안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
탄소는 원자가 전자가 4개라 전자를 4개 얻거나 잃기보다는 다른 원자와 나눠 갖는 공유 결합을 택해요. 결합 손이 네 개라 사방으로 연결되고 사슬 중간에서도 가지를 칠 수 있어요.
탄소는 결합 방식도 바꿔 써요. 오비탈을 sp³로 섞으면 정사면체 모양의 단일 결합 네 개를, sp²면 평면에서 이중 결합을, sp면 직선으로 삼중 결합을 만들어요. 원자가 작아 p 오비탈이 가깝게 겹치니 π 결합도 튼튼한데, 같은 14족 규소는 원자가 커서 이중 결합이 약해요.
C–C 결합 자체도 강해요. 결합 에너지가 약 346kJ/mol로 Si–Si 222, N–N 160보다 커서 길게 이어도 안정해요. 규소는 오히려 산소와 더 강하게 붙어서 사슬보다 모래 같은 이산화규소가 되기 쉬워요. 탄소는 전기음성도도 중간이라 수소, 산소, 질소, 황, 할로젠과 고루 안정하게 결합하고요.
같은 원자 수로도 배열이 다른 이성질체가 생겨 탄소 10개짜리 알케인만 해도 75가지, 20개면 36만 가지가 넘어요. 정사면체 결합각 109.5°는 여섯 원자 고리를 무리 없이 닫게 해줘서 고리 화합물도 흔해요 :)