안녕하세요 물리는 무리야 입니다.
이번에는 고체에 작용하는 결합력에 대해서 알아보도록 하겠습니다.
고체에서 인접한 원자의 전자 상호간의 작용은 결정체를 뭉쳐 있게 하는 매우 중요한 기능을 나타냅니다.
결합력은 2개의 원자간 거리에 따른 인력, 척력 및 순수힘의 합이라고 생각해시면 됩니다.
결합력과 비슷하게 결합에너지는 2개의 원자간 거리에 따른 인력, 척력 및 순수 에너지의 합입니다.
이떄 에너지는 다음과 같습니다. $$E = \int Fdr$$
그러므로 힘은 0 즉, 인력과 척력이 같을 때
에너지는 가장 낮을 때 가장 안정된 상태라고 말할 수 있습니다.
1.이온 결합
반대 전하에 의한 인력이 안정한 결합을 만드는 것입니다.
금속원자와 비금속 원자가 만나는 경우를 이온 결합이라고 합니다.
이온화 에너지가 작아서 전자를 쉽게 잃을 수 있는 원자가 초과 전자를
받아들이려는 경향이 있는 원자와 상호작용할 때 일어납니다.
한 원자는 다른 원자에 전자를 주어 결국 각각 양이온과 음이온이 됩니다.
이때 음이온과 양이온 사이의 인력이 같은 이온들 사이의
척력과 균형을 이루는 평형 배치에서 이 이온들이 서로 결합을 이룹니다.
이온 결합은 이온 사이의 정전기력이 상당히 강해서 결정을 파괴하려면
이온사이의 인력 이상의 힘이 필요하기 때문에이온결합 결정은 상당히 굳기가 높습니다.
같은 이유로 이반적으로 녹는점또한 높습니다.
그러나 이온 결정은 굳으나 부러지기 쉽습니다. 파괴하지 않는 한 변형시키기 어렵습니다.
변형시키게 되면 같은 종류의 이온이 서로 접하게 되면서
상호간 반발력에 의해서 두개 층이 서로 갈라지게 되는 것입니다.
2.공유 결합
공유된 전자로 결합을 만들어 강한 결합을 이루게 하는 것이 공유결합입니다.
공유 결정의 응집력은 인접한 원자들 간에 공유하고 있는 전자들 때문에 발생하며,
비슷한 전기음성도를 갖는 원소들 사이에서 일어나게 됩니다.
공유 결합에 참여하는 원자들은 결합에 1개의 전자를 기여합니다.
이때 참여하는 전자들은 원자가 전자 즉 최외각 전자들이 참여하게 됩니다.
공유 결합은 다이아몬드 격자를 가지는 반도체에서 나타납니다.
Ge,Si,C의 경우 다이아몬드 격자에서 각 원자들은 4개의 인접 원자들과 가전자들을 공유합니다.
3.금속 결합
순수 금속 원소들의 결합으로 극단적인 형태의 공유결합입니다.
모든 원자들이 최외각 전자들을 내어놓아 (+)의 이온코어를 형성하고 내어놓은 전자들을 공유하여
전자의 바다 또는 전자 구름을 형성하게 됩니다.
이러한 전자들은 더 이상 어떠한 금속에도 속해있지 않게 됩니다.
금속 이온들 사이 공간을 자유롭게 이동할 수 있게 되는 것 입니다.
지금까지 소개해드린 결합들리 원자간의 결합시 큰 영향을 미치는 1차결합입니다.
그 밖의 2차 결합에 대해서 소개하드리자면
쌍극자간의 상호작용에 의한 결합
비극성 분자의 전자요동에 의한 쌍극자 형성
극성 분자의 영구 쌍극자에 의한 결합
| 결합 종류 | 결합 에너지 | 결합 특성 | 재료 |
| 이온결합 | 크다 | 비방향성 밀도 크다 |
Ceramics |
| 공유결합 | 다양하다 강한결합-다이아몬드 약학결합-비스무트,메테인 |
방향성 밀도 작다 |
Ceramics Semiconductor Polymer chains |
| 금속결합 | 다양하다 강한결합-텅스텐 약학결합-수은 |
비방향성 밀도 크다 |
Metals |
| 2차결합 | 매우작다 | 방향성 밀도 작다 |
Inter-chain(Polymer) Inter-moecular |
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