비극성 공유 결합 : 특성, 형성, 유형 - 화학 - 2025

비극성 공유 결합은 유사한 전기 음성 공유 전자를 가지고 두 원자 분자를 형성하는 화학 결합의 유형이다.

이러한 유형의 결합은 기체 종 (N ₂ ) 을 형성하는 두 질소 원자 사이와 메탄 가스 분자를 함께 유지하는 탄소와 수소 원자 사이에서 발견되는 서로 다른 특성을 가진 많은 화합물에서 발견 됩니다. 예를 들어, (CH ₄ ).

메탄의 비극성 공유 결합. CNX OpenStax, Wikimedia Commons를 통해

서로에게 전자 밀도를 끌어 당기는 원자 종의 능력이 얼마나 크거나 작은지를 나타내는 화학 원소가 갖는 특성에 대한 전기 음성도라고 알려져 있습니다.

비극성 공유 결합의 극성은 원자의 전기 음성도가 0.4 미만으로 다릅니다 (폴링 척도로 표시됨). 0.4보다 크고 1.7보다 작 으면 극성 공유 결합이되고 1.7보다 크면 이온 결합이됩니다.

원자의 전기 음성도는 화학 결합, 즉 분자의 일부인 경우에만 관여한다는 점에 유의해야합니다.

비극성 공유 결합의 일반적인 특성

용어 "비극성"은 극성을 나타내지 않는 분자 또는 결합을 특징으로합니다. 분자가 비극성이면 두 가지를 의미 할 수 있습니다.

-원자는 극성 결합으로 연결되어 있지 않습니다.

-극성 결합을 가지고 있지만 서로 대칭적인 방식으로 배열되어 서로 쌍극자 모멘트를 상쇄합니다.

Wikimedia Commons의 Jacek FH 작성

유사하게, 분자가 액체, 기체 또는 고체상이든간에 화합물의 구조에서 함께 연결되어있는 많은 물질이 있습니다.

이런 일이 발생하면 화학 반응이 일어나는 온도 및 압력 조건 외에도 소위 van der Waals 힘 또는 상호 작용에 기인합니다.

극성 분자에서도 발생하는 이러한 유형의 상호 작용은 아 원자 입자, 주로 분자 사이를 이동할 때 전자가 이동하기 때문에 발생합니다.

이 현상으로 인해 순식간에 전자가 화학 종의 한쪽 끝에 축적되어 분자의 특정 영역에 집중되어 일종의 부분 전하를 부여하여 특정 쌍극자를 생성하고 분자가 서로 매우 가깝게 유지되도록 할 수 있습니다. 서로.

극성과 대칭

그러나이 작은 쌍극자는 비극성 공유 결합에 의해 연결된 화합물에서 형성되지 않습니다. 왜냐하면 전기 음성도의 차이가 사실상 0이거나 완전히 0이기 때문입니다.

두 개의 동일한 원자로 구성된 분자 또는 결합의 경우, 즉 전기 음성도가 동일 할 때 그 차이는 0입니다.

이런 의미에서 결합을 구성하는 두 원자 사이의 전기 음성도 차이가 0.5 미만일 때 결합은 비극성 공유 결합으로 분류됩니다.

반대로,이 빼기가 0.5에서 1.9 사이의 값을 가져 오면 극성 공유로 특성화됩니다. 반면,이 차이가 1.9보다 큰 숫자를 가져 오면 확실히 극성의 결합 또는 화합물로 간주됩니다.

따라서 이러한 유형의 공유 결합은 전자 밀도를 동일하게 포기하는 두 원자 사이의 전자 공유 덕분에 형성됩니다.

이러한 이유로 이러한 상호 작용에 관여하는 원자의 특성 외에도 이러한 유형의 결합에 의해 연결된 분자 종은 상당히 대칭 인 경향이 있으므로 이러한 결합은 일반적으로 매우 강합니다.

비극성 공유 결합은 어떻게 형성됩니까?

일반적으로 공유 결합은 한 쌍의 원자가 전자 쌍의 공유에 참여하거나 전자 밀도의 분포가 두 원자 종간에 동일 할 때 발생합니다.

루이스 모델은 이러한 결합을 이중 목적을 가진 상호 작용으로 설명합니다. 두 전자는 관련된 원자 쌍 사이에서 공유되고 동시에 각 원자의 가장 바깥 쪽 에너지 레벨 (원자 껍질)을 채우고 부여합니다. 더 큰 안정성.

이러한 유형의 결합은이를 구성하는 원자 사이의 전기 음성도의 차이를 기반으로하기 때문에 가장 높은 전기 음성도 (또는 더 전기 음성도)를 가진 요소가 서로를 향해 가장 강하게 전자를 끌어 당기는 요소라는 것을 아는 것이 중요합니다.

이 속성은 주기율표에서 좌우 방향 및 오름차순 (아래에서 위로)으로 증가하는 경향이 있으므로 주기율표의 최소 전기 음성으로 간주되는 원소는 프랑슘 (약 0.7)입니다. ) 전기 음성도가 가장 높은 것은 불소 (약 4.0)입니다.

이러한 결합은 비금속에 속하는 두 원자 사이 또는 비금속과 준 금속 성질의 원자 사이에서 더 일반적으로 발생합니다.

