원 자간 결합 은 분자를 생성하기 위해 원자 사이에 형성되는 화학 결합입니다. 오늘날 과학자들은 일반적으로 전자가 핵을 중심으로 회전하지 않는다는 데 동의하지만, 역사를 통틀어 각 전자는 별도의 껍질에서 원자의 핵 주위를 공전한다고 생각되었습니다.
오늘날 과학자들은 전자가 원자의 특정 영역을 떠돌고 궤도를 형성하지 않는다고 결론 지었지만 원자가 껍질은 여전히 전자의 가용성을 설명하는 데 사용됩니다.
그림 1 : 화학 결합을 통해 서로 상호 작용하는 원자.
Linus Pauling은 Isaac Newton, Étienne François Geoffroy, Edward Frankland, 특히 Gilbert N. Lewis로부터 아이디어를 수집 한 "The Nature of Chemical Bonding"이라는 책을 저술하여 화학 결합에 대한 현대적 이해에 기여했습니다.
그 안에서 그는 양자 역학의 물리학을 화학 결합이 만들어 질 때 발생하는 전자 상호 작용의 화학적 특성과 연결했습니다.
Pauling의 연구는 진정한 이온 결합과 공유 결합이 결합 스펙트럼의 극단에 있고 대부분의 화학 결합이 극단 사이에 분류된다는 사실을 확인하는 데 집중했습니다.
Pauling은 결합에 포함 된 원자의 전기 음성도에 의해 지배되는 결합 형 슬라이딩 스케일을 추가로 개발했습니다.
Pauling은 화학 결합에 대한 현대적 이해에 대한 막대한 공헌으로 1954 년 노벨상을 "화학 결합의 본질에 대한 연구와 복합 물질의 구조를 규명하기위한 응용"으로 수상했습니다.
생명체는 원자로 구성되어 있지만 대부분의 경우 이러한 원자는 개별적으로 떠 다니는 것이 아닙니다. 대신, 그들은 일반적으로 다른 원자 (또는 원자 그룹)와 상호 작용합니다.
예를 들어 원자는 강한 결합으로 연결되어 분자 또는 결정으로 구성 될 수 있습니다. 또는 충돌하는 다른 원자와 일시적이고 약한 결합을 형성 할 수 있습니다.
분자를 묶는 강한 결합과 일시적인 연결을 만드는 약한 결합은 우리 몸의 화학과 생명 자체의 존재에 필수적입니다.
원자는 가능한 가장 안정적인 패턴으로 스스로를 조직하는 경향이 있습니다. 즉, 가장 바깥 쪽 전자 궤도를 완성하거나 채우는 경향이 있습니다.
그들은 다른 원자와 결합하여 그렇게합니다. 분자로 알려진 집합체에서 원자를 함께 묶는 힘을 화학 결합이라고합니다.
원 자간 화학 결합의 유형
금속 결합
금속 결합은 원자를 순수한 금속 물질로 묶는 힘입니다. 이러한 고체는 단단히 채워진 원자로 구성됩니다.
대부분의 경우 각 금속 원자의 가장 바깥 쪽 전자 껍질은 많은 수의 인접한 원자와 겹칩니다. 결과적으로 원자가 전자는 원자에서 원자로 계속 이동하며 특정 원자 쌍과 관련이 없습니다.
그림 2 : 금속 결합 그림
금속은 전기를 전도하는 능력, 낮은 이온화 에너지, 낮은 전기 음성도 (따라서 쉽게 전자를 포기합니다.
그들의 물리적 특성은 광택이있는 (광택있는) 외관을 포함하며 가단성과 연성이 있습니다. 금속은 결정 구조를 가지고 있습니다. 그러나 금속은 또한 가단성과 연성입니다.
1900 년대에 Paul Drüde는 금속을 원자핵 (원자핵 = 양핵 + 내부 전자 껍질)과 원자가 전자의 혼합물로 모델링하여 전자 해 이론을 고안했습니다.
이 모델에서 원자가 전자는 자유롭고 비편 재화되고 이동하며 특정 원자와 관련이 없습니다.
