공유 화학 결합. 공유 결합: 극성, 비극성, 출현 메커니즘

그리고 2전자 3중심 통신입니다.

M. Born 파동 함수의 통계적 해석을 고려하면 결합 전자를 찾을 확률 밀도는 분자 핵 사이의 공간에 집중됩니다 (그림 1). 전자쌍 반발 이론은 이들 쌍의 기하학적 차원을 고려합니다. 따라서 각 기간의 요소에는 전자쌍의 특정 평균 반경(Å)이 있습니다.

네온까지 요소의 경우 0.6; 아르곤까지의 원소는 0.75; 크립톤까지의 원소는 0.75, 크세논까지의 원소는 0.8입니다.

공유 결합의 특징

공유 결합의 특징적인 특성(방향성, 포화도, 극성, 분극성)은 화합물의 화학적 및 물리적 특성을 결정합니다.

연결 방향은 물질의 분자 구조와 분자의 기하학적 모양에 따라 결정됩니다.

두 결합 사이의 각도를 결합각이라고 합니다.

포화도는 제한된 수의 공유 결합을 형성하는 원자의 능력입니다. 원자에 의해 형성된 결합의 수는 외부 원자 궤도의 수에 의해 제한됩니다.

결합의 극성은 원자의 전기 음성도 차이로 인해 전자 밀도의 고르지 않은 분포로 인해 발생합니다.

이를 바탕으로 공유 결합은 비극성과 극성으로 나누어집니다 (비극성 - 이원자 분자는 동일한 원자 (H 2, Cl 2, N 2)로 구성되며 각 원자의 전자 구름은 이들 원자에 대해 대칭으로 분포됩니다 ; 극성 - 이원자 분자는 서로 다른 화학 원소의 원자로 구성되며 일반 전자 구름은 원자 중 하나로 이동하여 분자의 전하 분포에 비대칭을 형성하여 분자의 쌍극자 모멘트를 생성합니다.

결합의 분극성은 다른 반응 입자의 전기장을 포함하여 외부 전기장의 영향으로 결합 전자의 변위로 표현됩니다. 분극성은 전자 이동도에 의해 결정됩니다. 공유 결합의 극성 및 분극성은 극성 시약에 대한 분자의 반응성을 결정합니다.

그러나 두 번이나 노벨상을 받은 L. 폴링(L. Pauling)은 “일부 분자에는 공통쌍이 아닌 전자 1~3개로 인해 공유 결합이 존재한다”고 지적했습니다. 1전자 화학 결합은 분자 수소 이온 H 2 +에서 실현됩니다.

분자 수소 이온 H2+는 2개의 양성자와 1개의 전자를 포함합니다. 분자 시스템의 단일 전자는 두 양성자의 정전기적 반발력을 보상하고 이들을 1.06 Å(H 2+ 화학 결합의 길이) 거리에 유지합니다. 분자 시스템의 전자 구름의 전자 밀도 중심은 보어 반경 α 0 = 0.53 A에서 두 양성자로부터 등거리에 있으며 분자 수소 이온 H 2 + 의 대칭 중심입니다.

용어의 역사

공유결합이라는 용어는 1919년 노벨상 수상자인 어빙 랭뮤어(Irving Langmuir)에 의해 처음 만들어졌습니다. 전자가 자유로이 존재하는 금속결합이나 원자 중 하나가 전자를 포기하고 양이온이 되는 이온결합과는 달리, 전자를 공유함으로써 이루어지는 화학결합을 일컫는 용어이다. 다른 원자는 전자를 받아들여 음이온이 되었습니다.

교육 커뮤니케이션

공유 결합은 두 원자 사이에 공유되는 한 쌍의 전자에 의해 형성되며, 이러한 전자는 각 원자에서 하나씩 두 개의 안정적인 궤도를 차지해야 합니다.

A + + B → A: B

사회화의 결과로 전자는 채워진 에너지 수준을 형성합니다. 이 수준의 총 에너지가 초기 상태보다 작으면 결합이 형성됩니다(에너지 차이는 결합 에너지에 지나지 않습니다).

분자 궤도 이론에 따르면, 두 개의 원자 궤도가 중첩되면 가장 간단한 경우 두 개의 분자 궤도(MO)가 형성됩니다. MO 연결그리고 결속방지(풀림) MO. 공유 전자는 낮은 에너지 결합 MO에 위치합니다.

원자 재결합 중 결합 형성

그러나 원자간 상호작용의 메커니즘은 오랫동안 알려지지 않았습니다. 1930년에야 F. London은 순간 쌍극자와 유도(유도) 쌍극자 사이의 상호 작용인 분산 인력의 개념을 도입했습니다. 현재, 원자와 분자의 변동하는 전기 쌍극자 사이의 상호 작용에 의해 발생하는 인력을 "런던 힘"이라고 합니다.

이러한 상호 작용의 에너지는 전자 분극도 α의 제곱에 정비례하고 두 원자 또는 분자 사이의 거리의 6승에 반비례합니다.

기증자-수용자 메커니즘에 의한 결합 형성

이전 섹션에서 설명된 공유 결합 형성의 균질 메커니즘 외에도 이종 메커니즘(수소화물 이온이라고 불리는 반대 하전 이온(H + 양성자 및 음이온 수소 이온 H)의 상호 작용)이 있습니다.

