탄소가 다른 원소와 잘 결합하는 이유

탄소가 다른 원소와 잘 결합하는 이유

 

 

혹시 그 이유 중 하나가

최외각전자가 4개이기 때문이라는 이유가 있다면

왜 그런 건지 궁금합니다.

최외각전자가 4개인 원소가 탄소밖에 없는 건 아니지 않나요?

 

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사람도 자신과 취향, 취미, 성격 등이 비슷한 사람끼리 잘 어울리듯이,

원자도 비슷하다고 보면 됩니다.

 

 

 

비금속 화합물의 대부분을 이루는 원소는

C, H, O, N과 S, P입니다.

( C, H, O, N과 S, P는 모두 ‘비금속’. )

 

이중에서 O, N은 탄소와 같은 주기이고

( 따라서 원자 크기가 매우 비슷합니다. )

 

H, S, P는 한 주기만 차이 납니다.

( 따라서 이들 역시 거의 크기가 비슷합니다. )

 

 

 

원자가 전자(valence electron)가 4개인 원소 중에서

오로지 탄소만이 H, O, N과 S, P의 원소와

크기가 비슷합니다.

 

 

 

또한 탄소는 이들 원소와 결합할 때,

시그마 결합뿐만 아니라, 파이 결합도 (그래서 다중 결합 형성)

사용할 수 있습니다.

( 이것은 탄소가 다양한 화합물을 형성하는 이유 중 하나이죠. )

( 참고 https://ywpop.tistory.com/11228 )

 

 

 

그렇다면, 원자가 전자가 4개인 실리콘(Si)도

탄소처럼 같은 주기와 위/아래로 한 주기씩 차이나는

다른 원소와 결합할 수 있지 않냐고 반문할 수 있는데,

주기가 증가하면 원자의 크기도 증가하며,

따라서 원자와 원자 사이의 거리도 증가합니다.

 

이 때문에 탄소의 경우처럼

실리콘은 파이 결합을 이용할 수 없습니다.

오비탈의 머리와 머리가 겹치는 시그마 결합과 달리,

오비탈의 측면끼리 겹치는 파이 결합은

원자간 거리에 영향을 많이 받기 때문입니다.

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7478 )

 

( Si는 ‘준금속’이라는 차이도 있습니다. )

( 참고 https://ywpop.tistory.com/15244 )

 

 

 

이런 이유로 다른 4족 원소는

탄소처럼 (공유 결합을 통해) 다른 원자와 잘 결합할 수 없습니다.

 

 

 

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/23112 ] 탄소가 여러 종류의 원자들과 안정한 공유 결합을 형성하는 이유

 

 

 

[키워드] 탄소화합물의 종류가 다양한 이유 기준문서, 다양한 기준문서