이온 결합
이온 결합은 본질적으로 정전 기적입니다. 양전하를 가진 원소가 쿨롱 상호 작용에 의해 음전하를 가진 원소와 결합 할 때 발생합니다.
이온화 에너지가 낮은 원소는 전자를 쉽게 잃는 경향이있는 반면 전자 친화력이 높은 원소는 이온 결합을 형성하는 양이온과 음이온을 생성하는 경향이 있습니다.
이온 결합을 나타내는 화합물은 양이온과 음으로 하전 된 이온이 서로 가깝게 진동하는 이온 결정을 형성하지만, 양이온과 음이온 사이에 항상 직접적인 1-1 상관 관계가있는 것은 아닙니다.
이온 결합은 일반적으로 수소화 또는 화합물에 물을 첨가하여 끊어 질 수 있습니다.
이온 결합에 의해 결합 된 물질 (예 : 염화나트륨)은 일반적으로 물에 용해 될 때와 같이 외부 힘이 작용할 때 실제 하전 된 이온으로 분리 될 수 있습니다.
또한 고체 형태에서 개별 원자는 개별 이웃에 끌리지 않고 대신 각 원자의 핵과 인접한 원자가 전자 사이의 정전기 상호 작용에 의해 서로 끌리는 거대한 네트워크를 형성합니다.
인접한 원자 사이의 인력은 이온 성 고체에 이온 격자로 알려진 매우 질서 정연한 구조를 제공하며, 반대 하전 입자가 서로 정렬되어 단단히 결합 된 단단한 구조를 만듭니다.
그림 3 : 염화나트륨 결정
공유 결합
공유 결합은 전자 쌍이 원자에 의해 공유 될 때 발생합니다. 원자는 다른 원자와 공유 결합하여 완전한 전자 껍질을 형성하여 더 많은 안정성을 얻습니다.
가장 바깥 쪽 (원가) 전자를 공유함으로써 원자는 외부 껍질을 전자로 채우고 안정성을 얻을 수 있습니다.
그림 4 : 질소 분자의 공유 결합에 대한 루이스 다이어그램
원자는 공유 결합을 형성 할 때 전자를 공유한다고하지만 전자를 똑같이 공유하지 않는 경우가 많습니다. 동일한 원소의 두 원자가 공유 결합을 형성 할 때만 공유 전자가 실제로 원자간에 동일하게 공유됩니다.
서로 다른 원소의 원자가 공유 결합을 통해 전자를 공유하면 전자는 가장 높은 전기 음성도를 갖는 원자쪽으로 더 끌어 당겨 극성 공유 결합을 생성합니다.
이온 화합물과 비교할 때 공유 화합물은 일반적으로 녹는 점과 끓는점이 낮고 물에 용해되는 경향이 적습니다.
공유 화합물은 기체, 액체 또는 고체 상태 일 수 있으며 전기 나 열을 잘 전도하지 않습니다.
수소 결합
그림 5 : 두 물 분자 사이의 수소 결합
수소 결합 또는 수소 결합은 전기 음성 요소에 부착 된 수소 원자와 다른 전기 음성 요소 사이의 약한 상호 작용입니다.
수소를 포함하는 극성 공유 결합 (예 : 물 분자의 OH 결합)에서 수소는 결합 전자가 다른 원소를 향해 더 강하게 당겨지기 때문에 약간의 양전하를 갖습니다.
이 약간의 양전하로 인해 수소는 인접한 음전하에 끌립니다.
Van der Waals 링크
이들은 기체, 액화 및 응고 기체, 거의 모든 유기 및 고체 액체에서 중성 분자를 서로 끌어 당기는 상대적으로 약한 전기력입니다.
이 힘은 1873 년 실제 기체의 특성을 설명하는 이론을 개발할 때 이러한 분자간 힘을 처음으로 가정 한 네덜란드 물리학 자 Johannes Diderik van der Waals의 이름을 따서 명명되었습니다.
Van der Waals 힘은 분자 사이의 분자간 힘의 인력을 정의하는 데 사용되는 일반적인 용어입니다.
Van der Waals 힘에는 약하고 더 강한 쌍극자-쌍극자 힘인 London Scattering Forces의 두 가지 부류가 있습니다.
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