H + + H - → H 2

이온이 접근함에 따라 수소화물이온의 2전자구름(전자쌍)은 양성자에게 끌려가 궁극적으로 두 수소핵에 공통이 되는, 즉 결합전자쌍으로 변한다. 전자쌍을 제공하는 입자를 도너(donor)라고 하고, 이 전자쌍을 받는 입자를 수용체(acceptor)라고 합니다. 이러한 공유 결합 형성 메커니즘을 기증자-수용자라고 합니다.

H + + H 2 O → H 3 O +

양성자는 물 분자의 고독 전자쌍을 공격하여 산 수용액에 존재하는 안정적인 양이온을 형성합니다.

마찬가지로, 암모니아 분자에 양성자가 첨가되어 복잡한 암모늄 양이온을 형성합니다.

NH 3 + H + → NH 4 +

이런 방식으로(공유 결합 형성의 공여체-수용체 메커니즘에 따라) 암모늄, 옥소늄, 포스포늄, 설포늄 및 기타 화합물을 포함하는 다양한 종류의 오늄 화합물이 얻어집니다.

수소 분자는 양성자와 접촉하면 분자 수소 이온 H 3 +가 형성되는 전자쌍의 기증자 역할을 할 수 있습니다.

H 2 + H + → H 3 +

분자 수소 이온 H 3 +의 결합 전자쌍은 동시에 3개의 양성자에 속합니다.

공유결합의 종류

공유 화학 결합에는 세 가지 유형이 있으며 형성 메커니즘이 다릅니다.

1. 단순 공유 결합. 형성을 위해 각 원자는 하나의 짝을 이루지 않은 전자를 제공합니다. 단순 공유 결합이 형성되면 원자의 형식 전하는 변하지 않습니다.

단순 공유 결합을 형성하는 원자가 동일하다면, 결합을 형성하는 원자가 공유 전자쌍을 동일하게 소유하므로 분자 내 원자의 실제 전하도 동일합니다. 이 연결을 비극성 공유 결합. 단순한 물질은 2, 2, 2와 같은 연결을 갖습니다. 그러나 동일한 유형의 비금속만이 공유 비극성 결합을 형성할 수 있는 것은 아닙니다. 전기음성도가 동일하게 중요한 비금속 원소도 공유 비극성 결합을 형성할 수 있습니다. 예를 들어 PH 3 분자에서는 수소의 EO가 인의 EO와 동일하기 때문에 결합은 공유 비극성 결합입니다.

원자가 다른 경우 공유 전자쌍의 소유 정도는 원자의 전기 음성도 차이에 따라 결정됩니다. 전기음성도가 더 큰 원자는 한 쌍의 결합 전자를 자신 쪽으로 더 강하게 끌어당기며, 실제 전하는 음수가 됩니다. 따라서 전기 음성도가 낮은 원자는 동일한 크기의 양전하를 얻습니다. 두 개의 서로 다른 비금속 사이에 화합물이 형성되면 이러한 화합물을 화합물이라고 합니다. 공유 극성 결합.

에틸렌 분자 C 2 H 4에는 이중 결합 CH 2 = CH 2가 있으며, 전자식은 H:C::C:H입니다. 모든 에틸렌 원자의 핵은 동일한 평면에 위치합니다. 각 탄소 원자의 세 개의 전자 구름은 동일한 평면에 있는 다른 원자와 세 개의 공유 결합을 형성합니다(그들 사이의 각도는 약 120°). 탄소 원자의 네 번째 원자가 전자 구름은 분자 평면 위와 아래에 위치합니다. 분자 평면 위와 아래에서 부분적으로 겹치는 두 탄소 원자의 전자 구름은 탄소 원자 사이에 두 번째 결합을 형성합니다. 탄소 원자 사이의 첫 번째 더 강한 공유 결합을 σ 결합이라고 합니다. 두 번째로 약한 공유 결합은 다음과 같습니다. π(\디스플레이스타일\pi)- 의사소통.

이온화 에너지(IE), PEI 및 안정한 분자의 구성(실제 값 및 비교)에 대한 데이터(자유 원자와 분자에 결합된 원자 모두)를 통해 공유 결합 메커니즘을 통해 원자가 분자를 형성하는 방법을 이해할 수 있습니다.

공유결합- (라틴어 "co"와 힘을 갖는 "vales"에서 유래)(동극성 결합), 두 원자에 속한 전자가 공유될 때 발생하는 두 원자 사이의 화학적 결합. 단순 가스 분자의 원자는 공유 결합으로 연결됩니다. 하나의 공유 전자쌍이 있는 결합을 단일 결합이라고 합니다. 이중결합과 삼중결합도 있습니다.

주어진 원자의 외부 껍질에 있는 전자 수와 핵의 전하를 알고 있는 경우 원자가 형성할 수 있는 공유 화학 결합 수를 결정하기 위해 규칙을 어떻게 사용할 수 있는지 알아보기 위해 몇 가지 예를 살펴보겠습니다. 핵의 전하와 외부 껍질의 전자 수는 실험적으로 결정되며 원소 표에 포함됩니다.

