되는 분자 결합을 설명하기 위해 이 용어를 만들었습니다. '공유 결합'이라는 용어는 1939년에 처음 사용되었습니다.
미국 화학자 어빙 랭뮤어는 1881년 1월 31일 뉴욕 브루클린에서 찰스 랭뮤어와 새디 커밍스 사이의 4남 중 셋째로 태어났습니다. Langmuir는 1903년 Columbia University의 School of Mines에서 야금 엔지니어로 졸업하고 M.A.와 Ph.D.를 취득했습니다. 표면 화학에 대한 그의 연구는 1932년 노벨 화학상을 수상했습니다.
원자와 분자 - 정말 중요한가?
간단히 말해서, 원자 없이 우주는 존재하지 않을 것입니다. 원자가 물질의 기본 구성 요소이기 때문입니다. 물질이란 정확히 무엇을 의미합니까? 물리 및 화학 과학에서 '물질'은 공간을 점유하고 정지 질량을 갖는 것, 특히 에너지와 구별되는 것으로 정의됩니다. 따라서 보편적인 요컨대 '물질'은 모든 것입니다.
원자는 양성자, 중성자 및 전자의 세 가지 기본 아원자 입자로 구성됩니다. 양성자는 양전하를 유지하는 아원자 입자입니다. 중성자는 양전하도 음전하도 갖지 않는 아원자 입자, 즉 중성입니다. 양성자와 중성자가 결합하여 원자핵을 구성합니다. 최종 아원자 입자 유형인 전자는 음전하를 유지하고 구름처럼 원자핵을 공전합니다.
그렇다면 분자란 무엇인가? 분자는 결합을 형성하기에 충분히 다른 원자에 끌리는 원자 그 이상도 이하도 아닙니다. 원자가 결합.
분자 결합 - 원자가 결합의 유형
원자가 서로 결합하여 분자를 형성할 때 그 과정은 몇 가지 다른 방식으로 발생할 수 있습니다. 원자가 결합하는 주된 방법은 공유결합으로 알려져 있습니다. 공유라는 용어는 결합이 하나 이상의 전자 쌍을 공유한다는 사실을 나타냅니다. 다음을 포함하여 원자가 원자가 결합을 형성할 수 있는 다른 방법도 있습니다.
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- 이온 결합 또는 결합 하나의 원자가 다른 원자에 하나 이상의 전자를 제공할 때 형성됩니다.
- 금속 결합, 화학 물질의 유형 본딩 그것은 금속 원자를 함께 유지합니다. 금속 결합은 원자가 전자와 금속 원자 사이의 강제 인력입니다.
공유 분자 결합 - 원소 대 화합물
원자 사이의 원자가 인력이 발생함에 따라 분자 결합 또는 화합물 또는 원소인 물질을 형성합니다. 분자 화합물과 분자 요소는 공유 결합의 결과로 발생하지만 둘 사이에는 중요한 차이점도 있습니다.
화합물 분자와 원소 분자의 차이점은 한 원소의 분자에서 모든 원자가 동일하다는 것입니다. 예를 들어, 물 분자(화합물)에는 하나의 산소 원자와 두 개의 수소 원자가 있습니다. 그러나 산소 분자(원소)에서는 두 원자가 모두 산소입니다.
공유 결합 화합물의 예
우리 대기의 가스, 일반 연료 및 우리 몸의 대부분의 화합물을 포함하여 공유 결합을 갖는 화합물의 많은 예가 있습니다. 다음은 세 가지 예입니다.
메탄 분자(CH4)
탄소의 전자 구성은 2,4입니다. 비활성 기체 네온처럼 되기 위해서는 외부 껍질에 4개의 전자가 더 필요합니다. 이를 위해 하나의 탄소 원자는 4개의 수소 원자의 단일 전자와 4개의 전자를 공유합니다. 메탄 분자에는 4개의 C-H 단일 결합이 있습니다.
물 분자(H2O)
하나의 산소 원자는 두 개의 수소 원자와 결합합니다. 물 분자에는 2개의 O-H 단일 결합이 있습니다.
