Polar Covalent Bond, Nonpolar Covalent Bond,   극성 공유결합, 비 극성 공유결합

1. 극성 유무에 따른 공유결합의 구분

  ㅇ 극성 공유결합 (polar covalent bond)  :  전자쌍이 각 원자에 비 균등 공유 
     - 전자의 비 대칭적인 공유의 결과 또는 원자간 전기음성도가 크게 차이짐으로부터 야기됨

     - 특징
        . 전기적으로 극성을 가지는 분자
        . 분자 내 전자들이 고르게 분포하지 않고 한쪽으로 치우쳐 있음
           .. 이로 인해, 분자 전체에 부분적인 양극(+)과 음극(-)이 생김
        . 원자간 전기음성도 차이가 큼

     - 例) 
        . H2O(물) : 산소(O) 원자가 수소(H) 원자 보다 전자를 더욱 끌어당기어 극성
        . NH3(암모니아) : 질소 원자 주변에, 1개의 고립전자쌍과 3개의 극성인 N-H 결합
        . HCl(염화수소) : 염소(Cl)가 수소(H) 보다 전기음성도가 크므로 결합 전자쌍을 더 끌어당김

  ㅇ 비 극성 공유결합 (nonpolar covalent bond)  :  전자쌍이 각 원자에 균등,대칭 공유
     - 같은 원자 또는 전자 분포의 대칭적인 구조 또는 원자간 전기음성도 차이가 매우 작은 경우임

     - 특징
        . 전기적으로 극성을 갖지 않는 분자
        . 결합 내 전자 분포가 거의 같음(고르게 분포함)
        . 원자간 전기음성도 차이가 작음

     - 例) 
        . Cl2(염소), H2(수소), N2(질소)
        . CH4(메탄) : (결합은 약간 극성이지만, 완전 대칭 구조 → 전체 비 극성)


2. 극성의 유형  :  (결합 극성과 분자 극성은 다름)

  ㅇ 극성 결합이지만, 극성 분자가 아닌 경우 
     - 例) CO2 (이산화탄소)  
        . 분자 기하구조가, 선형 분자 구조를 취해(직선적), 양쪽 2개 결합 극성이 서로 상쇄되므로,
           .. 알짜 쌍극자 모멘트가 없게 되어, 극성 분자가 아님
        . 즉, 양쪽 두 C=O 결합 각각은, 전기음성도가 커, 극성 결합이지만, 
           .. 선형 분자 구조를 가져, 전체적으로, 비극성 분자 임

  ㅇ 극성 결합이면서, 극성 분자가 되는 경우
     - 例) H2O(물) : 두 O-H 결합 각각이 극성을 가지는, 극성 분자

  ㅇ 분자 기하 구조는 같으나, 다른 극성을 갖는 경우
     - 例) 아래 두 분자 모두 사면체 구조(Tetrahedron)로 구조는 같으나,
        . CF4 (사불화탄소)는, 
           .. C-F 결합은 극성이지만, 네 방향이 대칭 → 극성 상쇄 → 비극성 분자
        . CHCl3 (클로로포름)
           .. C-H, C-Cl 결합이 전기음성도 차이가 크고, 대칭적 배치 아님,
           .. 즉, Cl 원자들이 비대칭적으로 배치됨 → 극성 분자

  ※ (요약)
     - 극성 공유결합  :  전기음성도 차이 큼 → 전자 비대칭 분포 → 쌍극자 발생
     - 비 극성 공유결합  :  전자 대칭 공유 → 쌍극자 없음
     - 그러나, 분자 극성은 분자 기하 구조까지 고려해서 결정됨


3. 사실상, 결합 형태가 명확히 구분되지 않음

  ※ 사실, 대부분의 화합결합(분자 형성)이 이상적인 형태 보다는, 
     - 부분적인 이온결합, 부분적인 공유결합을 동시에 갖는, 중간적 `극성 공유 결합` 형태임

     - 例) 플루오린 화합물이 여러 유형인 것처럼, 실제 물질은 그 중간 어딘가에 위치하는 경우 많음
        .  F2 : 비 극성 공유결합 (두 동일 원자 간의 전기음성도 차이가 없으므로 비극성)
        .  HF : 극성 공유결합 (H와 F의 전기음성도 차이가 커서 극성임)
        .  LiF : 이온결합 (Li는 전자를 거의 완전히 F에 줌)
           .. 이온 결합은, 개별 전자가 한 원자에 완전히 이동한 형태임


4. 극성의 척도

  ※ 분자 내 개개의 극성결합과 비공유전자쌍의 벡터합에 의해 전체 극성이 결정되며,
     - 분자 극성의 크기는, 전기 쌍극자 모멘트로써, 측정됨

  ㅇ 전기 쌍극자 모멘트의 척도 단위  =>  Debye [D]
     - 1 [D] = 3.34 x 10-30 [Coulomb m]

     - 例) 2개의 전자 전하(+1 및 -1 [e])가 1 [Å] 만큼 떨어져 있는 경우의 쌍극자 모멘트는,