화학 결합

화학 결합(化學結合)은 원자 또는 원자단의 집합체에서 그 구성 원자들 간에 작용하여, 이를 하나의 단위체로 간주할 수 있게 하는 힘 혹은 결합을 말한다. 화학 결합은 크게 이온 결합, 공유 결합, 금속 결합, 배위 결합 등으로 구분된다.

화학 결합은 원자나 이온이 결합하여 분자, 결정 및 기타 구조를 형성하는 것이다. 결합은 이온 결합에서처럼 반대로 하전된 이온 사이의 정전기력으로 인해 발생하거나 공유 결합에서처럼 전자 공유를 통해 발생하거나 이러한 효과의 일부 조합으로 인해 발생할 수 있다. 화학 결합은 서로 다른 강도를 갖는 것으로 설명된다. 공유, 이온 및 금속 결합과 같은 "강한 결합" 또는 "1차 결합"이 있고 쌍극자-쌍극자 상호 작용, 런던 분산력과 같은 "약한 결합" 또는 "2차 결합", 그리고 수소 결합이 있다.

반대 전하가 끌어당기기 때문에 핵을 둘러싸고 있는 음전하를 띤 전자와 핵 내에 양전하를 띤 양성자가 서로 끌어당긴다. 두 핵 사이에 공유된 전자는 두 핵 모두에 끌린다. "구조적 양자 역학적 파동함수 간섭"^[1]은 쌍을 이루는 핵을 안정화한다(화학 결합 이론 참조). 결합된 핵은 양자 이론에 의해 정량적으로 설명되는 인력 효과와 반발 효과의 균형을 유지하면서 최적의 거리(결합 거리)를 유지한다.^[2][3]

분자, 결정, 금속 및 기타 물질 형태의 원자는 물질의 구조와 특성을 결정하는 화학 결합으로 서로 결합된다.

모든 결합은 양자 이론으로 설명할 수 있지만 실제로는 단순화된 규칙과 기타 이론을 통해 화학자들은 결합의 강도, 방향성 및 극성을 예측할 수 있다.^[4] 옥텟 규칙과 VSEPR 이론이 그 예이다. 보다 정교한 이론으로는 궤도 혼성화와^[5] 공명^[6]을 포함하는 원자가 결합 이론과 원자 궤도와 리간드 장 이론의 선형 결합을 포함하는 분자 궤도 이론^[7]이 있다. 정전기는 결합 극성과 화학 물질에 미치는 영향을 설명하는 데 사용된다.

분자 간의 힘

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두 개 이상의 분자, 이온, 또는 원자 사이에 형성할 수 있는 4가지 형태의 결합이 있다. 분자 간의 힘은 분자들이 서로 더 끌어당기게 하거나 멀어지게 하는 힘을 말한다. 가끔 이러한 힘은 어느 물질이 지닌 물리적인 특성의 일부(이를테면 녹는점)를 정의하여 놓고 있다.

• 쌍극자 쌍극자 상호작용
• 수소 결합
• 런던 분산력
• 양이온-파이 상호작용

각주

1. Levine, Daniel S.; Head-Gordon, Martin (2020년 9월 29일). “Clarifying the quantum mechanical origin of the covalent chemical bond”. 《Nature Communications》 (Springer Science and Business Media LLC) 11 (1): 4893. doi:10.1038/s41467-020-18670-8. ISSN 2041-1723. PMC 7524788. PMID 32994392. S2CID 222157102.
2. Pauling, L. (1931), “The nature of the chemical bond. Application of results obtained from the quantum mechanics and from a theory of paramagnetic susceptibility to the structure of molecules”, 《Journal of the American Chemical Society》 53 (4): 1367–1400, doi:10.1021/ja01355a027
3. Hund, F. (1928). “Zur Deutung der Molekelspektren. IV”. 《Zeitschrift für Physik》 (독일어) 51 (11–12): 759–795. doi:10.1007/BF01400239. ISSN 1434-6001. S2CID 121366097.
4. Frenking, Gernot; Krapp, Andreas (2007년 1월 15일). “Unicorns in the world of chemical bonding models”. 《Journal of Computational Chemistry》 (영어) 28 (1): 15–24. doi:10.1002/jcc.20543. PMID 17109434. S2CID 7504671. 2023년 4월 8일에 원본 문서에서 보존된 문서.
5. Jensen, Frank (1999). 《Introduction to Computational Chemistry》. John Wiley and Sons. ISBN 978-0-471-98425-2.
6. Pauling, Linus (1960). 〈The Concept of Resonance〉. 《The Nature of the Chemical Bond – An Introduction to Modern Structural Chemistry》 3판. Cornell University Press. 10–13쪽. ISBN 978-0801403330.
7. Gillespie, R.J. (2004), “Teaching molecular geometry with the VSEPR model”, 《Journal of Chemical Education》 81 (3): 298–304, Bibcode:2004JChEd..81..298G, doi:10.1021/ed081p298

외부 링크

• W. Locke (1997). Introduction to Molecular Orbital Theory. Retrieved May 18, 2005.
• Carl R. Nave (2005). HyperPhysics. Retrieved May 18, 2005.
• Linus Pauling and the Nature of the Chemical Bond: A Documentary History. Retrieved February 29, 2008.