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2.10: 공유 결합
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Covalent Bonds
 
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2.10: Covalent Bonds

2.10: 공유 결합

Overview

When two atoms share electrons to complete their valence shells they create a covalent bond. An atom’s electronegativity—the force with which shared electrons are pulled towards an atom—determines how the electrons are shared. Molecules formed with covalent bonds can be either polar or nonpolar. Atoms with similar electronegativities form nonpolar covalent bonds; the electrons are shared equally. Atoms with different electronegativities share electrons unequally, creating polar bonds.

A Covalent Bond Is Formed by Two Shared Electrons

The number of covalent bonds that an atom can form is dictated by how many valence electrons it has. Oxygen, for example, has six out of eight possible valence electrons, meaning that each oxygen atom needs two more electrons to become stable. Oxygen can form single bonds with two other atoms, as it does when it forms water with two hydrogen atoms (chemical formula H2O). Oxygen can also form a double bond with just one other atom that also needs two more electrons to complete its octet (e.g., another oxygen atom). Carbon has four valence electrons and therefore can form four covalent bonds, as it does in methane (CH4).

When a covalent bond is made, both atoms share a pair of electrons in a hybrid orbital that differs in shape from a normal orbital. The electrons participating in the bond thus orbit in a modified path around the nuclei of both atoms. Covalent bonds are strong and, once formed, cannot be broken by physical forces.

Electronegativity Determines Whether a Molecule Is Polar or Nonpolar

Electronegativity is the tendency of an atom to attract electrons in a bond. The most electronegative atom is fluorine. Starting with fluorine at the top right corner of the periodic table (omitting the noble gases in the rightmost column), the electronegativity of atoms tends to decrease with diagonal leftward movement down the periodic table, such that atoms with the lowest electronegativities are at the bottom left corner (e.g., francium, or Fr). If atoms have extremely different electronegativities, they will likely form ions instead of covalent bonds. However, for atoms that form covalent bonds with one another, their electronegativity values determine whether the bond will be polar or nonpolar.

A nonpolar bond is one in which the electrons are shared equally, and there is no charge across the molecule. A polar bond, by contrast, occurs when one atom is more electronegative than another and pulls the electrons toward it. Polar bonds have a partial negative charge on one side and a partial positive charge on the other, which is important because it causes polar molecules to behave differently than nonpolar ones.

Polar molecules are hydrophilic because their partial charges attract them to other charged molecules, which also means they are soluble in water. Nonpolar molecules—those containing long stretches of hydrocarbons, such as fats—are said to be hydrophobic. Unlike polar molecules, nonpolar molecules will not dissolve in water. Cells are often surrounded by fluid and have cytoplasms that contain water. Thus, the way a molecule interacts with water and other charged molecules impact how it is transported and used by cells.

개요

두 원자가 전자를 공유하여 원자 껍질을 완성할 때 그들은 공유 결합을 만듭니다. 원자의 전기성- 공유 전자가 원자쪽으로 당겨지는 힘-전자가 공유되는 방법을 결정합니다. 공유 결합으로 형성된 분자는 극성 또는 비극성일 수 있다. 유사한 전기적 과거의 원자는 비극성 공유 결합을 형성; 전자는 동등하게 공유됩니다. 다른 전기적 분기를 가진 원자는 전자를 불평등하게 공유하여 극지 결합을 만듭니다.

두 공유 전자에 의해 형성되는 공유 결합

원자가 형성할 수 있는 공유 결합의 수는 얼마나 많은 원자 전자에 의해 결정됩니다. 산소는, 예를 들면, 8개의 가능한 원자 전자의 6개가 있습니다, 각 산소 원자가 안정되기 위하여 2개의 더 많은 전자가 필요하다는 것을 의미합니다. 산소는 두 개의 수소 원자 (화학 공식 H2O)와 물을 형성 할 때와 마찬가지로, 두 개의 다른 원자와 단일 결합을 형성 할 수 있습니다. 산소는 또한 그것의 옥텟을 완료하기 위하여 2개의 더 많은 전자를 필요로 하는 단지 1개의 다른 원자와 이중 결합을 형성할 수 있습니다 (예를 들면, 또 다른 산소 원자). 탄소는 4개의 원자성 전자를 가지고 있으므로 메탄(CH4)과마찬가지로 4개의 공유 결합을 형성할 수 있습니다.

공유 결합이 이루어지면 두 원자모두 일반 궤도와 모양이 다른 하이브리드 궤도에서 한 쌍의 전자를 공유합니다. 결합에 참여하는 전자는 따라서 두 원자의 핵 주위의 변형 된 경로에서 궤도. 동연적 유대는 강하고, 일단 형성되면 물리적 인 힘에 의해 깨질 수 없습니다.

전기성으로 분자가 극성 또는 비극성인지 여부를 결정합니다.

전기성은 결합에 전자를 유치하는 원자의 경향이다. 가장 전기음성 원자는 불소입니다. 주기율표의 오른쪽 상단 모서리에 있는 불소(오른쪽 열에서 고귀한 가스를 생략함)로 시작하여 원자의 전기성은 주기율 표 아래로 대각선 왼쪽 이동으로 감소하는 경향이 있으며, 따라서 가장 낮은 전기적 편성을 가진 원자가 왼쪽 하단 모서리(예: 프랑륨 또는 Fr)에 있습니다. 원자가 매우 다른 전기 적 예시를 가지고 있는 경우, 그들은 가능성이 공유 결합 대신 이온을 형성할 것입니다. 그러나, 서로 공유 결합을 형성하는 원자의 경우, 그들의 전기성 값은 결합이 극성 또는 비극성 인지 여부를 결정합니다.

비극성 결합은 전자를 동등하게 공유하는 것이고 분자 전체에 걸쳐 아무런 요금이 부과되지 않습니다. 반면 극지 결합은 한 원자가 다른 원자보다 더 전기음이 많고 전자를 그쪽으로 끌어당길 때 발생합니다. 극성 결합은 한쪽에 부분적인 음전하를 가지며 다른 쪽에는 부분적인 양전하가 있어 극성 분자가 비극성 분자와 다르게 행동하기 때문에 중요합니다.

극성 분자는 그들의 부분 요금이 또한 물에서 용해된다는 것을 의미하는 그밖 충전된 분자에 그(것)들을 유치하기 때문에 친수성입니다. 지방과 같은 탄화수소의 긴 뻗어를 포함하는 비극성 분자는 소수성이라고 합니다. 극성 분자와 달리, 비극성 분자는 물에 용해되지 않습니다. 세포는 종종 액체에 의해 포위되고 물을 포함하는 세포질이 있습니다. 따라서 분자가 물과 다른 충전된 분자와 상호 작용하는 방식은 세포에 의해 운반되고 사용되는 방식에 영향을 미칩니다.

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