이산화탄소(CO2)
하나의 탄소 원자는 두 개의 산소 원자와 결합합니다. 이산화탄소 분자에는 두 개의 C=O 결합이 있습니다.
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공유 결합 요소의 예
같은 원자가 공유 분자 결합을 형성할 때 결과는 공유 요소입니다. 주기율표에서 발견되는 비금속 공유 원소는 다음과 같습니다.
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- 수소
- 탄소
- 질소
- 인
- 산소
- 유황과 셀레늄.
또한 다음을 포함한 모든 할로겐 원소:
- 플루오르
- 염소
- 브롬
- 요오드와 아스타틴은 모두 공유 비금속 원소입니다.
극성 및 비극성 공유 결합
이온 결합과 달리 공유 결합은 종종 원자 중 하나가 하나 또는 두 개의 전자를 잃거나 얻음으로써 희가스 전자 껍질 구성을 쉽게 얻을 수 없는 원자 사이에 형성됩니다. ... 따라서 공유 결합하는 원자는 전자를 공유하여 원자가 껍질을 완성합니다.
전기 음성도 차이가 클수록 결합이 더 이온화됩니다. 부분적으로 이온성인 결합은 극성 공유 결합입니다. 두 원자의 전기 음성도가 같을 때 결합 전자를 동등하게 공유하는 비극성 공유 결합이 발생합니다.
극성 공유 결합의 예
극성 공유 결합에서 원자가 공유하는 전자는 평균적으로 수소 핵보다 산소 핵에 더 가까운 시간을 더 많이 보냅니다. 이것은 분자의 기하학적 구조와 수소 원자와 산소 원자 사이의 전기 음성도 차이가 크기 때문입니다.
H2O로 약칭되는 물 분자는 극성 공유 결합의 예입니다. 전자는 불균등하게 공유되며, 산소 원자는 수소 원자보다 전자와 더 많은 시간을 보냅니다. 전자는 산소 원자와 더 많은 시간을 보내기 때문에 부분적으로 음전하를 띤다.
비극성 공유 결합의 예
비극성 분자는 물에 잘 녹지 않습니다. 비극성 물질은 쌍극자가 없는 물질로, 분자 구조에서 전자가 공평하게 분포되어 있음을 의미합니다. 예로는 이산화탄소, 식물성 기름, 석유 제품이 있습니다.
비극성 공유 결합의 예는 두 수소 원자가 전자를 동등하게 공유하기 때문에 두 수소 원자 사이의 결합입니다. 비극성 공유 결합의 또 다른 예는 두 염소 원자가 전자를 동등하게 공유하기 때문에 두 염소 원자 사이의 결합입니다.
공유 결합 - 기억해야 할 7가지
공유 결합에 대해 방금 배운 내용을 기억하는 데 도움이 되는 몇 가지 핵심 사항은 다음과 같습니다.
- 원자가와 공유 결합은 원자를 연결하여 분자를 만듭니다.
- 원자는 공유 결합, 이온 결합 및 금속 결합의 세 가지 주요 방법으로 결합할 수 있습니다.
- 공유 결합이라는 용어는 하나 이상의 전자 쌍을 공유하여 생성되는 화합물의 결합을 설명합니다.
- 원자 사이에서 전자가 이동하는 이온 결합은 외부 껍질에 몇 개의 전자만 있는 원자가 외부 껍질에서 몇 개 빠진 원자에 전자를 줄 때 발생합니다.
- 금속 결합에서 엄청난 수의 원자가 전자를 잃습니다. 그들은 '자유'전자와 양의 핵 사이의 인력에 의해 격자로 함께 고정됩니다.
- 전자를 잃는 원자는 양전하를 띤다. 전자를 얻은 원자는 음전하를 띠게 되므로 두 원자는 반대의 전기적 인력에 의해 함께 당겨집니다.
- 음전하를 띠기 때문에 공유 전자는 관련된 두 원자의 양의 핵에 동등하게 끌립니다. 원자는 각 핵과 공유 전자 사이의 인력에 의해 함께 유지됩니다.