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스터디 | study |
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| 이온결합,공유결합,금속결합,분자결합 등 각 결합에 쓰이는힘 |
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| 글쓴이 : 자유전자 고유ID : 자유전자
날짜 : 00-00-00 00:00
조회 : 8111
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원자들이 결합을 이루게 되는 원인은 간단히 말하자면,
원자의 가장 바깥쪽 전자껍질의 전자배치가 8개(수소, 헬륨은 2개)가 되는 것이 에너지적으로 가장 안정하게 되는데(옥텟규칙), 금속은 보통 가장 바깥쪽 전자가 1-3개이고, 비금속은 4-7개라서 금속은 가장 바깥쪽 전자껍질의 전자를 버려서 전자배치가 8개가 되는 옥텟이 되려하고 비금속은 전자를 얻어서 8개의 전자를 가지는 옥텟을 이루려는 경향이 있기때문에 이온결합, 공유결합, 금속결합이 나타난다고 생각하시면 쉽습니다.
이온결합은 전자를 버리려는 금속원자와 전자를 얻으려는 비금속의 결합,
공유결합은 전자를 빼앗으려고만 하는 비금속끼리의 결합(힘이 비슷해서 빼앗지는 못하고 공유를 하게 됩니다),
금속결합은 전자를 버리려는 금속끼리 있을 때, 버려진 자유전자들의 음전하와 남은 금속의 양이온들간의 정전기적 인력에 의해 결합되는 것입니다.
질문에 대한 답변을 하자면,
첫째, 분자결합은 없습니다. 분자는 공유결합에 의해 이루어지며 분자가 모여서 분자결정이 될 때 작용하는 힘이 분자간의 인력입니다. 분자간의 인력은 보통 이중극자사이의 힘, 분산력(반데르발스힘), 수소결합력으로 나눕니다.
둘째, 공유결합은 보통 전자를 끌어당기는 성질이 강한 비금속원소끼리의 결합에서 보이며 이온결합과 달리 완전히 전자를 빼앗지 못하고 전자를 서로 공유함으로써 안정을 이루는 형태입니다.
(이 때 원자간의 거리가 멀면 서로 끌어당기고 너무 가까우면 전자구름의 반발이 일어나므로 공유전자쌍의 공유로 인해 원자간의 위치에너지가 가장 낮아지는 지점에서 결합이 이루어집니다. 이러한 위치에너지 곡선은 이온결합에서도 비슷하게 나타납니다.)
금속결합은 다수의 자유전자와 자유전자를 잃고 양이온이 된 금속이온들 간의 정전기적 인력으로 결합이 이루어집니다. 양이온들이 자유전자들의 바다에 떠있는 배같이 보인다고, 전자바다모형이라고 합니다.
셋째, 이온결합은 전자를 잃고 양전하를 띠게된 양이온과 전자를 얻어 음전하를 띤 음이온의 정전기적 인력으로 결합이 이루어집니다.
정전기적 인력은 쿨롱의 힘이라고도 하며, 쿨롱의 법칙에 의해 거리의 제곱에 반비례하고 전하의 곱에 비례하는 힘입니다.
넷째, 수소결합은 수소원자와 전기음성도가 크면서 크기가 작은 F, O, N등의 원자사이에서 이루어지는 결합이며, 이때 작용하는 힘인 수소결합력은 전기음성도가 큰 원자가 수소의 전자를 끌어당기는 이중극자사이의 힘의 특별한 형태입니다. 수소의 크기가 작고 전기음성도가 가장 큰 원자들이라 핵간거리가 가깝고 그 인력도 일반적인 이중극자사이의 힘보다도 훨씬 더 큽니다. 그러나 공유결합력보다는 훨씬 약합니다. 분자간의 힘인 이중극자사이의 힘, 분산력, 수소결합력은 모두 다 공유결합력보다 무척 약합니다.
참고로 이중극자사이의 힘과 분산력도 보충설명을 덧붙입니다.
분자내부에 전자분포가 비대칭이 되어서 양극과 음극이 생길경우 이중극자(쌍극자)가 있다고 하며, 이런 분자를 극성분자, 전자분포가 대칭적이어서 이중극자가 생기지 않으면 무극성분자라고 합니다.
이중극자사이의 힘에는 두 종류가 있는데, 첫째는 이 이중극자의 부분적인 전하(q<1)에 의해 한 분자의 양극과 다른 분자의 음극사이의 정전기적 인력으로 결합되는 것입니다.
둘째는 한 분자만 이중극자가 있는 극성분자이고 또 다른 분자가 이중극자가 없는 무극성분자일 경우 극성분자의 이중극자중 양극부분에 의해 순간적으로 무극성분자의 전자들이 쏠리면 음극과 양극으로 나누어집니다. 이것을 유발이중극자라고 합니다. 이 경우도 이중극자사이의 힘이라고 부릅니다.
분산력은 무극성분자의 경우 전자들이 돌아다니다가 순간적으로 한 곳에 전자들이 쏠리는 경우가 있고, 이럴 경우에 전자들의 쏠림에 의해 순간적으로 이중극자가 생길 수 있습니다. 이로인해 옆에 있던 다른 무극성분자가 유발이중극자가 생기고 그것이 계속 생기고 소멸되고가 반복되면서 역시 정전기적 인력으로 결합이 되는 것인데, 이중극자는 계속 존재하고 유발이중극자는 순간적으로 생겼다가 없어지므로 비슷한 크기의 분자라면 이중극자사이의 힘이 분산력보다도 훨씬 큽니다.
분자간의 힘을 비교하면 비슷한 분자크기에서 수소결합력>이중극자사이의 힘>분산력이지만, 무극성분자의 크기가 아주 크면(전자수가 훨씬 많으면) 작은 극성분자보다도 녹는점과 끓는점이 더 높아질 수도 있습니다.
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