결정화학 (화학결합)

---

결정구조와 화학조성은 1926년 Goldschmidt 에 의해 체계적으로 정립된후 한 학문 분야를 이루었고 L. Pauling의 기여에 의해 급속한 진전을 보게 되었다. 

 

결정이란 "원자의 주기적인 배열 상태"이다. 그렇다면 결정에서 배열된 원자는 서로 어떤 영향을 끼칠까? 물질이 결정을 형성할 때 원소의 종류에 따라 어떤 구조를 형성하는지 알아내는 것은 자연과학에서 중요한 문제이다. 이렇게 결정을 해석해 원자들의 위치를 결정하는 것을 결정구조 해석이라고 한다. 

 

결정학에서 다루는 원자간 결합(화학결합)은 크게 4가지로 나눌 수 있는데

 

 1. 이온결합

 2. 공유결합

 3. 금속결합

 4. van der walls 결합 

 

신소재공학에서는 대부분 고체, 준액체상에서의 이온, 공유, 금속결합에 중점을 맞춘다.

---

1. 이온결합

 

결정의 구성원소가 음이온 양이온으로 구성될 경우 쿨롱힘이 미치며 이를 통해 인력이 형성되어

결합이 형성된다.

 

특징

-> 구성 원소간의 이동이 어려워 원소의 위치가 바뀌는게 흔하지 않다. 

-> 큰 힘이 가해지면 휘어지지 않고 바스라져 버린다 (Brittle)

-> 전기 저항이 매우 크다.

---

2. 공유결합

 

만일 원소간의 전기음성도 차이가 적은 원소들 사이에는 전자를 주고받음으로서 안정한 구조를 형성하는 것을 기대하기 어렵다. 이에 공유결합은 혼성결합을 통해 두 원자가 서로 전자쌍을 주고받음으로서 결합을 형성한다. 

 

+ honey comb 형태의 graplite(C)

---

3. 금속결합

 

공유결합과 유사하게 가전자대의 전자쌍을 공유하는 것은 유사하지만 결정에 속하는 원소 전체가 전자를 서로 공유한다는 차이점이 있다.

 

-> 구성 원소간의 이동이 상대적으로 쉬움

-> 큰 힘이 가해져서 깨지지 않는다.

-> 자유전자에 의해 열전도, 전기전도가 매우 높다.

---