화학 결합: 이온·공유·금속 결합

주기율표의 18족 원소인 비활성 기체($\text{He, Ne, Ar}$)는 가장 바깥 전자껍질에 전자가 $8$개(단, 헬륨 $\text{He}$은 $2$개)로 꽉 채워져 있어 에너지가 매우 낮고 안정하여 다른 원소와 거의 반응하지 않습니다.

다른 원소들이 화학 결합을 형성하는 까닭은 전자를 잃거나 얻거나 공유하여 가장 바깥 전자껍질에 전자 8개를 채워 비활성 기체와 같은 안정한 전자 배치를 이루려 하기 때문인데, 이를 옥텟 규칙(Octet Rule, 팔전자 규칙)이라고 합니다.

결합에 참여하는 원소의 종류(금속/비금속)에 따라 세 가지 화학 결합이 형성되며, 그에 따라 녹는점, 부서짐성, 전기 전도성이 뚜렷하게 구분됩니다.

특히 이온 결합에서 양이온과 음이온 사이의 정전기적 인력(쿨롱 법칙)은 이온의 전하량($q_1, q_2$)이 클수록, 이온 사이의 거리($r$)가 가까울수록 강해져 녹는점이 높아집니다:

비금속 원자들 사이에 전자쌍 1개를 공유하면 단일 결합($\text{H-H, Cl-Cl, H}_2\text{O}$), 2개를 공유하면 이중 결합($\text{O=O, CO}_2$), 3개를 공유하면 삼중 결합($\text{N}\equiv\text{N}$)이라고 합니다. 단일 결합에서 삼중 결합으로 갈수록 결합 길이는 짧아지고 결합 에너지는 커져서 끊기 어려워집니다 (질소 기체 $\text{N}_2$가 매우 안정한 이유).

자주 틀리는 오개념 정리: