Report♪ 화학결합에대한조사

목차

화학결합의 종류

화학결합은
1)이온결합,
2)공유결합,
3)금속결합

일차결합이란 무엇인가?
1. 이온결합
2. 공유결합
3. 금속결합

마지막으로 수소결합이란?
① 수소결합의 특징
② 수소결합의 영향
③ 수소결합을 이용한 몇가지 물질의 특성
④ 수소결합의 중요성

본문내용

자의 산소에 있는 전자쌍에 끌린다. 일반적으로 수소결합은 원자와 원자를 몇 개의 점으로 연결하여 표시한다. 수소결합의 결합력은 다른 화학결합의 세기보다 작다. 즉, 결합력은 판데르바알스힘보다 크나 공유결합의 힘보다는 10배정도 작다. 수소결합의 상호작용은 화학결합의 한 형태로 보기보다는 강한 분자간의 힘으로 보는 것이 일반적인 견해이다.
즉, 극성을 띈 수소화합물에서 한 분자의 수소원자와 다른분자의 비공유 전자쌍 사이에 작용하는 인력에 의한 약한 화학결합을 수소결합이라고 한다. 이는 2개의 원자 사이에 수소원자가 들어감으로서 생기는 약한 화학결합을 뜻한다.
예를 들면 물의 결정인 얼음에서는 물분자 H₂O가 단독으로 존재하여 결정격자
(일반적으로 순수한 고체는 결정을 이루고 있으며, 그 결정의 내부에서 몇 개의 구성단위가 일정한 규칙에 따라 공간 내에 반복하여 배열되어 있는 형태)를 만드는 것이 아니라, 1개의 물분자를 볼 때, 그 안의 산소원자를 중심으로 하여 4개의 물분자가 정사면체꼴로 둘러싸고, 이것이 무한히 연결된 결정으로 되어있다. 이 경우 O-H로 나타낸 부분은 보통의 화학결합이지만, HO의 부분 또는 그것을 포함하는 O-HO와 같은 결합을 수소결합이라 한다.
일반적으로수소결합은 ONF등 전기음성도 (분자 내 원자가 그 원자의 결합에 관여하고 있는 전자를 끌어당기는 정도를 나타내는 척도)가 강한 원자 사이에 수소원자가 들어갈 때 생기는 것으로, X-HY와 같이 표시된다. 이것은 X-HY라는 결합에서는 X-H가 공유결합이라도 X의 강한 전기음성에 의하여 수소원자의 전자가 X쪽에 강하게 끌리는 것을 뜻한다. 따라서 H는 거의 노출된 양성자로 되고, 이것으로 인하여 강한 전기음성도를 지닌 Y는 양성자받개(수용체)로서 H에 접근하여 약한 결합이 생기게 된다.
② 수소결합의 영향
수소결합은 여러 가지 물질에 중요한 영향을 미치고 있다.
얼음의 경우에는 수소결합에 의하여 생긴 그물코구조로 해서 상당한 공간이 생긴다. 얼음을 가열할 때 녹는점에서 어느 정도의 융해열이 필요한 것은 이 수소결합을 절단하기 위한 것이며, 물은 수소결합이 어느 정도 절단된 상태이므로 1개의 물분자를 둘러싸는 다른 물분자의 수가 증가하여 물분자 사이의 틈이 작아진다. 따라서 얼음보다도 물이 밀도가 큰 것이 된다.
즉, 얼음은 수서결합을 물분자 6개가 육각형 모양으로 단단히 취하고 있기 때문에 가운데가 비어있는 육각형 구조를 이루게 되어 있다. 여기에 열을 가해 주면 수소결합 중에 몇 개가 끊어져서 가운데 빈 공간이 없어져 수소결합의 수가 줄어들 게 되는 것이다.
③ 수소결합을 이용한 몇가지 물질의 특성
Ａ) 물
물의 수소결합의 특성이 몇가지 있다.
1.비열
사람은 여름과 겨울을 모두 견디며 살아갈 수 있는데 이는 수소결합으로 생기는 현상 중 하나이다.