가능한 공유 결합 수 계산

예를 들어, 나트륨( 나),알류미늄 (알),인 (피),및 염소( 씨). 나트륨( 나)그리고 알루미늄( 알)외부 껍질에 각각 1개와 3개의 전자가 있으며, 첫 번째 규칙(공유 결합 형성 메커니즘의 경우 외부 껍질에 있는 전자 1개가 사용됨)에 따라 다음을 형성할 수 있습니다. (나)- 1 및 알루미늄( 알)- 공유결합 3개. 결합 형성 후 나트륨의 외부 껍질에 있는 전자 수( 나)그리고 알루미늄( 알)각각 2와 6과 같습니다. 즉, 이들 원자의 최대 수(8)보다 적습니다. 인( 피)및 염소( 씨)외부 껍질에는 각각 5개와 7개의 전자가 있으며 위에서 언급한 법칙 중 두 번째 법칙에 따라 5개와 7개의 공유 결합을 형성할 수 있습니다. 제4법칙인 공유 결합의 형성에 따라 이들 원자의 외부 껍질에 있는 전자 수는 1씩 증가합니다. 제6법칙에 따르면 공유 결합이 형성되면 외부 껍질에 있는 전자 수는 1씩 증가합니다. 결합된 원자의 수는 8개를 초과할 수 없습니다. 즉, 인( 피) 3개의 결합(8-5 = 3)만 형성할 수 있는 반면 염소( 씨)하나만 형성할 수 있습니다(8-7 = 1).

예:분석 결과, 특정 물질이 나트륨 원자로 구성되어 있음을 발견했습니다. (나)및 염소( 씨). 공유 결합 형성 메커니즘의 규칙성을 알면 나트륨 ( 나)은 1개의 공유 결합만 형성할 수 있습니다. 따라서 우리는 각 나트륨 원자 ( 나)염소 원자에 결합됨( 씨)이 물질의 공유 결합을 통해 이 물질은 원자의 분자로 구성되어 있음 NaCl. 이 분자의 구조식은 다음과 같습니다. Na-Cl.여기서 대시(-)는 공유 결합을 나타냅니다. 이 분자의 전자식은 다음과 같이 표시될 수 있습니다.
. .
Na:Cl:
. .
전자식에 따르면, 나트륨 원자의 외부 껍질( 나)다섯 NaCl 2개의 전자가 있고, 염소 원자의 바깥 껍질에는 ( 씨)전자가 8개 있어요. 이 공식에서 나트륨 원자 사이의 전자(점)( 나)그리고 염소 (Cl)전자를 결합하고 있습니다. 염소의 PEI( 씨) 13 eV와 같고 나트륨의 경우 (나) 5.14eV와 같으며, 결합 전자쌍이 원자에 훨씬 더 가깝습니다. Cl원자보다 나. 분자를 구성하는 원자의 이온화 에너지가 매우 다른 경우 형성된 결합은 다음과 같습니다. 극선공유결합.

또 다른 경우를 생각해 봅시다. 분석 결과, 특정 물질이 알루미늄 원자( 알)및 염소 원자( 씨). 알루미늄( 알)외부 껍질에는 3개의 전자가 있습니다. 따라서 3개의 공유 화학 결합을 형성할 수 있습니다. 염소 (Cl), 이전 경우와 마찬가지로 1개의 결합만 형성할 수 있습니다. 이 물질은 다음과 같이 표시됩니다. AlCl3이고, 그 전자식은 다음과 같이 설명될 수 있다:

그림 3.1. 전자식AlCl 3

그 구조식은 다음과 같다:
Cl - Al - Cl
Cl

이 전자 공식은 다음을 보여줍니다. AlCl3염소 원자의 외부 껍질에 ( Cl) 8개의 전자가 있는 반면, 알루미늄 원자의 외부 껍질( 알)그 중 6개가 공유 결합 형성 메커니즘에 따라 두 결합 전자(각 원자에서 하나씩)가 결합된 원자의 외부 껍질로 이동합니다.

다중 공유 결합

외부 껍질에 하나 이상의 전자를 가진 원자는 하나가 아닌 여러 개의 공유 결합을 서로 형성할 수 있습니다. 이러한 연결을 다중이라고 합니다(더 자주 배수) 연결. 그러한 결합의 예로는 질소 분자의 결합( N= N) 및 산소( O=O).

단일 원자가 결합하여 형성된 결합을 결합이라고 합니다. 동종 공유 결합, e원자가 다르면 결합이라고합니다. 이원자 공유 결합[그리스어 접두사 "homo"와 "hetero"는 각각 동일함과 다름을 의미합니다].

원자 쌍을 이루는 분자가 실제로 어떻게 생겼는지 상상해 봅시다. 쌍을 이루는 원자를 가진 가장 간단한 분자는 수소 분자입니다.

공유결합(원자 결합, 동극 결합) - 파라가런트 전자 구름의 중첩(사회화)에 의해 형성된 화학 결합. 통신을 제공하는 전자구름(전자)을 전자구름이라고 합니다. 공유 전자쌍.

공유 결합의 특징적인 특성(방향성, 포화도, 극성, 분극성)은 화합물의 화학적 및 물리적 특성을 결정합니다.

연결 방향은 물질의 분자 구조와 분자의 기하학적 모양에 따라 결정됩니다. 두 결합 사이의 각도를 결합각이라고 합니다.

포화도는 제한된 수의 공유 결합을 형성하는 원자의 능력입니다. 원자에 의해 형성된 결합의 수는 외부 원자 궤도의 수에 의해 제한됩니다.

결합의 극성은 원자의 전기 음성도 차이로 인해 전자 밀도의 고르지 않은 분포로 인해 발생합니다. 이를 바탕으로 공유 결합은 비극성과 극성으로 나누어집니다 (비극성 - 이원자 분자는 동일한 원자 (H 2, Cl 2, N 2)로 구성되며 각 원자의 전자 구름은 이들 원자에 대해 대칭으로 분포됩니다 ; 극성 - 이원자 분자는 서로 다른 화학 원소의 원자로 구성되며 일반 전자 구름은 원자 중 하나로 이동하여 분자의 전하 분포에 비대칭을 형성하여 분자의 쌍극자 모멘트를 생성합니다.

