공유 결합과 분자의 형성

우주 공간에 가장 많은 원소는 H>He》O>C>N>Ne의 순서이다. 이 중에서 우주에서 두 번째로 많은 헬륨(He) 원자와 여섯 번째로 많은 네온 원자(Ne)는 매우 안정하여 다른 원자와 결합하지 않지만 헬룸 이외의 다른 원소의 원자들은 같은 종류의 원자 또는 다른 종류의 원자와 결합하여 더욱 안정한 분자 상태로 존재하게 된다. 따라서 별과 별 사이의 공간에는 가장 많은 수소 원자들끼리 결합한 수소 분자 (H2)가 가장 풍부하다. 수소 원자가 산소 원자, 탄소 원자, 질소 원자와 결합하면 일산화탄소(CO)나 이산화탄소(CO2), 두 개의 질소 원자가 결합하면 질소(N2) 등이 만들어진다.

수소 분자의 형성

수소 원자는 1개의 전자를 가진다. 2개의 수소 원자는 전자를 공유하여 수소 분자(H2)를 형성한다. 이와 같이 원자가 전자를 공유하며 결합하여 분자를 형성하는 것을 공유 결합이라고 한다. 수소 분자 속에서 각각의 수소 원자는 헬륨과 같이 2개의 전자를 가지므로, 매우 안정하다.

<사진 : 수소 분자의 형성>

물 분자(H2O)의 형성

산소 원자는 6개의 원자가 전자를 가지므로, 1개의 산소 원자는 2개의 수소 원자와 전자를 공유하여 물 분자(H2O)를 만든다. 물 분자 속에서 수소 원자는 헬륨 원자와 같이 2개의 원자가 전자를 가지게 되고 산소 원자는 네온 원자와 같이 8개의 원자가 전자를 가지게 되어 안정해진다.

<사진 : 물 분자의 형성>

메테인(CH4)의 형성

탄소 원자는 4개의 원자가 전자를 가지므로, 1개의 탄소 원자는 4개의 수소와 전자를 공유함으로써 메테인 분자(CH4)를 만든다. 메테인 분자 속에서 수소 원자는 헬륨과 같이 2개의 원자가 전자를 가지고, 탄소 원자는 네온 원자와 같이 8개의 원자가 전자를 가진다.

<사진 : 메테인 분자의 형성>

암모니아(NH3)의 형성

질소 원자는 5개의 원자가 전자를 가지므로, 1개의 질소 원자는 3개의 수소 원자와 전자를 공유함으로써 암모니아 분자(NH3)를 형성한다. 암모니아 분자 속에서 수소 원자는 헬룸과 같이 2개의 원자가 전자를 가지고, 질소 원자는 네온 원자와 같이 8개의 원자가 전자를 가진다.

<사진 : 암모니아 분자의 형성>

일산화탄소와 이산화탄소의 형성

산소 원자가 탄소 원자와 결합하면 일산화탄소(CO)와 이산화탄소(CO2) 분자가 형성된다.
일산화탄소(CO) : 1개의 탄소 원자가 1개의 산소 원자와 3쌍의 전자를 공유함으로써 일산화탄소 분자(CO)를 만든다. 일산화탄소 분자 속에서 탄소 원자와 산소 원자는 네온 원자와 같이 8개의 원자가 전자를 가진다.

<사진 : 일산화탄소 분자의 형성>
이산화탄소(CO2)의 형성 : 1개의 탄소 원자가 2개의 산소 원자와 각각 2쌍의 전자를 공유하면 이산화탄소 분자(CO2)를 만든다. 이산화탄소 분자 속에서 탄소 원자와 산소 원자는 모두 네온 원자와 같이 8개의 원자가 전자를 가진다.

<사진 : 이산화탄소 분자의 형성>

질소 분자(N2)의 형성

두 개의 질소 원자가 3쌍의 전자를 공유함드로써 질소 분자(N2)가 만들어진다. 질소 분자 속에서 각각의 질소 원자는 네온 원자와 같이 8개의 원자가 전자를 가진다.

<사진 : 질소 분자의 형성>