화학 결합은 원자들이 붙어 있을 때 원자 집합의 에너지를 낮추는 것입니다. 원자들은 전자를 세 가지 큰 방식으로 정리합니다. 이동(이온 결합), 두 핵 사이 공유(공유 결합), 전체 격자에 모아두기(금속 결합). 실제 물질은 연속체입니다 — C–H 결합의 공유는 O–H 결합보다 훨씬 균등합니다 — 하지만 이 페이지의 모든 구조는 하나의 질문에서 지어집니다. 원자가 전자가 주어지면 원자들은 어디로 끝나야 하는가?
기억할 유일한 규칙: 반발은 홀쌍-홀쌍 > 홀쌍-결합 > 결합-결합 순입니다. 홀쌍은 핵 하나에만 붙들려 결합쌍보다 살이 퍼져 결합을 눌러 모입니다 — CH4가 109.5°인데 H2O가 104.5°인 이유입니다.
세 결합 계열
Aspect
이온 결합
공유 결합
금속 결합
일어나는 일
전자가 금속에서 비금속으로 이동하고, 반대 전하가 붙습니다
전자쌍이 두 핵 사이에 공유됩니다
전자가 모든 금속 양이온에 걸쳐 비편재화됩니다
예시
NaCl, MgO
H2O, CO2, diamond
Cu, Fe
보통의 성질
높은 녹는점, 취성, 녹거나 녹았을 때만 전도
명확한 분자 모양, 낮은 끓는점 (분자 고체)
고체 상태에서 전도, 가단성, 광택
전기음성도 차 ΔEN이 연속체를 정리합니다. 0 근처면 공유가 균등하고(무극성 공유), 0.4–1.7 근처이면 기울고(극성 공유), 약 1.7을 넘으면 완전 이동 기술이 보통 이깁니다. 전기음성도는 주기율표의 오른쪽과 위로 커지며, 그래서 F가 가장 세게 끕니다.
결합 극성 vs 분자 극성
극성 결합에는 결합 쌍극자가 있습니다 — 양전하 끝에서 음전하(전자를 탐내는) 원자를 가리키는 작은 벡터입니다. 분자가 극성인지는 기하 문제입니다. 벡터를 합산하세요. CO2와 H2O 모두 강한 극성 결합을 지니지만, CO2는 직선형(AX2, 180°)이라 두 쌍극자가 반대 방향을 가리켜 상쇄되고, H2O는 꺾여(AX2E2, 104.5°) 1.85 D의 순 쌍극자로 강화됩니다. 위의 극성 패널이 기하별로 정확히 이 추론을 실행합니다.
VSEPR: 세어낸 영역에서 나오는 모양
원자가껍질 전자쌍 반발 이론은 중심 원자 주위의 전자 영역을 세어 모양을 예측합니다 — 단일·이중·삼중 결합 각각이 하나의 영역이고 홀쌍도 하나입니다. 두 영역은 직선형, 셋은 삼각 평면형, 넷은 사면체, 다섯은 삼각 쌍뿔, 여섯은 팔면체로 배열됩니다. AXE 표기가 답을 기록합니다. A 중심 원자, Xn 결합된 원자, Em 홀쌍. 등전자 계열 CH4(109.5°) → NH3(107°) → H2O(104.5°)에서 홀쌍이 결합을 대체할 때 각도가 눌리는 것을 지켜보세요. 같은 네 영역, 더 많은 홀쌍. 홀쌍이 존재하는 한 분자 기하는 전자영역 기하와 다릅니다 — 물의 영역들은 사면체인데 원자들은 꺾인 모양을 이룹니다. 물의 두 홀쌍이 104.5°로 꺾는 반면 CO2의 두 이중 결합은 단호하게 직선형으로 남기는 이유입니다.
혼성과 형식 전하
원자가결합 이론은 이 기하들의 방향 있는 결합을, 원자의 s와 p 오비탈을 영역이 가리키는 곳을 가리키는 혼성으로 섞어 설명합니다. 2영역 → sp(180°), 3 → sp²(120°), 4 → sp³(109.5°), 5 → sp³d, 6 → sp³d². 꼬리표를 문자 그대로의 조리법이 아니라 "이만큼의 등가 방향"이라는 장부로 다루세요. 형식 전하는 어느 루이스 구조를 그릴지의 보완 장부입니다. FC = 원자가 전자 − 홀쌍 전자 − 결합 전자의 절반. CH4의 탄소는 4 − 0 − 4 = 0이고, 최선의 구조는 형식 전하를 최소화하고 내부에서 몰아내는 것입니다. 공명은 그림 하나로는 부족하다는 정직한 고백입니다 — SO2의 두 S–O 결합은 결합 차수 1.5로 등가이지 단일과 이중이 번갈지 않습니다.
옥텟의 유연성
2주기 원자(C, N, O, F)는 엄격히 여덟 전자로 제한됩니다. 그 너머에서는 느슨해집니다. BF3는 붕소 주위에 여섯으로만 살아남아(전자쌍을 탐내는 수용자가 됨) 3주기 이상의 원자들은 항의 없이 확장합니다 — PCl5와 SF6는 10과 12을 들고, XeF4는 결합 넷에 홀쌍 둘을 팔면체 배치에 넣어 정사각 평면형으로 납작해집니다.
흔한 오해
극성 결합이 극성 분자를 만든다. 기하가 상쇄하지 못할 때만 그렇습니다 — CO2, BF3, CH4, SF6, XeF4는 모두 대칭적으로 배열된 극성 또는 동일 결합을 지녀 무극성입니다.
이중 결합은 두 영역이다. 하나의 살진 영역처럼 반발합니다. CO2의 두 C=O 이중 결합도 여전히 입체수 2와 직선형을 줍니다.
분자 기하 = 전자 기하다. 홀쌍이 0일 때만 참입니다. NH3의 영역들은 사면체이고 원자들은 삼각뿔입니다.
루이스 구조가 곧 분자다. 장부 스케치입니다. 공명(SO2), 비편재화(벤젠), 측정(두 S–O 결합이 같음)이 어떤 단일 그림보다 정기적으로 우선합니다.
관련 도구: 전자 배치(결합을 만드는 원자가 전자 세기), 유기화학(작용기의 모양), 구조 편집기(분자 그리기).
