¶ 지식 정보

¶ 화학 결합

두 개 이상의 원자가 하나의 집합체를 만들 수 있도록 해주는 결합이다.
화학 결합의 종류에는 공유 결합, 이온 결합, 금속 결합 등이 있다.

¶ 공유 결합

서로 전자를 공유하여 전자쌍을 형성하는 결합이며, 주로 비금속 원소와 비금속 원소 사이에 형성된다.
공유 결합을 통해 각 원자는 듀엣 규칙(수소나 헬륨) 또는 옥텟 규칙(그 외 원소)을 만족하여 더 안정해질 수 있다.

두 개의 수소 원자는 공유 결합을 통해 전자를 공유하여 더 안정한 상태인 $\mathrm{H_{2}}$를 형성한다.

¶ 공유 결합 예시

그림과 같이 한 개의 산소 원자는 두 개의 수소 원자와 공유 결합을 통해 더 안정한 상태인 ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\backslash mathrm\{H\_\{2\}O\}$를 형성한다.

¶ 분자

원자로 이루어져 독립적으로 존재할 수 있는 물질 단위이다.

¶ 단원자 분자(일원자 분자)

비활성 기체(헬륨$(\mathrm{H}\mathrm{e})(\backslash mathrm\{He\})$, 네온$(\mathrm{N}\mathrm{e})(\backslash mathrm\{Ne\})$, 아르곤$(\mathrm{A}\mathrm{r})(\backslash mathrm\{Ar\})$ 등)와 같이 원자 하나로 이루어진 분자이다.

¶ 분자의 표기

• 원자 수 표기:
  원소 기호의 오른쪽 아래에 적고, 원자 수가 $11$개인 경우 생략한다.
• 분자 수 표기:
  분자의 구성 원자를 나타내는 분자식 앞에 숫자로 적고, $11$개인 경우 생략한다.

¶ 분자의 표기 예시

두 개의 수소 원자가 결합하여 이루어진 수소 분자는 ${\mathrm{H}}_2\backslash mathrm\{H\_\{2\}\}$로 나타낸다.
두 개의 수소 원자와 한 개의 산소 원자가 결합하여 이루어진 물 분자는 ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\backslash mathrm\{H\_\{2\}O\}$로 나타내며,
세 개의 물 분자를 표현할 경우 $3{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}3\backslash mathrm\{H\_\{2\}O\}$로 나타낸다.

¶ 이온 결합

양이온과 음이온 사이의 서로 끌어당기는 힘(인력)에 의해 형성되는 결합이다.
주로 금속과 비금속 원소 사이에 형성된다.

¶ 이온 결합 물질의 표기

이온 결합에서는 수많은 이온이 연속적으로 결합하고 있어 이온 결합 물질의 화학식을 표현할 때는 실제 원자 수로 적지 않고,
양이온과 음이온의 균형을 맞추어 전기적으로 중성인 가장 간단한 자연수의 비로 나타낸다.

¶ 이온 결합 물질의 표기 예시

• ${\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+}\backslash mathrm\{Na\}^\{+\}$와 ${\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}\backslash mathrm\{Cl\}^\{-\}$가 결합하여 만든 염화 나트륨은 ${\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+}\backslash mathrm\{Na\}^\{+\}$와 ${\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}\backslash mathrm\{Cl\}^\{-\}$가 $1\text{\hspace{0.17em}⁣}:\text{\hspace{0.17em}⁣}11\backslash !:\backslash !1$의 비율을 이루어야 전기적으로 중성이 되므로
  화학식은 $\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}\backslash mathrm\{NaCl\}$과 같이 나타낸다.
• ${\mathrm{C}\mathrm{a}}^{2+}\backslash mathrm\{Ca\}^\{2+\}$와 ${\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}\backslash mathrm\{Cl\}^\{-\}$가 결합하여 만든 염화 칼슘은 ${\mathrm{C}\mathrm{a}}^{2+}\backslash mathrm\{Ca\}^\{2+\}$와 ${\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}\backslash mathrm\{Cl\}^\{-\}$가 $1\text{\hspace{0.17em}⁣}:\text{\hspace{0.17em}⁣}21\backslash !:\backslash !2$의 비율을 이루어야 전기적으로 중성이 되므로
  화학식은 $\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2\backslash mathrm\{CaCl\_\{2\}\}$와 같이 나타낸다.

¶ 이온 결합 물질의 특징

힘을 가하게 되면 층이 밀리면서 같은 전하를 띤 이온이 가까워져 서로를 밀어내므로 쉽게 부서진다.

¶ 금속 결합

금속 양이온과 자유 전자 사이의 서로 끌어당기는 힘(인력)에 의해 형성되는 결합이다.

¶ 자유 전자

금속 원자가 내놓은 전자로, 금속 양이온 사이를 자유롭게 이동하면서 금속 양이온과 결합하는 전자이다.
이 자유 전자로 인해 힘을 가해도 쉽게 부서지지 않고 길게 늘어나는 성질인 뽑힘성(연성)과 펴지는 성질인 펴짐성(전성)이 나타난다.

¶ 금속 결합 물질의 표기

금속 원소 하나로 이루어진 경우 원소 기호만을 사용하여 나타낸다.

¶ 금속 결합 물질의 표기 예시

철로만 이루어진 물질은 $\mathrm{F}\mathrm{e}\backslash mathrm\{Fe\}$로, 구리로만 이루어진 물질은 $\mathrm{C}\mathrm{u}\backslash mathrm\{Cu\}$로 나타낸다.

¶ 전기 전도성

전기(전류)가 흐르는 성질이다.

¶ 결합의 종류와 물질의 상태에 따른 전기 전도성

• 공유 결합 물질은 대부분 고체와 액체 상태에서 자유롭게 이동할 수 있는 전자나 이온이 없으므로 전기 전도성이 없다.

공유 결합 물질은 전자가 공유 결합으로 묶여 있어 자유롭게 이동할 수 없다.

고체 상태에서 전기 전도성을 갖는 흑연$(\mathrm{C})(\backslash mathrm\{C\})$, 수용액에서 이온화되어 전기 전도성을 갖는 암모니아$(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3)(\backslash mathrm\{NH\_\{3\}\})$와 아세트산$(\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H})(\backslash mathrm\{CH\_\{3\}COOH\})$ 등 예외가 있다.

---

• 금속 결합 물질은 고체와 액체 상태 모두 자유롭게 이동할 수 있는 자유 전자를 가지므로 전기 전도성이 있다.

금속 결합 물질은 자유롭게 이동할 수 있는 자유 전자를 갖는다.

---

• 이온 결합 물질은 고체 상태에서 이온이 자유롭게 이동하지 못해 전기 전도성이 없지만,
  액체나 수용액 상태에서는 자유롭게 이동할 수 있으므로 전기 전도성이 있다.

고체 상태의 이온 결합 물질에서는 이온이 자유롭게 이동할 수 없다.

액체나 수용액 상태의 이온 결합 물질에서는 이온이 자유롭게 이동할 수 있다.

¶ 적용 문항

¶ 1번 문항

¶ 2번 문항