주문 및 에너지

보다 내부적 인 관점에서 에너지 상호 작용의 관점에서 보면,이 과정이 시스템의 에너지를 감소 시키면 한 쌍의 원자가 서로를 끌어 당겨 결합을 형성한다고 말할 수 있습니다.

마찬가지로, 주어진 조건이 상호 작용하는 원자가 서로 끌어 당기는 것을 선호 할 때, 그들은 더 가까워지고 결합이 생성되거나 형성 될 때입니다. 이 접근법과 후속 결합이 원자가 분리 된 초기 배열보다 에너지가 적은 구성을 포함하는 한.

원자 종들이 결합하여 분자를 형성하는 방식은 미국 태생의 물리학자인 Gilbert Newton Lewis가 제안한 옥텟 규칙에 의해 설명됩니다.

이 유명한 규칙은 주로 수소 이외의 원자가 원자가 껍질에서 8 개의 전자로 둘러싸 일 때까지 결합하는 경향이 있다고 말합니다.

이것은 공유 결합이 각 원자가 옥텟을 채우기에 충분한 전자가 부족할 때, 즉 전자를 공유 할 때 발생한다는 것을 의미합니다.

CO2 구조의 안정성을 달성하기 위해 탄소 원자는 각 산소 원자와 두 개의 이중 결합을 형성하여 옥텟 규칙을 충족해야합니다.

이 규칙에는 예외가 있지만 일반적으로 링크에 포함 된 요소의 특성에 따라 다릅니다.

비극성 공유 결합을 형성하는 요소의 유형

비극성 공유 결합이 형성 될 때, 동일한 원소 또는 다른 원소의 두 원자는 결합을 형성하는 데 사용할 수있는 가장 바깥 쪽 에너지 수준에서 전자를 공유하여 결합 될 수 있습니다.

이러한 화학적 결합이 발생하면 각 원자는 가장 안정적인 전자 구성을 획득하는 경향이 있으며, 이는 비활성 기체에 해당하는 구성입니다. 따라서 각 원자는 일반적으로 원래 구성보다 더 적거나 더 많은 전자를 사용하여 주기율표에서 가장 가까운 희가스 구성을 얻기 위해 "탐색"합니다.

따라서 동일한 원소의 두 원자가 결합하여 비극성 공유 결합을 형성 할 때,이 결합이 덜 에너지적이고 따라서 더 안정적인 구성을 제공하기 때문입니다.

이 유형의 가장 간단한 예는 수소 가스 (H ₂ )이지만 다른 예로는 산소 (O ₂ ) 및 질소 (N ₂ ) 가스가 있습니다.

한 쌍의 전자가 같은 방식으로 끌어 당기는 두 개의 동일한 수소 원자로 결합에 극성이 없습니다.

다른 원자의 비극성 공유 결합

두 개의 비금속 요소 또는 준 금속과 비금속 요소 사이에 비극성 결합이 형성 될 수도 있습니다.

첫 번째 경우, 비금속 원소는 주기율표에서 선택된 그룹에 속하는 원소로 구성되며, 그중 할로겐 (요오드, 브롬, 염소, 불소), 희가스 (라돈, 크세논, 크립톤) , 아르곤, 네온, 헬륨) 및 유황, 인, 질소, 산소, 탄소 등과 같은 기타 몇 가지.

이들의 예는 대부분의 유기 화합물의 기초 인 탄소와 수소 원자의 결합입니다.

두 번째 경우, 준 금속은 주기율표에서 비금속과 금속에 속하는 종 사이에 중간 특성을 가진 것들입니다. 그중에는 게르마늄, 붕소, 안티몬, 텔루르, 실리콘 등이 있습니다.

예

공유 결합에는 두 가지 유형이 있다고 할 수 있습니다. 실제로는 차이점이 없지만 다음과 같습니다.

-동일한 원자가 결합을 형성 할 때.

-두 개의 다른 원자가 모여 분자를 형성 할 때.

동일한 원자 사이

두 개의 동일한 원자 사이에서 발생하는 비극성 공유 결합의 경우, 각각의 전기 음성도는 항상 똑같기 때문에 실제로 중요하지 않으므로 전기 음성도의 차이는 항상 0입니다.

이것은 수소, 산소, 질소, 불소, 염소, 브롬, 요오드와 같은 기체 분자의 경우입니다.

두 개의 동일한 산소 원자의 비극성 공유 결합.

다른 원자 사이

반대로, 이들이 서로 다른 원자 사이의 결합 일 때, 비극성으로 분류하기 위해 전기 음성도를 고려해야합니다.

이것은 각 탄소-수소 결합에서 형성된 쌍극자 모멘트가 대칭의 이유로 상쇄되는 메탄 분자의 경우입니다. 이것은 전하 분리가 부족하여 물과 같은 극성 분자와 상호 작용할 수 없으므로 이러한 분자와 기타 극성 탄화수소를 소수성으로 만듭니다.

다른 비극성 분자는 사염화탄소 (CCl ₄ ), 펜탄 (C ₅ H ₁₂ ), 에틸렌 (C ₂ H ₄ ), 이산화탄소 (CO ₂ ), 벤젠 (C ₆ H ₆ ) 및 톨루엔 (C ₇ H ₈ ).

이산화탄소의 비극성 공유 결합.

참고 문헌

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