공유 결합(Covalent bonding)의 의미와 예

공유 결합(Covalent bonding)이란?

공유 결합(Covalent bonding)은 원자가 전자(valence electron)를 공유하여 보다 안정적인 화학 결합의 한 유형입니다. 공유 결합은 비금속 원소에서 일반적으로 관찰되는데, 이는 비금속 원소가 전자를 강하게 끌어당긴다는 것을 의미하는 높은 전기 음성도를 갖는 경향이 있기 때문입니다.

공유 결합에서, 두 원자는 원자에서 전자의 가장 바깥쪽 껍질인 완전한 원자가 껍질을 얻기 위해 한 쌍의 전자를 공유합니다. 완전한 원자가 껍질은 불완전한 껍질보다 더 안정적이고 반응성이 낮기 때문에 원자가 서로 공유 결합을 형성하는 경향이 있습니다. 공유 결합의 공유 전자는 두 원자 사이의 대시 또는 선으로 표시됩니다. 두 원자 사이의 공유 전자의 수가 공유 결합의 강도를 결정합니다. 더 많은 전자가 공유될수록, 결합은 더 강해집니다. 공유 결합은 공유되는 전자 쌍의 수에 따라 단일, 이중 또는 삼중일 수 있습니다. 산소(O2)와 질소(N2)와 같은 이원자 분자의 경우와 같이 동일한 원소의 원자 사이에 공유 결합이 발생할 수도 있습니다. 이러한 경우, 원자는 전자를 동등하게 공유하여 비극성 공유 결합을 초래합니다.

하지만, 대부분의 경우, 공유 결합에 있는 원자는 전자를 동등하게 공유하지 않고, 극성 공유 결합을 초래합니다. 이것은 결합의 한 원자가 다른 원자보다 전기 음성도가 높아서 공유 전자를 더 강하게 끌어당길 때 발생합니다. 이로 인해 결합의 한쪽 끝에는 부분 음전하가, 다른 쪽 끝에는 부분 양전하가 발생합니다.

 

공유 결합의 예

• 물: 물은 두 개의 수소 원자와 한 개의 산소 원자로 구성된 극성 공유 분자입니다. 산소 원자는 수소 원자보다 더 높은 전기 음성도를 가지고 있는데, 이것은 그것이 전자를 더 강하게 끌어당긴다는 것을 의미합니다. 이것은 분자의 산소 말단에 부분적으로 음전하를 발생시키고 수소 말단에 부분적으로 양전하를 발생시킵니다.
• 메탄: 메탄은 하나의 탄소 원자와 네 개의 수소 원자로 구성된 분자입니다. 탄소 원자는 4개의 원자가 전자를 가지고 있으며, 이 전자들을 4개의 수소 원자와 공유함으로써 안정적인 공유 결합이 형성됩니다.
• 이산화탄소: 이산화탄소는 하나의 탄소 원자와 두 개의 산소 원자로 구성된 선형 분자입니다. 탄소 원자는 각 산소 원자와 두 쌍의 전자를 공유하여 안정적인 공유 결합을 만듭니다. 이산화탄소는 두 산소 원자가 동일한 전기 음성도를 가지기 때문에 비극성 분자입니다.
• 에탄올: 에탄올은 두 개의 탄소 원자, 여섯 개의 수소 원자, 그리고 한 개의 산소 원자로 구성된 극성 공유 분자입니다. 산소 원자는 탄소와 수소 원자보다 더 음의 전하를 띠며, 이는 분자의 산소 말단에 부분적으로 음의 전하를, 수소 말단에 부분적으로 양의 전하를 발생시킵니다.
• 암모니아(NH3): 암모니아는 하나의 질소 원자와 세 개의 수소 원자로 구성된 극성 공유 분자입니다. 질소 원자는 세 개의 수소 원자와 세 쌍의 전자를 공유하여 안정적인 공유 결합을 만듭니다. 질소 원자는 수소 원자보다 전기 음성도가 높아서 분자의 질소 말단에 부분적으로 음전하를, 수소 말단에 부분적으로 양전하를 발생시킵니다.

 

공유 결합은 원자가 더 안정적인 구성을 달성하기 위해 전자를 공유하는 화학 결합의 한 유형입니다. 공유 결합은 단일, 이중 또는 삼중일 수 있으며, 관련된 원자의 전기 음성도에 따라 극성 또는 비극성일 수 있습니다. 공유 결합의 특성은 광범위한 맥락에서 분자의 화학 반응을 이해하는 데 중요한 영향을 미칩니다.

 

Covalent bonding