결합의 분극성은 다른 반응 입자의 전기장을 포함하여 외부 전기장의 영향으로 결합 전자의 변위로 표현됩니다. 분극성은 전자 이동도에 의해 결정됩니다. 공유 결합의 극성 및 분극성은 극성 시약에 대한 분자의 반응성을 결정합니다.

교육 커뮤니케이션

공유 결합은 두 원자 사이에 공유되는 한 쌍의 전자에 의해 형성되며, 이러한 전자는 각 원자에서 하나씩 두 개의 안정적인 궤도를 차지해야 합니다.

A + + B → A: B

H 2 분자의 원자(가장자리를 따라) 및 분자(중앙) 궤도를 전자로 채웁니다. 수직축은 에너지 레벨에 해당하고, 전자는 스핀을 반영하는 화살표로 표시됩니다.

공유결합의 종류

공유 화학 결합에는 세 가지 유형이 있으며 형성 메커니즘이 다릅니다.

· 단순 공유 결합을 형성하는 원자가 동일하다면, 결합을 형성하는 원자는 공유 전자쌍을 동일하게 소유하므로 분자 내 원자의 실제 전하도 동일합니다. 이 연결을 비극성 공유 결합. 단순한 물질에는 O 2, N 2, Cl 2와 같은 연결이 있습니다. 그러나 동일한 유형의 비금속만이 공유 비극성 결합을 형성할 수 있는 것은 아닙니다. 전기음성도가 동일하게 중요한 비금속 원소도 공유 비극성 결합을 형성할 수 있습니다. 예를 들어 PH 3 분자에서는 수소의 EO가 인의 EO와 동일하기 때문에 결합은 공유 비극성 결합입니다.

· 원자가 다른 경우 공유 전자쌍의 보유 정도는 원자의 전기 음성도의 차이에 따라 결정됩니다. 전기음성도가 더 큰 원자는 한 쌍의 결합 전자를 자신 쪽으로 더 강하게 끌어당기며, 실제 전하는 음수가 됩니다. 따라서 전기 음성도가 낮은 원자는 동일한 크기의 양전하를 얻습니다. 두 개의 서로 다른 비금속 사이에 화합물이 형성되면 이러한 화합물을 화합물이라고 합니다. 공유 극성 결합.

2. 기증자-수용자 채권. 이러한 유형의 공유 결합을 형성하기 위해 두 전자는 원자 중 하나에 의해 제공됩니다. 기증자. 결합 형성에 관여하는 두 번째 원자는 다음과 같습니다. 수용체. 생성된 분자에서 공여체의 형식 전하는 1만큼 증가하고 수용체의 형식 전하는 1만큼 감소합니다.

3. 반극성 연결. 이는 극성 기증자-수용자 결합으로 간주될 수 있습니다. 이러한 유형의 공유 결합은 비공유 전자쌍(질소, 인, 황, 할로겐 등)을 가진 원자와 짝을 이루지 않은 두 개의 전자(산소, 황)를 가진 원자 사이에 형성됩니다. 반극성 결합의 형성은 두 단계로 발생합니다.

1. 비공유 전자쌍을 가진 원자에서 짝을 이루지 않은 두 개의 전자를 가진 원자로 전자 하나가 이동합니다. 결과적으로, 고립 전자쌍을 가진 원자는 라디칼 양이온(짝을 이루지 않은 전자를 가진 양전하 입자)으로 변하고, 두 개의 짝을 이루지 않은 전자를 가진 원자는 라디칼 음이온(짝을 이루지 않은 전자를 가진 음전하 입자)으로 변합니다. .

2. 짝을 이루지 않은 전자의 공유(단순 공유 결합의 경우처럼).

반극성 결합이 형성되면 비공유 전자쌍을 가진 원자는 형식 전하를 1만큼 증가시키고, 짝을 이루지 않은 두 개의 전자를 가진 원자는 형식 전하를 1만큼 감소시킵니다.

σ 결합과 π 결합

시그마(σ)-, 파이(π)-결합은 다양한 화합물 분자의 공유 결합 유형에 대한 대략적인 설명입니다. σ-결합은 전자 구름의 밀도가 연결 축을 따라 최대라는 사실이 특징입니다. 원자의 핵. -결합이 형성되면 소위 전자 구름의 측면 중첩이 발생하고 전자 구름의 밀도는 σ-결합 평면 "위"와 "아래"에서 최대가 됩니다. 예를 들어 에틸렌, 아세틸렌, 벤젠을 생각해 보겠습니다.

에틸렌 분자 C 2 H 4에는 이중 결합 CH 2 = CH 2가 있으며, 전자식은 H:C::C:H입니다. 모든 에틸렌 원자의 핵은 동일한 평면에 위치합니다. 각 탄소 원자의 세 개의 전자 구름은 동일한 평면에 있는 다른 원자와 세 개의 공유 결합을 형성합니다(그들 사이의 각도는 약 120°). 탄소 원자의 네 번째 원자가 전자 구름은 분자 평면 위와 아래에 위치합니다. 분자 평면 위와 아래에서 부분적으로 겹치는 두 탄소 원자의 전자 구름은 탄소 원자 사이에 두 번째 결합을 형성합니다. 탄소 원자 사이의 첫 번째 더 강한 공유 결합을 σ 결합이라고 합니다. 두 번째로 덜 강한 공유 결합을 -결합이라고 합니다.

