무극성공유결합

요약 전기음성도가 같은 두 원자가 전자를 내어 놓고 그 전자쌍을 공유하여 이루어진 결합으로 전하의 분리가 일어나지 않는 결합을 무극성공유결합이라고 한다.

모든 원자 중에서 가장 안정한 상태인 것은 18족 원소이다. 이 원소를 제외한 원자는 원자에 따라 차이가 있기는 하지만 18족에 비해 안정도가 떨어진다. 그러므로 화학결합은 18족 원소와 같은 전자 배치를 가지기 위한 수단이라고 할 수 있다.

수소와 염소의 경우를 예로 들어 생각해 보자.

수소가 안정한 전자 배치를 할 수 있는 가장 쉬운 방법은 수소와 원자 번호가 가장 가까운 헬륨과 같은 전자 배치를 가지는 것이다. 수소와 헬륨의 전자 배치를 비교해 보면 수소가 안정하게 될 수 있는 방법을 짐작하게 해 준다.

    H   :   1s¹
    He  :   1s² 

위의 전자배치를 보면 수소가 안정한 전자배치를 가지기 위해서는 외부에서 전자를 한 개 얻어 H^-이온으로 될 때임을 알 수 있다. 다행히 전자를 줄 원자가 옆에 있다면 문제가 없겠지만 전자를 줄 원자가 없고 수소만 있었다면 안정한 전자배치를 할 수 있는 유일한 방법은 두 원자가 전자를 한 개씩 내어놓고 그 전자쌍을 공유하는 것이다.

[그림1] 수소 원자 사이의 공유결합

이와 같이 두 원자가 전자를 내어놓고 그 전자쌍을 공유하여 이룬 결합을 공유결합이라고 한다.

염소의 경우에도 위와 같은 방법으로 결합을 하면 두 원자는 모두 안정한 전자배치를 가지게 된다.


[그림2] 염소 원자 사이의 공유결합

같은 방법으로 생각하면 수소와 염소도 각각 전자를 한 개씩 내어놓고 그 전자쌍을 공유하면 안정한 상태로 존재할 것임을 생각할 수 있다.


[그림3] 수소와 염소 원자 사이의 공유결합

그런데 염화수소의 경우는 수소나 염소의 경우와는 다른 점이 있다. 수소 분자나 염소 분자에서는 동일한 원자끼리의 결합이기 때문에 공유한 전자쌍은 양쪽 원자에 공평하게 공유된다. 그렇지만 염화수소의 경우에는 염소와 수소가 전자쌍을 잡아당기는 상대적인 힘이 달라 공유전자쌍이 그 전자쌍을 잡아당기는 힘이 센 염소 쪽으로 치우쳐 염소는 부분적인 (-)하전을 가지게 되고 H는 부분적인 (+)하전을 가지게 된다. 여기서 공유전자쌍을 잡아당기는 상대적인 척도를 전기음성도(electronegativity)라고 하는데 전기음성도가 클수록 전자쌍을 잡아당기는 힘이 세다.

이와 같이 전기음성도가 같은 원자가 공유결합을 하여 전하의 분리가 일어나지 않는 결합을 무극성공유결합이라고 하고 전기음성도가 다른 원자가 공유결합을 하여 전하의 분리가 있는 결합을 극성공유결합이라고 한다.