화학결합(chemical bond)
화합물에서 원자를 붙들어 두는 인력(힘)을 화학결합이라고 하며, 이온결합(ionic bond)과 공유결합(covalent bond)으로 나눌 수 있다. 소금처럼 Na+과 Cl-의 반대전하 사이에 정전기적인 인력에 의한 결합을 이루는 이온결합이라고 한다. 이온결합은 두 이온 사이의 거리가 짧고, 두 이온의 전하량이 클수록 결합력이 강하며, 이온화합물의 물리적 형태는 반 대로 하전 된 이온이 규칙적으로 배열된 결정성으로서 화합물의 양이온과 음이온의 전하량의 합은 0이다.
On the other hand, the physical form of the ionic compound is crystalline in which charged ions are regularly arranged, and the sum of the amounts of charge of cations and anions in the compound is zero.
수소분자처럼 두 원자가 한 쌍 또는 그 이상의 전자쌍을 공유함으로서 형성되는 결합을 공유결합이라고 한다. A bond formed by two atoms sharing one or more pairs of electrons, such as a hydrogen molecule, is called a covalent bond 반대로 하전된 이온을 생성할 수 없는 2개의 수소원자는 가까이 접 근했을 때 양전하를 띤 핵들은 서로 반발하지만, 쌍을 이루려는 전자들에 의해서 끌리게 돼 고, 결국 전자들은 쌍을 이루어 두 원자에 의해서 공유된다. 이와 같이 전자가 쌍을 이루 결합하는 공유결합은 옥테트규칙(octet rule)에 의해서 유용하게 설명될 수 있다.
네온(Ne)은 매우 안정한 단원자 기체로서 그 화합물은 알려져 있지 않다. 네온 원자는 8개의 전자배치를 갖는다. 다른 원자들도 이온을 생성하거나 공유결합을 형성하여 네온의 전자배열과 같은 8개의 원자가전자(결합에 관여하는 최외각 궤도의 전자, valence electron)를 가지려는 경향이 있다. 이와 같이 원자들이 서로 결합하였을 때, 그 둘레에 8 개의 전자배치를 가지려는 경향을 옥테트규칙(또는 8 전자설)이라고 한다.
위 점 구조식(Lewis의 점구조식)에 의해서 표기된 플루오르분자는 분자 내에 있는 각 플 루오르 원자들이 네온과 같은 전자배치를 갖기 위하여 한 쌍의 전자를 공유한 단일공유결 합을 이룬다. 어떤 원자는 옥테트, 즉 8개의 전자를 갖기 위하여 몇 개의 다른 원자와 결합하거나 또는 이중결합(double bond)이나 삼중결합(triple bond)을 형성함으로써 2쌍 이상의 전자를 공유하기도 한다. 두 원자 사이에 공유된 한 쌍의 전자들은 원자기호 사이에 그 은 단일선으로 표시하는 것이 편리하다. 이중선 또는 삼중선은 이중결합 또는 삼중결합을 의미한다. 이러한 공유결합의 표시에서는 아래와 같이 공유되지 않은 전자들은 표시할 필요 가 없다. In the display of such covalent bonds, it is not necessary to display electrons that are not shared as follows.
상이한 두 원자가 공유결합으로 결합되면 전기음성도가 큰 원자는 공유전자를 상대적으 로 더 강하게 끌어당긴다. 따라서 결합의 한쪽 끝은 상대적으로 음성이고 다른 쪽 끝은 상대적으로 양성이다. 예를 들면 HF와 같은 이 핵이원자분자(heteronuclear diatomic molecule)에서 불소의 전기음성도(4.0)는 수소의 전기음성도(2.1) 보다 크다. 이에 따라 전 기음성도가 큰 불소원자가 공유전자쌍을 더 강하게 당길 것이다. 따라서 불소원자는 부분적인 -전하를, 수소원자는 부분적인 +전하를 띠게 되어 HF분자는 극성을 가지게 된다. 이와 같이 전자쌍이 균등하게 공유되어 있지 않은 공유결합을 극성공유결합(polar covalent bond)이라 부르며, 다음과 같이 표시할 수 있다.
수소분자(H2)와 같은 동핵이원자분자(homonuclear diatomic molecular)나 결합된 원 자 간에 전기음성도차를 무시할 수 있을 때, 공유전자쌍은 두 원자핵 사이에 균등하게 공유 되며, 이러한 결합은 비극성공유결합(nonpolar covalent bond)이라고 부른다.
원자량, 분자량, 몰
원자량(atomic weight) 원자는 매우 작아서 가장 가벼운 수소원자의 질량이 1.67 × 10-24 g 으로서 그대로 사용하기가 매우 불편하므로 자연계에 존재하는 탄소동위원소의 평균원자량을 기준으로 하여 비교한 다른 원자의 상대적 질량 값을 원자량이라고 한다. 이에 따라 1 amu(원자량단위)는 12C 원자질량의 1/12로 정의되었다.
나. 분자량(molecular weight) 분자 또는 화학식단위를 구성하는 모든 원자의 원자량의 합을 그 분자의 분자량 또 는 화학식량이라고 한다. 따라서 물질의 분자식을 알면 성분원소의 원자량을 합하여 분 자량을 구할 수 있다. Therefore, if you know the molecular formula of a substance, you can calculate the molecular weight by summing the atomic weight of the component elements.
몰(mole)
1) 아보가드로의 수와 몰 원자, 분자, 이온 등은 매우 작은 입자들이고 실제로 많은 수를 다루기 때문에 일 정한 수의 집단을 단위로 사용하는 것이 편리하다. 일상생활에서 일정한 수의 집단 을 다스, 꾸러미, 단 등과 같은 단위가 활용되듯이 화학에서는 보통 몰(mloe)이라는 단위를 쓰는데 6.023 ×1023개만큼의 집단을 뜻한다. 6.023 ×1023이라는 수는 아보가드로(Aoadeo Avogadro)의 이름을 따서 아보가드로의 수라고 한다. 물질의 일정한 집단의 수를 나타내는 몰은 원자, 분자, 이온 또는 원자단에도 공통적으로 적용된다. 즉, 원자, 분자, 이온 각 1몰 속에는 원자, 분자, 이온이 각 각 아보가드로 의 수만큼 들어 있는 것이다. In other words, atoms, molecules, and ions each contain as many atoms, molecules, and ions as each Avogadro.
) 기체의 몰부피 “동일한 온도와 압력에서 동일한 기체의 부피는 동일한 분자수를 포함한다.”는 아보가드로의 법칙에 따라 모든 기체 1몰(1g 분자)이 0℃, 1기압(STP)하에서 차지하는 부피는 물질의 종류에 상관없이 22.4ℓ를 차지하며, 그 속에는 6.023 ×1023 개의 분자가 들어 있다.