선형 아세틸렌 분자에서

N-S=S-N(N: S::: S: N)

탄소와 수소 원자 사이에는 σ 결합이 있고, 두 탄소 원자 사이에는 하나의 σ 결합이 있으며, 동일한 탄소 원자 사이에는 두 개의 σ 결합이 있습니다. 두 개의 -결합은 두 개의 서로 수직인 평면에서 σ-결합의 작용 영역 위에 위치합니다.

고리형 벤젠 분자 C 6 H 6 의 탄소 원자 6개는 모두 동일한 평면에 있습니다. 고리 평면의 탄소 원자 사이에는 σ 결합이 있습니다. 각 탄소 원자는 수소 원자와 동일한 결합을 가지고 있습니다. 이러한 결합을 만들기 위해 탄소 원자는 세 개의 전자를 소비합니다. 8자 모양의 탄소 원자의 4번째 원자가 전자 구름은 벤젠 분자 평면에 수직으로 위치합니다. 이러한 각 구름은 인접한 탄소 원자의 전자 구름과 동일하게 겹칩니다. 벤젠 분자에서는 세 개의 개별 결합이 형성되지 않고 모든 탄소 원자에 공통인 6개의 전자로 구성된 단일 전자 시스템이 형성됩니다. 벤젠 분자의 탄소 원자 사이의 결합은 정확히 동일합니다.

공유결합을 갖는 물질의 예

단순 공유 결합은 단순 가스(H 2, Cl 2 등)와 화합물(H 2 O, NH 3, CH 4, CO 2, HCl 등) 분자의 원자를 연결합니다. 공여체-수용체 결합을 갖는 화합물 - 암모늄 NH 4 +, 테트라플루오로붕산염 음이온 BF 4 - 등 반극성 결합을 갖는 화합물 - 아산화질소 N 2 O, O - -PCl 3 +.

공유 결합이 있는 결정은 유전체 또는 반도체입니다. 원자 결정(공유(원자) 결합으로 상호 연결된 원자)의 일반적인 예로는 다이아몬드, 게르마늄 및 실리콘이 있습니다.

금속과 탄소 사이의 공유 결합의 예를 들어 인간에게 알려진 유일한 물질은 비타민 B12로 알려진 시아노코발라민입니다.

이온 결합- 전기음성도의 큰 차이(폴링 척도로 > 1.5)를 갖는 원자 사이에 형성된 매우 강한 화학적 결합으로, 공통 전자쌍이 더 큰 전기음성도를 갖는 원자로 완전히 전달됩니다. 이는 반대로 하전된 물체로서 이온의 인력입니다. . 예를 들어 "이온성 정도"가 97%인 화합물 CsF가 있습니다. 예를 들어 염화나트륨(NaCl)을 사용하여 형성하는 방법을 고려해 보겠습니다. 나트륨과 염소 원자의 전자 배열은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다: 11 Na 1s2 2s2 2p 6 3s1; 17 Cl 1s2 2s2 2p6 3s2 3р5. 이들은 에너지 준위가 불완전한 원자입니다. 분명히, 그것들을 완성하려면 나트륨 원자가 7개를 얻는 것보다 1개의 전자를 포기하는 것이 더 쉽고, 염소 원자의 경우 7개를 포기하는 것보다 1개의 전자를 얻는 것이 더 쉽습니다. 화학적 상호작용 중에 나트륨 원자는 전자 하나를 완전히 포기하고 염소 원자는 이를 받아들입니다. 도식적으로는 다음과 같이 쓸 수 있습니다. Na. - l e -> Na+ 나트륨 이온, 두 번째 에너지 준위로 인해 안정적인 8개 전자 1s2 2s2 2p6 껍질. :Cl + 1е --> .Cl - 염소 이온, 안정적인 8개 전자 껍질. Na+ 이온과 Cl- 이온 사이에 정전기적 인력이 발생하여 화합물이 형성됩니다. 이온 결합은 극성 공유 결합의 극성화의 극단적인 경우입니다. 일반적인 금속과 비금속 사이에 형성됩니다. 이 경우 금속의 전자가 비금속으로 완전히 이동합니다. 이온이 형성됩니다.

전기음성도 차이가 매우 큰(폴링에 따르면 EO > 1.7) 원자 사이에 화학 결합이 형성되면 공통 전자쌍은 EO가 더 높은 원자로 완전히 이동됩니다. 그 결과 반대 전하를 띤 이온의 화합물이 형성됩니다.

생성된 이온 사이에 정전기적 인력이 발생하는데, 이를 이온 결합이라고 합니다. 아니면 오히려 이런 모습이 편하다. 실제로, 순수한 형태의 원자 사이의 이온 결합은 어느 곳에서도 또는 거의 어디에도 실현되지 않습니다. 실제로 결합은 부분적으로는 이온성이며 부분적으로는 공유결합입니다. 동시에 복잡한 분자 이온의 결합은 종종 순수한 이온으로 간주될 수 있습니다. 이온 결합과 다른 유형의 화학 결합 사이의 가장 중요한 차이점은 방향성이 없고 포화되지 않는다는 점입니다. 이것이 이온 결합으로 인해 형성된 결정이 해당 이온의 다양한 밀도 패킹 쪽으로 끌리는 이유입니다.

형질이러한 화합물은 극성 용매(물, 산 등)에 대한 용해도가 좋습니다. 이는 분자의 하전된 부분으로 인해 발생합니다. 이 경우, 용매의 쌍극자는 분자의 전하를 띤 말단에 끌리고, 브라운 운동의 결과로 물질의 분자를 조각으로 "찢고" 둘러싸서 다시 연결되는 것을 방지합니다. 결과는 용매 쌍극자로 둘러싸인 이온입니다.

