3-1-2. 공유 결합
1. 공유 결합이란?/2. 공유 결합이 생기는 과정
공유 결합과 관련한 문제는 해마다 출제되는 곳으로서
여러분들은 반드시 분자 모양과
극성 분자냐 무극성 분자냐를 따지는 방법을
정확하게 알아두어야 합니다.
1. 공유 결합이란?
비금속 원자들은 전자를 서로 받아들이려고 치열하게 경쟁합니다.
따라서 전자를 내주려고 하는 금속을 만나면 '얼씨구나 '하고
전자를 받아먹고 음이온이 됨으로써
금속 양이온과 이온 결합을 한다는 것은 이미 앞에서 공부했죠?
이제 비금속끼리 만났을 때는 어떻게 되는가 살펴봅니다.
비금속끼리는 서로 전자를 차지하려 하기 때문에 타협하여
전자를 어느 한쪽이 일방적으로 차지하지 않고
공동 소유하게 되는데, 이 결과 공유 결합이 생깁니다.
비금속이 만나면
옥텟을 이루기 위해 전자쌍을 공유하는데,
(가장 바깥 전자가 비활성 기체와 같이 8개-K껍질이 가장 바깥 껍질이면 2개)
예를 들면 산소는 가장 바깥 전자가 6개이므로 전자 2개를 받아들이려 하고,
플루오르는 가장 바깥 전자가 7개이므로 전자 1개를 받아들이려 합니다.
=>가장 바깥 전자 합계가 8개
비금속 원자들이 전자쌍을 공유하여 옥텟을 이루면
안정화하여 에너지를 방출하게 되는데,
이 에너지를 원자 간 결합 에너지라 합니다.
위 그림은 수소 원자가 무한히 멀리 떨어져 있을 때
갖는 위치 에너지를 0 으로 잡고,
공유 결합을 하기 위해서
점점 두 원자가 다가올수록 위치 에너지가 낮아져서,
(b) 위치에 이르렀을 때
위치 에너지가 최소로 되어 가장 안정하게 됩니다.
땅에 구덩이를 팠다고 생각해 보자.
이 구덩이의 단면이 그림의 파랑색 모양으로 생겼다면,
(c) 위치에 공을 놓았을 때 지구가 공을 끌어당기니까
(b) 쪽으로 내려가겠지?
왜냐하면 그게 좀더 안정-위치 에너지가 낮다-하니까.
원래 인력(引力)은 잡아당기는 힘이니까
더 가까워지려는 성질이 있는 거잖아!!
만일 (a) 위치에 공이 있다면 역시 (b) 위치로 갈 것이다.
위 그림을 반응식으로 나타내면,
2H(g) ---> H2(g) + 104 kcal
수소 원자의 위치 에너지가 0 kcal이고,
수소 분자의 위치 에너지가 -104 kcal이므로
수소 분자 1mol 이 생길 때 104 kcal를 방출하게 됩니다.
이것을 결합 에너지라 하죠.
또한 (b) 위치에서 핵 간 거리를 공유 결합 길이라고 부르며,
공유 결합 반지름은 이것의 절반으로 정의합니다.
위 그림에서 수소의 공유 반지름은 0.74/2=0.37이 됩니다.