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화학결합에 대한 의미와 역사적 이야기 본문

과학 이야기

화학결합에 대한 의미와 역사적 이야기

Raymondwoo 2020. 7. 25. 22:45

분자 그리고 원자

화학 결합이란, 원자가 분자 이온 그리고 결정 및 일상 세계의 친숙한 물질을 구성하는 기타 안정한 종 으로의 연관을 설명하는 모든 상호 작용을 뜻한다고 볼 수 있습니다. 원자가 서로 접근 할 때, 핵과 전자는 상호 작용하여 전체 에너지가 다른 배열에서 보다 낮은 방식으로 공간에 분포하는 경향이 있습니다. 그래서 원자 그룹의 총에너지가 구성 요소 원자의 에너지의 합보다 작으면, 이들은 서로 결합하고 에너지의 감소는 결합 에너지가 된다고 말할 수 있습니다. 화학 결합의 본질을 확립하는 데 도움이 된 아이디어는 전자가 발견되고 양자 역학이 원자에서 전자의 행동에 대한 설명을위한 언어를 제공한 후 20세기 초에 결실을 맺게 되었습니다. 그러나 화학자들이 본드 형성에 대한 상세한 정량적 이해를 달성하기 위해 양자 역학을 필요로하더라도, 본드에 대한 그들의 실용적 이해는 간단한 직관적 모델로 표현된다고 합니다. 그리고 이 모델은 결합을 주로 이온 및 공유의 두 가지 유형으로 취급 하게 됩니다. 이는 두 원자 사이에서 발생할 가능성이 가장 높은 결합 유형은 요소의 위치를 ​​기반으로 예측할 수 있습니다. 주기율표에서 그리고 이와 같이 형성된 물질의 특성은 결합 유형과 관련 될 수있습니다. 그리고 화학적 결합에 대한 논의에서 핵심 개념은 분자의 개념이라고 볼 수 있습니다. 분자는 존재할 수 있는 가장 작은 단위의 화합물이기 때문입니다. 합리적인 성공으로 예측할 수있는 분자의 특징 중 하나는 모양이기도 합니다. 분자 형상은 이해를 위해 상당히 중요합니다. 반응 화합물을 겪을 수 있으며, 화학적 접착 및 화학적 반응성 간의 연결되도록이 문서에서 간단히 논의되기도 합니다. 간단한 결합 모델이 화합물의 존재와 분자의 물리적 및 화학적 특성 및 구조를 합리화하기 위한 경험적 규칙으로서 유용하지만, 보다 정교한 결합에 대한 설명에 호소함으로써 정당화 될 필요가있습니다. 또한, 간단한 이론의 범위를 벗어난 분자 구조의 일부 측면이 있습니다. 이러한 통찰력을 얻으려면 완전한 양자 역학적 설명이 필요합니다. 실제로 이러한 설명에는 컴퓨터에 대한 의존도가 높습니다. 이처럼 화학 결합에 대한 이러한 수치적 접근은 결합에 대한 중요한 정보를 제공하게 되는 것입니다. 이번 포스팅을 통해 현재 화학 결합에 대한 현재 이해의 역사적 진화를 설명하고 화학 결합 형성에 대한 현대 이론이 어떻게 물질 구조에 대한 강력한 설명으로 등장하고 발전했는지에 대해 논의하려고 합니다. 그리고 역사적 도입 후, 이온 및 공유 결합의 형성 및 후자와 분자 형태의 상관에 특히 주목하면서, 질적 결합 모델이 어떻게 되는지 알아보려고 합니다. 또한 결합 형성에 대한보다 정교한 양자 역학적 접근법에 대해 설명하고, 흥미로운 문제를 일으키거나 중요한 통찰을 이끌어내는 여러 가지 특수 사례를 조사해 보려고 합니다. 화학적 결합에 대해 먼저 역사적으로 어떻게 되어왔는지 알아볼 필요가 있습니다. 초기 그리스인, 특히 Democritus는 물질이 원자 라고 불리는 기본 입자로 구성되어 있다고 주장했다고 합니다. 