이러한 화합물이 용해되면 일반적으로 에너지가 방출됩니다. 왜냐하면 형성된 용매-이온 결합의 총 에너지가 음이온-양이온 결합의 에너지보다 크기 때문입니다. 예외는 용해될 때 열을 흡수하는(용액이 냉각되는) 많은 질산 염(질산염)입니다. 후자의 사실은 물리화학에서 고려되는 법칙에 기초하여 설명된다.

화학 물질이 개별적이고 관련되지 않은 화학 원소의 원자로 구성되는 경우는 극히 드뭅니다. 정상적인 조건에서는 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논 및 라돈과 같은 희가스라고 불리는 소수의 가스만이 이 구조를 갖습니다. 대부분의 경우 화학 물질은 고립된 원자로 구성되지 않고 다양한 그룹으로 결합되어 있습니다. 이러한 원자 결합에는 몇 개, 수백, 수천 개 또는 그 이상의 원자가 있을 수 있습니다. 그러한 그룹에서 이러한 원자를 유지하는 힘을 화학 결합.

즉, 화학 결합은 개별 원자를 더 복잡한 구조(분자, 이온, 라디칼, 결정 등)로 연결하는 상호 작용이라고 말할 수 있습니다.

화학 결합이 형성되는 이유는 더 복잡한 구조의 에너지가 이를 형성하는 개별 원자의 총 에너지보다 적기 때문입니다.

따라서 특히 원자 X와 Y의 상호 작용으로 분자 XY가 생성된다면 이는 이 물질의 분자의 내부 에너지가 물질이 형성된 개별 원자의 내부 에너지보다 낮다는 것을 의미합니다.

전자(XY)< E(X) + E(Y)

이러한 이유로 개별 원자 사이에 화학 결합이 형성되면 에너지가 방출됩니다.

핵과의 결합 에너지가 가장 낮은 외부 전자층의 전자라고 합니다. 원자가. 예를 들어, 붕소에서는 2차 에너지 준위의 전자입니다(2개당 전자 2개). 에스-궤도와 1x2 피-궤도:

화학 결합이 형성되면 각 원자는 희가스 원자의 전자 배열을 얻는 경향이 있습니다. 외부 전자층에는 8개의 전자가 있습니다(첫 번째 기간의 요소의 경우 2개). 이러한 현상을 옥텟 규칙이라고 합니다.

초기에 단일 원자가 원자가 전자의 일부를 다른 원자와 공유하면 원자가 희가스의 전자 구성을 달성하는 것이 가능합니다. 이 경우 공통 전자쌍이 형성됩니다.

전자 공유 정도에 따라 공유 결합, 이온 결합, 금속 결합을 구분할 수 있습니다.

공유결합

공유 결합은 비금속 원소의 원자 사이에서 가장 자주 발생합니다. 공유 결합을 형성하는 비금속 원자가 서로 다른 화학 원소에 속하면 이러한 결합을 극성 공유 결합이라고 합니다. 이 이름이 붙은 이유는 서로 다른 원소의 원자가 공통 전자쌍을 끌어당기는 능력도 다르기 때문입니다. 분명히 이것은 공통 전자쌍이 원자 중 하나를 향해 변위되고 그 결과 부분적인 음전하가 형성됩니다. 차례로, 다른 원자에 부분적인 양전하가 형성됩니다. 예를 들어, 염화수소 분자에서 전자쌍은 수소 원자에서 염소 원자로 이동합니다.

극성 공유 결합을 갖는 물질의 예:

CCl4, H2S, CO2, NH3, SiO2 등

동일한 화학 원소의 비금속 원자 사이에는 공유 비극성 결합이 형성됩니다. 원자가 동일하기 때문에 공유 전자를 끌어당기는 능력도 동일합니다. 이와 관련하여 전자쌍의 변위는 관찰되지 않습니다.

두 원자가 공통 전자쌍을 형성하기 위해 전자를 제공할 때 공유 결합을 형성하는 위의 메커니즘을 교환이라고 합니다.

기증자-수용자 메커니즘도 있습니다.

공여체-수용체 메커니즘에 의해 공유 결합이 형성되면 한 원자의 채워진 궤도(두 개의 전자 포함)와 다른 원자의 빈 궤도로 인해 공유 전자쌍이 형성됩니다. 비공유 전자쌍을 제공하는 원자를 공여체(donor)라고 하고, 빈 궤도를 갖는 원자를 수용체(acceptor)라고 합니다. N, O, P, S와 같이 전자쌍을 가진 원자는 전자쌍의 기증자 역할을 합니다.

예를 들어, 공여체-수용체 메커니즘에 따르면 네 번째 공유 N-H 결합은 암모늄 양이온 NH 4 +에서 형성됩니다.

극성 외에도 공유 결합은 에너지를 특징으로 합니다. 결합 에너지는 원자 사이의 결합을 끊는 데 필요한 최소 에너지입니다.

결합 에너지는 결합된 원자의 반경이 증가함에 따라 감소합니다. 원자 반지름이 하위 그룹으로 갈수록 증가한다는 것을 알고 있으므로, 예를 들어 할로겐-수소 결합의 강도가 계열적으로 증가한다는 결론을 내릴 수 있습니다.

안녕< HBr < HCl < HF

또한 결합 에너지는 다중성에 따라 달라집니다. 결합 다중성이 클수록 에너지도 커집니다. 결합 다중도는 두 원자 사이의 공유 전자쌍 수를 나타냅니다.

