공유 결합

Covalent Bond

공유 결합은 비금속 원자들이 전자쌍을 함께 나누어 가지는 결합이에요. 두 원자가 가까워질수록 에너지가 낮아지다가 최적 거리에서 가장 안정해지고, 그 거리가 결합 길이예요. 결합 차수가 클수록 결합 에너지는 커지고 결합 길이는 짧아지며, 전기음성도 차에 따라 극성과 무극성으로 나뉘어요. 이 페이지에서는 결합 길이와 결합 차수를 바꿔 가며 에너지 곡선과 단일·이중·삼중 결합을 비교해 봐요.

공유 결합은 어떻게 생기나?

결합 길이3

💡 비유: 공을 함께 잡기

①두 아이가 하나의 공(전자쌍)을 함께 잡고 있는 것

②가까이 갈수록 에너지↓ (안정): 하지만 너무 가까우면 반발

③최적 거리 = 결합 길이 (에너지 최저점)

④이온 결합과 달리 전자를 '공유'한다

단일·이중·삼중 결합

결합 차수1

결합 차수와 성질

결합 차수↑ → 결합 에너지↑, 결합 길이↓

삼중 > 이중 > 단일 (강도순)

🔍 세 가지 결합을 비교해보라!

①단일 결합: σ결합 1개 (H₂, Cl₂)

②이중 결합: σ + π 결합 (O₂, C=C)

③삼중 결합: σ + 2π 결합 (N₂, C≡C)

④결합 차수가 클수록 짧고 강하다

전기 음성도와 극성

극성 공유 결합

ΔEN > 0 → 전자쌍이 한쪽으로 치우침

ΔEN: 전기 음성도 차이

무극성 공유 결합

ΔEN = 0 → 전자쌍을 동등하게 공유

같은 원소끼리 결합 (H₂, O₂, N₂)

💡 결합의 연속 스펙트럼

①ΔEN = 0: 무극성 공유 결합 (H-H)

②0 < ΔEN < 1.7: 극성 공유 결합 (H-Cl)

③ΔEN > 1.7: 이온 결합 (Na-Cl)

④결합은 이분법이 아니라 연속적이다

직접 풀어보기

예제 1

수소 분자(H₂)에서 두 수소 원자는 어떻게 결합하는가? 공유 전자쌍 수는?

각 H가 전자 1개씩 내놓아 전자쌍 1개를 공유한다 (단일 결합).

H· + ·H → H:H (H−H)

공유한 전자쌍 수를 센다.

공유 전자쌍 1개 (단일 결합)

▸ 단일 결합, 공유 전자쌍 1개

두 원자가 전자쌍 1개를 공유해 각각 헬륨과 같은 안정한 배치를 이룬다.

예제 2

질소 분자(N₂)의 결합 종류와 공유 전자쌍·비공유 전자쌍 수를 구하시오.

각 N는 원자가 전자 5개: 3개를 공유해 삼중 결합을 이룬다.

N≡N (삼중 결합)

공유 전자쌍과 남은 비공유 전자쌍을 센다.

공유 전자쌍 3개, 비공유 전자쌍 2개

▸ 삼중 결합 (공유 3쌍, 비공유 2쌍)

각 N에 비공유 전자쌍이 1개씩 남아 총 2개이며, 삼중 결합이라 매우 강하고 짧다.

총정리

공유 결합

비금속 + 비금속 → 전자쌍 공유

전기 음성도 차이가 작은 원소 사이에 형성

2023 평가원 모평 화학Ⅰ 유형 변형

다음 분자 중 2중 결합(이중 결합)을 포함하는 것은?

①H₂

②Cl₂

③O₂

④N₂

⑤HCl

▸ ③ O₂

각 분자의 결합 차수를 비교한다 (H₂·Cl₂·HCl 단일, N₂ 삼중).

남은 O₂의 결합 차수를 확인한다.

O₂: O=O 이중 결합 (공유 전자쌍 2개)

🎯 시험 포인트

①공유 결합 = 비금속 + 비금속 (전자 공유)

②결합 차수↑ → 결합 에너지↑, 결합 길이↓

③σ결합 = 축 방향 겹침, π결합 = 옆 방향 겹침

④극성: ΔEN > 0이면 극성, ΔEN = 0이면 무극성

⑤배위 결합: 한쪽이 전자쌍을 모두 제공 (NH₄⁺)