공유 결정

원자들의 공유 결합으로 형성된 결정 구조
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공유 결정(共有結晶) 또는 공유 결합 결정은 전자를 내놓기 어려운 비금속 원소 사이에서 두 원자가 서로 전자를 내놓아 전자 쌍을 만들어 서로 공유하여 이루어진, 즉 공유 결합을 통해 형성된 결정이다. 대표적인 예시로 다이아몬드, 질화 붕소, 탄화 규소 등이 있다.[1][2]

다이아몬드는 공유 결합 결정 중 하나이다.
다이아몬드의 결정 구조. 공유 결정 구조이다.

기본 구성 단위는 원자이며, 화학식으로 표기할 때는 구성 비율로 나타낸다.[3] 결정에는 금속 결정, 소금을 비롯한 이온 결정분자 결합 결정 그리고 공유 결합 결정이 포함된다.[4] 공유 결합 결정와 공유 결합 결정의 한 형태인 유기 공유 골격체는 금속 결정 및 금속 유기 골격체보다 원자간의 인력이 강하게 작용한다.[5] 이온 결합으로 생성된 결정은 쉽게 부스러지지만, 공유 결합 결정은 원자간의 강한 인력이 작용하므로 쉽게 떨어지지 않는다. 따라서 공유결합결정 고체의 녹는점은 높은 편이며 잘 용해되지 않는다.[6] 극성 용매보다는 무극성 용매에 잘 녹는 경향이 있다. 액체일 경우 끓는점이 높다.[7]

대부분 이온이 없기에 전기가 통하지 않는다.[3] 공유 결합으로 형성되는 결정은 대부분 낮은 전도성을 가진다. 공유 결합 결정의 한 종류인 실리콘은 온도의 변화에 따라 컨덕턴스가 변화한다. 순수한 실리콘의 경우 낮은 온도에서는 전도성을 띄고 있지 않으나 온도에 따라 전도성이 변화하는 점 때문에 반도체의 재료로 사용된다.[8] 또한 흑연은 네 번째 전자가 평면상에서 자유롭게 움직일 수 있어 전류가 흐르는 것이 가능하다.[9]

각주편집

  1. “covalent crystal” (영어). doi:10.1093/oi/authority.20110803095644102. 2022년 5월 6일에 확인함. 
  2. “공유결합결정”. 《두산백과. 2022년 5월 6일에 확인함. 
  3. “공유 결정(covalent crystal)”. 《과학문화포털 사이언스올》. 2022년 5월 6일에 확인함. 
  4. Michael 2013, General categories can be distinguished based on the nature of the building blocks and the bonding between them: metallic crystals, ionic crystals (the best-known example is perhaps sodium chloride), covalent crystals (such as diamond) and molecular crystals.
  5. Michael 2013, This means that the majority of MOFs are chemically and thermally less robust than covalent crystals such as diamond or zeolites
  6. “Covalent Crystals”. 《Introduction to Chemistry》. 2022년 5월 6일에 확인함. 
  7. “Covalent crystals, Definition, Example, and Properties - Chemist Notes” (미국 영어). 2022년 5월 6일에 확인함. 
  8. Dinesh 2020, Silicon's electrical conductivity increases with higher temperatures. Pure silicon has too low a conductivity (i.e., too high a resistivity) to be used as a circuit element in electronics.
  9. Chung, D. D. L. (2002년 4월 1일). “Review Graphite”. 《Journal of Materials Science》 (영어) 37 (8): 1475–1489. doi:10.1023/A:1014915307738. ISSN 1573-4803. 

참고 자료편집