[일반화학] 『화학결합(VSEPR, Lewis구조식, 상자기성과 반자기성, 극성분자와 무극성분자, 결합의 종류 등)』에 대하여

소개글

[일반화학] 『화학결합(VSEPR, Lewis구조식, 상자기성과 반자기성, 극성분자와 무극성분자, 결합의 종류 등)』에 대하여에 대한 보고서 자료입니다.

목차

I. 화학결합의 종류

II. 공유결합의 모형(공유결합을 설명하는 두 가지 모형)

III. Lewis 구조를 그리는 방법

IV. VSEPR(Valance Shell Electron Pair Repulsion) 모형

V. 분자 궤도함수 모형

VI. 상자기성과 반자기성

VII. 극성분자

본문내용

가진다.
분자궤도함수의 평균에너지는 모원자궤도함수의 평균에너지보다 약간 높다.
④각궤도함수는 최대로 두 개의 전자를 가질 수 있는데 그중 하나는 스핀이 , +1/2
나머지 하나는 -1/2이다.
⑤분자의 전자배치는 Aufbau 원리에 따른다.
⑥Pauli원리와 Hund법칙을 따른다.
결합궤도함수(bonding orbitals) :
핵 사이의 영역에서 전자 밀도가 높은 분자궤도함수를 결합궤도함수라 한다.
원자 궤도함수보다 낮은 에너지 상태
이 궤도함수에 전자가 들어가면 분자를 형성(결합을 만들려고)하려고 한다.
반결합궤도함수(antibonding orbitals) :
두 핵 사이보다 반대 영역에서 전자밀도가 큰 분자궤도함수를 반결합궤도함수라 한다.
원자궤도함수보다 더 높은 에너지 상태에 있다.
결합차수 : 결합하는 두 원자 사이의 결합수
결합의 세기를 나타냄. 클수록 결합의 세기는 강해짐
결합차수 = : 결합궤도함수에 있는 전자수 : 반결합궤도함수에 있는 전자수
원자궤도함수는 s(핵에 마디면 없음), p(마디면 1개), d(마디면 2개)등으로 표시한다.
분자궤도함수는 σ(마디면 없음), π(마디면 1개), δ(마디면 2개)
H2 분자 궤도함수에 대한 에너지 준위 그림
예1)He2+ 분자이온에 대한 바닥상태의 전자배치와 결합차수를 구하면 ?
(σ1s)2(σ*1s)1 , 결합차수 = 1/2(2-1) = 1/2
예2)H22- 분자이온의 바닥상태의 전자배치와 결합차수를 구하면 ?
(σ1s)2(σ*1s)2, 결합차수 = 1/2(2-2) = 0
2주기 원소들의 이원자분자의 경우, 두 가지 방법의 에너지 순서가 적용된다.
①Li2, Be2, B2, C2, N2 그림1.
②O2, F2, Ne2 그림 2.
그림 1. 에너지준위그림(여기서는 B2)
B2
B : 1s22s22p1
상자기성
결합차수 = (4-2)/2 = 1
(σ2s)2(σ*2s)2(π2p)2
그림 2.에너지준위그림(여기서는 O2)
O2
O : 1s22s22p4
상자기성
결합차수 = (8-4)/2 = 2
(σ2s)2(σ*2s)2(σ2p)2(π2p)4(π*2p)2
등핵이원자 분자에 대한 분자궤도함수
최외각전자수
전자배치
결합차수
H2
2
(σ1s)2
1
He2
4
(σ1s)2(σ*1s)2
0
Li2
2
(σ2s)2
1
Be2
4
(σ2s)2(σ*2s)2
0
B2
6
(σ2s)2(σ*2s)2(π2p)2
1
C2
8
(σ2s)2(σ*2s)2(π2p)4
2
N2
10
(σ2s)2(σ*2s)2(π2p)4(σ2p)2
3
O2
12
(σ2s)2(σ*2s)2(σ2p)2(π2p)4(π*2p)2
2
F2
14
(σ2s)2(σ*2s)2(σ2p)2(π2p)4(π*2p)4
1
Ne2
16
(σ2s)2(σ*2s)2(σ2p)2(π2p)4(π*2p)4(σ*2p)2
0
문제) O2, O2+, O2-, O22- 중 가장 센결합을 하고 있는 분자는?
O2
O2+
O2-
O22-
σ*2p
π*2p
π2p
σ2p
σ*2s
σ2s
자기성
상자기성
상자기성
상자기성
반자기성
결합차수
2.0
2.5
1.5
1
이핵 이원자 분자의 결합
이웃한 원자들로 이루어진 분자들
분자에 있는 원자의 성질이 매우 비슷하므로 등핵이원자분자에 썼던 분자 궤도함수 그림을 그대로 사용할 수 있다.(그렇지 않은 경우에는, 등핵분자의 에너지 준위 그림을 사용 못함)
NO
σ*2p
π*2p
↑
σ2p