수소결합은 결합이 강하지는 않지만 아주 많은 양의 수소결합이 이루어져 있어 쉽게 끊어지지 않는다. 이는 1°C씩 높이는데 높은 열량을 요구한다. 따라서 지구의 연평균 기온이나 생명체의 온도가 일정하게 유지될 수 있는 하나의 원인이 된다. 고체(얼음)이 될 때 타물질과 달리 오히려 부피가 팽창하는 성질 때문에 강물이 얼 때 얼음이 수면에서부터 형성된다. 이렇게 시작한 얼음이 보온효과를 내고 그 아래서 물고기들이 수온변화없이 살 수 있는 것이다.
2. 수화외피
수소결합은 물분자끼리의 상호작용 외에도 다른 분자와도 인력을 갖게 한다.
그래서 단백질, 탄수화물 등의 주위를 싸게된다. 이 현상을 수화외피라고 한다. 이로인해 단백질은 콜로이드 상태로 유지될 수 있는 것이다. 만약 물이 단백질 입자 하나하나를 둘러싼다면 단백질이 가라앉을 수 있을 만큼 큰 입자를 형성할 수도 없는 것이다.
그리고 이온 등에 수화외피를 형성함으로써 물은 극성(친수성) 분자들을 녹이는 아주 훌륭한 용매가 되기도 한다.
3.열전도율
물분자는 수소결합 때문에 안정적으로 규칙적으로 배열되어 있다. 이 때문에 물은 높은 열전도율을 가지게 되었다.
비열과 열전도율 둘 다 높기 때문에 생물의 세포에서 발생하는 열은 쉽게 분산될 수 있어 세포내부의 온도는 심한 변화가 없는 것이다.
Ｂ) 알코올과 페놀과 에터
수소결합은 물 외에도 알코올, 페놀, 에터에서도 나타난다.
알코올과 에터의 녹는점과 끓는점을 일반적으로 동족계열 내에서 분자량 증가에 따라 증가한다.
그러나 대력 같은 분자량을 갖고 있는 알코올은 일반적으로 높은 끓는점을 나타낸다.(ex: 메탄올-에테인 / 엔탄올-프로페인)
에터는 산소-수소결합이 없으므로 수소결합은 생기지 않는다. 그리고 수소결합 화합물은 같은 분자량의 이성질체 알코올보다 끓는점이 훨씬 낮다.
액체가 기체로 변할 때 액체 중 분자간 인력을 능가해야 한다.
이들의 분자간 인력은 알케인이 무극성분자이므로 알케인이 더 약하다. 그러나 알코올의 산소-수소 결합은 극성이 대단히 크고 결과적으로 분자간에 이중극자 인력이 존재하고 구체적으로는 한 분자의 수소와 다른분자의 산소(그리고 그것의 비결합전자)간에 이중극자 인력이 존재한다. 게다가 수소는 크기가 작기 때문에 최대의 인력이면 분자간은 조밀해질 가능성이 있다. 이 현상을 수소결합이라 하고 수소가 질소, 산소, 플루오린 같은 센 전기음성 원소와 결합한 분자에서 생긴다.
수소결합으로부터 생기는 분자간 센 결합은 액체의 점도에 영향을 줄 수 있다.
작은 분자량의 알코올은 수용성이다.
그러나 알코올 분자량이 증가하면 알코올 중 탄화수소의 비율이 증가하며 그 알코올은 알케인과 더 비슷하고 물에 덜 녹는다.
메탄올, 에탄올, 프로판올은 모든 비율로 물에 녹지만 그 용해도는 부탄올의 경우 크게 감소한다. 페탄올과 헥산올은 대단히 소량만 녹고 헵탄들과 옥탄올은 근본적으로 물에 불용성이다.
④ 수소결합의 중요성
이처럼 수소결합은 여러물질에 반응하여 독특한 특성을 발현하게 된다.
DNA구조를 밝힌 중요한 단서도 염기의 수소결합이며 이는 생명연구의 한 획을 그을 수 있는 중요한 발견이었다. 또한 수소결합으로 끓는점과 녹는점의 큰 차이가 유기화합물의 한 성질이 되어 화학의 발전에 영향을 끼치고 있다.
읽어주셔서 감사합니다. *^^*

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화학결합,   공유결합,   수소결합