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원자핵 사이 거리인 결합 길이와 공유 전자쌍 수로 정해지는 결합 차수, 결합 차수에 따른 결합 길이 변화를 설명합니다.
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결합 길이

¶ 지식 정보

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원자핵 사이 거리인 결합 길이와 공유 전자쌍 수로 정해지는 결합 차수, 결합 차수에 따른 결합 길이 변화를 설명합니다.
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¶ 결합 길이

결합한 두 원자의 원자핵 사이의 거리이다.
단위는 주로 $\mathrm{pm}$ 를 사용한다.

¶ 결합의 형성

두 원자가 너무 가까울 경우 원자핵 간 서로 밀어내는 힘이 너무 강해지고,
두 원자가 너무 멀 경우 두 원자 간 당기는 힘이 너무 약해지기 때문에
두 원자가 적당히 떨어져 있을 때 결합이 형성된다.

에너지가 높은 상태인 경우 불안정하여 주변에 에너지를 방출하려는 경향이 있어, 에너지가 낮은 상태일 때 안정하다.

¶ 결합 차수

$n$ 중 결합은 두 원자가 $n$ 개의 전자쌍을 공유하는 결합이다.
결합 차수는 공유하는 전자쌍 수 $n$ 이다.
단위는 없다.

¶ 단일 결합과 다중 결합

단일 결합은 두 원자가 $1$ 개의 전자쌍을 공유하는 경우이고,
다중 결합은 두 원자가 $2$ 개 이상의 전자쌍을 공유하는 경우이다.

서로 같은 두 원자가 결합할 때, 결합 차수가 클수록 공유 전자쌍이 원자핵을 당기는 힘이 커져 결합 길이가 감소한다.

¶ 단일 결합 예시

그림은 $\mathrm{H_{2}O}$ 를 화학 결합 모형으로 나타낸 것이다. $\mathrm{H_{2}O}$ 에는 어떤 결합이 몇 개 존재하는지 분석해보자.

두 원자( $\mathrm{H}$ 와 $\mathrm{O}$ )가 $1$ 개의 전자쌍을 공유하고 있으므로 단일 결합에 해당한다.
따라서 $\mathrm{H_{2}O}$ 에는 단일 결합이 총 $2$ 개 존재한다.

¶ 다중 결합 예시

그림은 $\mathrm{CO_{2}}$ 를 화학 결합 모형으로 나타낸 것이다. $\mathrm{CO_{2}}$ 에는 어떤 결합이 몇 개 존재하는지 분석해보자.

두 원자( $\mathrm{C}$ 와 $\mathrm{O}$ )가 $2$ 개의 전자쌍을 공유하고 있으므로 다중 결합( $2$ 중 결합)에 해당한다.
따라서 $\mathrm{CO_{2}}$ 에는 다중 결합( $2$ 중 결합)이 총 $2$ 개 존재한다.

¶ 원소에 따른 공유 전자쌍 형성

각 원자는 전자쌍 공유를 통해 부족한 최외각 전자를 채워 듀엣 규칙이나 옥텟 규칙을 만족시켜 안정해진다.

$\mathrm{H}$ (수소)는 $1$ 개의 최외각 전자를 갖고 있으며, 듀엣 규칙을 만족시키기 위해 $1$ 개의 공유 전자쌍을 형성하여 안정해지려는 경향이 있다.

$14$ 족, $15$ 족, $16$ 족, $17$ 족 원소는 각각 $4$ , $5$ , $6$ , $7$ 개의 최외각 전자를 갖고 있으며,
옥텟 규칙을 만족시키기 위해 각각 $4$ , $3$ , $2$ , $1$ 개의 공유 전자쌍을 형성하여 안정해지려는 경향이 있다.

¶ 원소에 따른 공유 전자쌍 형성 예시

$\mathrm{CH_{4}}$ 의 공유 결합 구조에 대해 분석해보자.

$\mathrm{C}$ (탄소)는 $14$ 족 원소로 $4$ 개의 최외각 전자를 갖고 있으며,
옥텟 규칙을 만족시키기 위해 $4$ 개의 공유 전자쌍을 형성하여 안정해지려는 경향이 있다.

$\mathrm{H}$ (수소)는 $1$ 개의 최외각 전자를 갖고 있으며,
듀엣 규칙을 만족시키기 위해 $1$ 개의 공유 전자쌍을 형성하여 안정해지려는 경향이 있다.

이를 모두 만족시키기 위해 $\mathrm{C}$ $1$ 개가 $\mathrm{H}$ $4$ 개와 각각 단일 결합하여 공유 전자쌍을 형성해야 하므로,
$\mathrm{CH_{4}}$ 의 화학 결합 모형을 그리면 아래 그림과 같다.

¶ 적용 문항

¶ 1번 문항

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¶ 2번 문항

2번 문항 정답 및 해설 보기