π2p

σ*2s

σ2s

자기성
상자기성
결합차수
2.5
NO+, CN-
σ*2p
π*2p
σ2p

π2p

σ*2s

σ2s

자기성
반자기성
결합차수
3
풀이)본문참조
1. (σ2s)2(σ*2s)2(σ2p)2(π2p)4(π*2p)2
결합차수 =
: 결합궤도함수에 있는 전자수 : 반결합궤도함수에 있는 전자수
결합차수 = 1/2(8-4) = 2이므로 O2는 이중결합, 상자성
2.
문제
전자배치
결합차수
①산소
(σ2s)2(σ*2s)2(σ2p)2(π2p)4(π*2p)2
2
②질소
(σ2s)2(σ*2s)2(π2p)4(σ2p)2
3
산소의 결합차수 = 1/2(8-4) = 2
질소의 결합차수 = 1/2(8-2) = 3
VI. 상자기성과 반자기성
상자기성(paramagnetic) : 자기장에 물질이 끌려가는 현상을 말함
상자기성은 분자내에 홑전자가 있는 경우에 나타나며
반자기성(diamagnetic) : 자기장에서 물질이 밀려나는 현상
반자기성은 짝진 전자와 관련이 있다.
VII. 극성분자
이중극자모멘트(쌍극자모멘트) : 크기가 같고 부호가 다른 두 전하들이 분리되어 있을 때 전하량과 두 전하사이의 거리를 곱한 벡터량 μ = qr
극성분자는 쌍극자모멘트가 0이 아닌 분자이다.
비극성분자는 쌍극자모멘트가 0인 분자이다.
원자 간의 결합이 극성 공유 결합인 물질이라도 분자 모형이 대칭구조인 것은 전체적으로 전자를
끄는 힘이 서로 상쇄되어 무극성 분자가 된다.
참고) 다원자 분자에서는 극성 결합과 극성분자를 구별해야 한다.
즉 다원자분자에서는 각각의 결합은 극성결합으로 구성되어 있다해도 개별적인 결합들의 쌍극자들이 서로 상쇄된다면 분자 전체로서는 비극성이 된다.
예) CO2, 두 개의 쌍극자들은 반대방향으로 향하므로 서로 상쇄된다.
(개별적인 결합들이 극성 결합일지라도 전체적으로 비극성분자이다.)
H2O, 2개의 쌍극자들은 서로 상쇄되지 않는 각도로 위치하기 때문에 H2O는 극성이다.
예) 시스-이염화에텐과 트란스-이염화에텐
trans에서는 C-Cl 결합들이 반대 방향으로 향하고 있으므로 쌍극자들이 상쇄된다. 따라서 trans는 비 극성분자이지만 cis는 극성분자가 된다.
예) CCl4(사염화탄소)와 CHCl3(삼클로로메탄)
CCl4 각각의 모서리에 동일한 원자로 이루어진 사면체형 분자는 공간적으로 4개 결합들의 쌍극자들이 서로 상쇄되므로 비극성이다.
그러나 CHCl3에서와 같이 하나 또는 두 개의 원자들이 다른 원자들이 있을 때에는 극성분자가 된다.
VSEPR
비극성
극성
VSEPR
비극성
극성
AX2
AX4
AX2E
AX4E
AX2E2
AX4E2
AX2E3
AX5
AX3
AX5E
AX3E
AX6
AX3E2
A는 중심원자,
X, Y는 중심원자에 결합되어 있는 원자
E는 고립전자쌍을 표시한다.

키워드

화학결합,   이온결합,   공유결합,   VSEPR,   루이스구조식,   Lewis 구조식,   극성분자,   화학결합의 종류