Covalent Bond   공유 결합

1. 공유결합 (Covalent Bond) 

  ㅇ 원자들의 전자 공유
     - 최인접 원자들이 가전자(Valence Electron)들을 공유하는 형태의 화학결합
        . 원자간에 서로 가전자의 일부 또는 전체를 공유하며, 
        . 총 결합에너지를 감소시킴으로써 결합을 형성시키는 구조

  ㅇ 비 금속 원소들 간의 결합이 대부분 공유결합을 하고 있음


2. 공유결합의 특성

  ㅇ 고체 형성
     - 원자 간 공유 전자와 양 전하를 띈 핵 사이의 강한 쿨롱 인력 때문에 단단한 고체 형성

  ㅇ 기계적,화학적,전기적 주요 특성
     - 탄성률이 높고, 소성 변형이 적고, 단단하고, 연성 없음.
     - 일반적으로 밀도가 낮으며, 용매에 잘 녹지 않음.
     - 전기전도도 낮음

  ㅇ 공유결합 전자배열 구조                                          ☞ 팔전자 규칙 참조
     - 원자 1쌍이 8개 전자를 공유하며 안정된 전자배열 구조(s2p6)를 하려는 경향

     - 화합물 반도체 공유결합 例)
        . Ⅳ-Ⅳ족 화합물 : SiGe, SiC 등
        . Ⅲ-Ⅴ족 화합물 : GaAs, GaP, GaN, AlP, AlAs, InP, InAs 등
        . Ⅱ-Ⅵ족 화합물 : ZnS, ZnSe, CdS, CdTe 등

  ㅇ 공유결합을 특징짓는 량 : 결합 에너지, 결합 길이, 결합 차수

  ㅇ 상온에서 공유결합을 파괴하는데 필요한 에너지 (단위는 [eV])
     - 게르마늄 0.72 [eV], 실리콘 1.12 [eV], 다이아몬드 6~7 [eV]
        . 이 값이 작을수록 전도도가 큼


3. 공유결합 구분

  ※ 사실 대부분의 화합결합(분자 형성)이 이상적인 형태 보다는, 
     - 부분적인 이온결합, 부분적인 공유결합을 동시에 갖는 중간적 `극성 공유 결합` 형태임

  ㅇ 무극성 공유결합 : 전자쌍이 각 원자에 균등,대칭 공유
     - 例) Cl2, H2, CH4(메탄) 등

  ㅇ 극성 공유결합   : 전자쌍이 각 원자에 비 균등 공유 (아래 4.항 참조)
     - 例) H2O(물) 등

  ㅇ 한편, 이온 결합은, 개별 전자가 한 원자에 완전히 이동한 형태임

  ㅇ 例) 플루오린 화합물
     -  F2 : 무극성 공유결합
     -  HF : 극성 공유결합
     -  LiF : 이온결합


4. 극성 공유 결합(Polar Covalent Bond)  =>  극성 분자(Polar Molecule)

  ㅇ 결합 극성 척도 : 전기 쌍극자 모멘트 => Debye [D]
     - 1 [D] = 3.34 x 10-30 [Coulomb m]

     - 例) 2개의 전자 전하(+1 및 -1 [e])가 1 [Å] 만큼 떨어져 있는 경우의 쌍극자 모멘트는,
           

  ㅇ 극성 형태 구분
     - 극성 결합이나, 극성 분자가 아닌 경우 
        . 例) CO2 
           .. 분자 기하구조가 선형적이어서, 
           .. 2개 결합 극성이 상쇄되어,
           .. 알짜 쌍극자 모멘트가 없게 되어 극성 분자가 아님
     - 극성 결합이고, 극성 분자가 되는 경우
     - 분자 모양은 같으나, 다른 극성을 갖는 경우