그러나 원자론자들은 실험에서 나오는 권위가 없었으며, 원자의 존재에 대한 증거는 18 세기에 양적, 경험적 과학이 출현 할 때까지 2 천년 동안 나오지 않았다고 합니다. 그래서 헛된 희망과 연금술에 의한 방해에서 신뢰할 수있는 정량적 지식의 집단으로의 화학의 중요한 전환은 프랑스 귀족의 공헌에 달려있었습니다. 앙트완 로랑 라부아지에(Antoine-Laurent Lavoisier)와 그리고 그의 아내 마리 앤은 테러 통치(Train of Terror) 의 높이에서 단두대에 머리를 잃기 직전에 라부아지에 (Lavoisier)는 오늘날까지 조정되지 않은 보고서의 기묘함에 의해 묘사 된 물질의 변형이 반응에서 소비되고 생성되는 물질의 질량을 측정함으로써 정량적으로 조사 될 수 있음을 확립함으로써 정량적 화학의 문을 열게 되었습니다. 그리고 그가 수행한 가장 중요한 관찰은 반응 과정에서 한 물질이 다른 물질로 변형 되더라도 생성물의 총 질량은 반응물의 총 질량과 동일하다는 것입니다. 이러한 관찰의 결과는 반응이 일어날 때 물질의 정체가 변할 수 있지만, 적어도 무언가는 변하지 않은 채로 있다는 것이라고 볼 수 있는 것입니다. 그래서 라부아지에의 실험은 궁극적으로 물질이 구조가없는 연속체라는 관점을 전복시킨 추가 연구에 영감을 주었다고 합니다. 이러한 관찰은 영국 화학자가 개발 한 원자 가설 존 달튼(John Dalton )은 물질이 각 원소의 독특하고 특징적인 파괴 불가능한 입자들로 구성되어 있다고 언급하고있다고 주장했습니다. 두 가지 주요 관측 세트가 이 견해를 확립하는 데 도움이되었습니다. 첫째, 화합물의 기원에 관계없이 화합물은 항상 고정 된 조성을 갖는 것으로 밝혀지게 되었습니다. 따라서, 샘플의 기원에 관계없이 18그램의 물은 항상 2그램의 수소 및 16그램의 산소로 구성 되는 것으로 결정되었습니다. 그러한 관찰은 적어도 일시적으로 프랑스 화학자가 보유한 견해를 전복시키게 되었습니다. 그러나 현대의 연구에 따르면 실제로 조성이 가변적 인 특정 부류의 화합물이 있음이 밝혀졌습니다. 그럼에도 불구하고 그것들은 소수이며, 일정한 비율의 법칙(일정한 구성법이라고도 함)은 예외가 아닌 규칙이 되었습니다. 또한 Dalton의 합성을 향한 두 번째 단계는 동일한 원소에 의해 형성된 일련의 관련 화합물의 존재를 인식하는 것이 었습니다. 예를 들어 28그램의일산화탄소는 항상 12그램의 탄소와 16그램의 산소로 구성되며, 탄소는 또한 화합물 이산화탄소를 형성한다는 것입니다. 이 화합물의 44g은 항상 12g의 탄소와 32g의 산소로 구성되는 것입니다. 여기에서, 고정된 질량의 탄소와 결합하여 이산화탄소를 형성하는 산소의 질량은 결합하여 일산화탄소를 형성하는 양의 정확히 두 배라고 볼 수 있습니다. 이러한 관측에 따르면 이산화탄소는 일산화탄소보다 이산화탄소 개체 당 정확히 두 배의 산소 개체를 포함하고 있다고 강력하게 제안하게 되었습니다. 그래서 Dalton은 두 원소가 일련의 화합물로 결합 될 때, 두 번째 원소의 고정 질량과 결합하는 한 원소의 질량 비율이 작은 정수로 환원 될 수 있다고 예측했다. 이것은 이제 여러 비율 의 법칙으로 알려져 있습니다.

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