루이스 전자점식#

원자의루이스전자점식

원자의 루이스 전자점식#

루이스 전자점식은 원자의 원자가 전자를 원소 기호 주위에 점으로 나타낸 식이다.

원자의 루이스 전자점식을 나타낼 때는 원자가 전자를 원소 기호의 상하좌우에 하나씩 배치하고, 원자가 전자가 5개 이상이면 다섯 번째 전자부터 다시 상하좌우에 하나씩 그려 쌍을 이루게 한다.

분자의루이스전자점식

분자의 루이스 전자점식#

  • 원자들이 공유 결합할 때 홀전자를 공유하여 전자쌍을 형성한다.
  • 결합에 참여하는 전자쌍을 공유 전자쌍이라고 한다.
  • 결합에 참여하지 않는 전자쌍을 비공유 전자쌍이라고 한다.
  • 분자를 루이스 전자점식으로 나타낼 때는 전자쌍을 짝지은 점으로 표시한다.
  • 결합을 형성하는 원자들이 옥텟 규칙을 만족하도록 전자쌍을 배치한다.

옥텟 규칙#

옥텟 규칙은 원자가 전자를 잃거나 얻거나, 다른 원자와 전자쌍을 공유하여 18족 원소와 같은 안정한 전자 배치를 이루려는 경향이다.

단, 모든 원자가 항상 옥텟 규칙을 만족하는 것은 아니다. 예를 들어 의 중심 원자 , 의 중심 원자 는 옥텟 규칙을 만족하지 않는다.

전자쌍 반발 이론#

전자쌍 반발 이론은 중심 원자 주위의 전자쌍들이 서로 반발하여 가능한 한 멀리 떨어져 배치된다는 원리를 바탕으로 분자 구조를 예측하는 이론이다.

중심 원자를 둘러싸고 있는 전자쌍들은 모두 음전하를 띠므로 서로 전기적 반발력이 작용한다. 따라서 전자쌍들은 반발력을 최소화하기 위해 가능한 멀리 떨어져 배치된다.

전자쌍반발이론

  • 분자에서 중심 원자를 둘러싼 전자쌍은 가능한 멀리 떨어져 배치된다.
  • 분자의 구조는 중심 원자 주위의 전자쌍 수와 전자쌍의 종류에 따라 결정된다.
  • 비공유 전자쌍은 공유 전자쌍보다 중심 원자 주위의 공간을 더 많이 차지한다.
  • 따라서 전자쌍 사이의 반발력은 전자쌍의 종류에 따라 달라진다.

전자쌍 사이의 반발력 크기는 다음과 같다.

공유전자쌍공유전자쌍공유전자쌍비공유전자쌍비공유전자쌍비공유전자쌍

전자쌍반발이론2

분자 구조와 분자의 극성#

  • 분자의 구조는 중심 원자 주위의 공유 전자쌍의 수와 전자쌍의 종류에 따라 결정된다.
  • 분자의 극성은 결합의 극성과 분자의 구조를 함께 고려하여 판단한다.
  • 결합에 극성이 있어도 분자 구조가 대칭이면 쌍극자 모멘트가 상쇄되어 무극성 분자가 될 수 있다.
  • 결합에 극성이 있고 분자 구조가 비대칭이면 쌍극자 모멘트가 상쇄되지 않아 극성 분자가 될 수 있다.

극성 분자와 무극성 분자#

  • 극성 분자: 분자의 쌍극자 모멘트가 이 아닌 분자이다.
  • 무극성 분자: 분자의 쌍극자 모멘트가 인 분자이다.
극성분자 무극성분자

무극성 분자와 극성 분자의 성질#

구분 무극성 분자 극성 분자
대전체를 가까이 했을 때 대전체 쪽으로 거의 끌리지 않는다. 대전체 쪽으로 끌린다.
전기장에서의 배열 일정한 방향성을 나타내지 않는다. 일정한 방향으로 배열한다.
용해성 무극성 용매에 잘 용해된다. 극성 용매에 잘 용해된다.

분자의구조

주기율표와 루이스 전자점식#

주기율표

전자점식주기율표

원소의 원자가 전자 수를 알면 루이스 전자점식을 나타낼 수 있다.
주기율표의 같은 족 원소들은 원자가 전자 수가 같으므로 비슷한 형태의 루이스 전자점식을 가진다.

염화 수소 분자의 루이스 전자점식과 루이스 구조#

염화수소루이스구조

염화 수소 분자()는 수소 원자와 염소 원자가 전자쌍 개를 공유하여 형성된다.

  • 수소 원자는 전자 개를 공유하여 헬륨과 같은 안정한 전자 배치를 이룬다.
  • 염소 원자는 전자 개를 공유하여 18족 원소와 같은 안정한 전자 배치를 이룬다.
  • 염소 원자에는 결합에 참여하지 않는 비공유 전자쌍이 쌍 존재한다.

다중 결합#

다중결합루이스구조

  • 두 원자가 전자쌍 개를 공유하면 단일 결합이 형성된다.
  • 두 원자가 전자쌍 개를 공유하면 이중 결합이 형성된다.
  • 두 원자가 전자쌍 개를 공유하면 삼중 결합이 형성된다.

예)

비공유 전자쌍은 루이스 구조에서 점으로 나타낼 수 있으며, 구조를 간단히 나타낼 때는 생략하기도 한다.

원자는 18족 원소와 같은 안정한 전자 배치를 이루기 위해 전자를 공유하여 결합한다. 따라서 일반적으로 분자에서 원자의 결합선 수는 18족 원소의 전자 배치를 갖기 위해 필요한 전자 수와 관련이 있다.

결합각#

결합각

결합각은 중심 원자의 원자핵과 주위에 결합한 원자의 원자핵을 연결한 선이 이루는 각도이다.

  • 결합각이 생기기 위해서는 원자핵 개, 즉 원자 개가 필요하다.
  • 따라서 이원자 분자에는 결합각이 존재하지 않는다.
  • 결합각의 크기는 중심 원자 주위의 전자쌍 수와 전자쌍의 종류에 의해 결정된다.

옥텟 규칙의 예외#

  • 의 중심 원자인 주위에는 공유 전자쌍만 개 존재한다. 따라서 는 옥텟 규칙을 만족하지 않는다.
  • 의 중심 원자인 주위에는 공유 전자쌍만 개 존재한다. 따라서 는 옥텟 규칙을 만족하지 않는다.

결합각2

다중 결합과 분자 구조#

이중 결합과 삼중 결합은 두 원자 사이에 형성된 결합이므로, 분자 구조를 예측할 때 하나의 전자 영역으로 취급한다.

즉, 전자쌍 반발 이론에서 분자 구조를 판단할 때 이중 결합과 삼중 결합은 단일 결합처럼 하나의 방향으로 계산한다.

결합각3

폼알데하이드의 구조와 결합각#

폼알데하이드()는 중심 원자인 탄소() 주위에 단일 결합 개와 이중 결합 개가 존재한다.

이중 결합은 단일 결합보다 전자 밀도가 크므로, 이중 결합과 단일 결합 사이의 반발력은 단일 결합 사이의 반발력보다 크다.

따라서 폼알데하이드()는 평면 삼각형 구조를 가지며, 결합각은 다음과 같이 나타난다.

즉, 폼알데하이드에서는 가 보다 크다.