이온 결합

이온 결합은 극성 공유 결합의 극단적인 경우로 간주될 수 있습니다. 공유 극성 결합에서 공통 전자쌍이 원자 쌍 중 하나로 부분적으로 이동하면 이온 결합에서는 원자 중 하나에 거의 완전히 "주어집니다". 전자를 주는 원자는 양전하를 띠고 양이온, 그리고 그로부터 전자를 빼앗은 원자는 음전하를 획득하여 다음과 같이 됩니다. 음이온.

따라서 이온 결합은 양이온과 음이온의 정전기적 인력에 의해 형성된 결합입니다.

이러한 유형의 결합의 형성은 일반적인 금속 원자와 비금속 원자의 상호 작용 중에 일반적입니다.

예를 들어, 불화칼륨. 칼륨 양이온은 중성 원자에서 전자 1개를 제거하여 형성되고, 불소 이온은 불소 원자에 전자 1개를 추가하여 형성됩니다.

생성된 이온 사이에 정전기적 인력이 발생하여 이온 화합물이 형성됩니다.

화학 결합이 형성되면 나트륨 원자의 전자가 염소 원자로 전달되고 반대 전하를 띤 이온이 형성되어 완전한 외부 에너지 준위를 갖습니다.

금속 원자의 전자는 완전히 분리되지 않고 공유 결합처럼 염소 원자쪽으로만 이동한다는 것이 확립되었습니다.

금속 원자를 포함하는 대부분의 이성분 화합물은 이온성입니다. 예를 들어 산화물, 할로겐화물, 황화물, 질화물이 있습니다.

이온 결합은 단순 양이온과 단순 음이온(F -, Cl -, S 2-) 사이뿐만 아니라 단순 양이온과 복합 음이온(NO 3 -, SO 4 2-, PO 4 3-, OH -) 사이에서도 발생합니다. 따라서 이온성 화합물에는 염과 염기(Na 2 SO 4, Cu(NO 3) 2, (NH 4) 2 SO 4), Ca(OH) 2, NaOH)가 포함됩니다.

금속 연결

이러한 유형의 결합은 금속에서 형성됩니다.

모든 금속의 원자는 외부 전자층에 원자핵과의 결합 에너지가 낮은 전자를 가지고 있습니다. 대부분의 금속에서 외부 전자를 잃는 과정은 에너지적으로 유리합니다.

핵과의 약한 상호작용으로 인해 금속 내의 전자는 이동성이 매우 높으며 각 금속 결정에서는 다음과 같은 과정이 지속적으로 발생합니다.

М 0 — ne − = M n + ,

여기서 M 0 은 중성 금속 원자이고 M n + 동일한 금속의 양이온입니다. 아래 그림은 진행되는 프로세스를 보여줍니다.

즉, 전자는 금속 결정을 가로질러 "돌진"하여 하나의 금속 원자에서 분리되어 양이온을 형성하고 다른 양이온과 결합하여 중성 원자를 형성합니다. 이 현상을 '전자풍'이라 하고, 비금속 원자의 결정에 자유전자가 모이는 것을 '전자가스'라고 불렀습니다. 금속 원자 사이의 이러한 유형의 상호 작용을 금속 결합이라고 합니다.

수소결합

물질의 수소 원자가 전기 음성도가 높은 원소(질소, 산소 또는 불소)와 결합하면 해당 물질은 수소 결합이라는 현상이 특징입니다.

수소 원자는 전기 음성 원자에 결합되어 있기 때문에 수소 원자에는 부분적인 양전하가 형성되고, 전기 음성 원소의 원자에는 부분적인 음전하가 형성됩니다. 이와 관련하여, 한 분자의 부분적으로 양전하를 띤 수소 원자와 다른 분자의 전기 음성 원자 사이에 정전기적 인력이 가능해집니다. 예를 들어, 물 분자에서는 수소 결합이 관찰됩니다.

물의 비정상적으로 높은 녹는점을 설명하는 것은 수소 결합입니다. 물 외에도 불화수소, 암모니아, 산소 함유 산, 페놀, 알코올 및 아민과 같은 물질에서도 강한 수소 결합이 형성됩니다.

화학적 기본 입자는 특별한 관계 형성을 통해 서로 연결되는 경향이 있습니다. 그들은 극성과 비극성입니다. 그들 각각은 특정한 형성 메커니즘과 발생 조건을 가지고 있습니다.

이게 뭔가요

공유 결합은 발생하는 형성입니다. 비금속 특성을 지닌 요소의 경우. 접두사 "ko"가 있으면 서로 다른 원소의 원자 전자가 공동으로 참여한다는 것을 나타냅니다.

"가"라는 개념은 특정 강도의 존재를 의미합니다. 그러한 관계의 출현은 "쌍"을 갖지 않는 원자 전자의 사회화를 통해 발생합니다.

이러한 화학 결합은 상호 작용하는 두 입자 모두에 공통적으로 나타나는 전자의 "돼지 저금통"의 출현으로 인해 발생합니다. 전자 쌍의 출현은 전자 궤도의 중첩으로 인해 발생합니다. 이러한 유형의 상호 작용은 전자 구름 사이에서 발생합니다. 두 요소 모두.

중요한!한 쌍의 오비탈이 결합할 때 공유 결합이 발생합니다.

다음과 같은 물질 설명된 구조이다:

수많은 가스;
알코올;
탄수화물;
단백질;
유기산.

공유 화학 결합은 단순 물질이나 복합 화합물에서 공개 전자쌍이 형성되어 형성됩니다. 그런 일이 일어난다 극성 및 비극성.

화학 결합의 성격을 결정하는 방법은 무엇입니까? 이렇게하려면 다음을 살펴 봐야합니다. 입자의 원자 성분, 수식에 존재합니다.

설명된 유형의 화학 결합은 비금속 특성이 우세한 요소 사이에서만 형성됩니다.

화합물이 동일하거나 다른 비금속 원자를 포함하는 경우, 이들 사이에 발생하는 관계는 "공유"입니다.

화합물에 금속과 비금속이 동시에 존재할 때 관계가 형성된다고 합니다.

"극"이 있는 구조

공유 극성 결합은 서로 다른 성질의 비금속 원자를 서로 연결합니다. 원자일 수 있습니다.

인 및;
염소와;
암모니아.

이러한 물질에 대한 또 다른 정의가 있습니다. 이 "체인"이 비금속 사이에 형성된다는 것을 암시합니다. 전기 음성도 지수가 다릅니다.두 경우 모두 이러한 관계가 발생한 다양한 화학 원소-원자가 "강조"됩니다.

극성 공유 결합을 갖는 물질의 공식은 다음과 같습니다.

아니요 그리고 다른 많은 사람들.

정상적인 조건에서 제시된 화합물은 액체 또는 기체집계 상태. 루이스 공식은 원자핵 결합 메커니즘을 보다 정확하게 이해하는 데 도움이 됩니다.

어떻게 나타나는지

전기 음성도 값이 다른 원자 입자에 대한 공유 결합 형성 메커니즘은 전자 특성의 전체 밀도 형성으로 귀결됩니다.

일반적으로 전기음성도가 가장 높은 원소로 이동합니다. 특수 테이블을 사용하여 결정할 수 있습니다.

전기 음성도 값이 더 높은 요소를 향한 공통 "전자 쌍"의 변위로 인해 부분적으로 음전하가 형성됩니다.

따라서 다른 요소는 부분적인 양전하를 받게 됩니다. 결과적으로 서로 다른 두 개의 극으로 연결이 형성됩니다.

종종 극성 관계를 형성할 때 수용체 메커니즘 또는 기증자-수용체 메커니즘이 사용됩니다. 이 메커니즘에 의해 형성되는 물질의 예로는 암모니아 분자가 있습니다. 그 안에 질소에는 자유 궤도가 부여되고 수소에는 자유 전자가 부여됩니다. 형성되는 공유 전자쌍은 주어진 질소 궤도를 차지하며, 그 결과 한 원소는 기증자가 되고 다른 원소는 수용체가 됩니다.

설명된 메커니즘 공유결합 형성는 상호 작용의 한 유형으로서 극성 결합을 갖는 모든 화합물에 일반적이지 않습니다. 예로는 유기 물질과 무기 물질이 있습니다.

비극성 구조에 대하여

공유 비극성 결합은 다음과 같은 비금속 특성을 지닌 요소를 연결합니다. 전기 음성도 값이 동일합니다.즉, 공유 비극성 결합을 갖는 물질은 다양한 양의 동일한 비금속으로 구성된 화합물입니다.

공유 비극성 결합을 갖는 물질의 공식:

이 범주에 속하는 화합물의 예는 다음과 같습니다. 단순한 구조의 물질. 이러한 유형의 상호작용 형성에는 다른 비금속 상호작용과 마찬가지로 "가장 바깥쪽" 전자가 포함됩니다.

일부 문헌에서는 이를 원자가(valence)라고 합니다. By는 외부 껍질을 완성하는 데 필요한 전자 수를 나타냅니다. 원자는 음전하를 띤 입자를 주거나 받을 수 있습니다.

설명된 관계는 2전자 또는 2중심 사슬의 범주에 속합니다. 이 경우 전자쌍이 일반적인 지위를 차지하고 있다요소의 두 궤도 사이. 구조식에서 전자쌍은 가로 막대 또는 "-"로 표시됩니다. 각 선은 분자의 공유 전자쌍 수를 나타냅니다.

이러한 유형의 관계를 갖는 물질을 분해하려면 최대량의 에너지를 소비해야 하므로 이러한 물질은 강도 척도에서 가장 강한 물질 중 하나입니다.

주목!이 범주에는 자연에서 가장 강한 화합물 중 하나인 다이아몬드가 포함됩니다.

어떻게 나타나는지

기증자-수용자 메커니즘에 따르면 비극성 결합은 실제로 연결되어 있지 않습니다. 공유 비극성 결합은 전자쌍을 공유하여 형성된 구조입니다. 이 쌍은 두 원자에 동일하게 속합니다. 다중 연결 루이스 공식분자 내 원자 연결 메커니즘에 대한 아이디어를 더 정확하게 제공합니다.

공유 극성 결합과 비극성 결합 사이의 유사성은 공통 전자 밀도의 출현입니다. 두 번째 경우에만 결과 전자 "돼지 저금통"이 두 원자에 동일하게 속하며 중앙 위치를 차지합니다. 결과적으로 부분적인 양전하와 음전하가 형성되지 않습니다. 이는 결과적인 "체인"이 비극성임을 의미합니다.

중요한!비극성 결합으로 인해 공유 전자쌍이 형성되어 원자의 마지막 전자 수준이 완성됩니다.

설명된 구조를 가진 물질의 특성 크게 다르다금속 또는 이온 상호작용이 있는 물질의 특성에 관한 것입니다.

극성 공유 결합이란 무엇입니까?

화학 결합의 유형은 무엇입니까?