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원자 A
원자 B
공유결합 : 궤도함수의 겹침(orbital overlap)/공유(sharing)
이온결합 : 전자의 이동(electron transfer)
공유결합으로 이루어진 화합물들은 분자(molecule)라고도 부른다.
비극성 공유결합 화합물 – 비극성 분자
예 : H2분자, N2 분자, O2 분자, F2 분자, Cl2 분자, 등
극성 공유결합 화합물 – 극성 분자
예 : HCl분자, H2O분자, CO분자, HCN분자, CHl4분자, 등
이온결합으로 이루어진 화합물들은 분자라고 부르지 않는다.
NaCl화합물, MgCl2화합물, KCl화합물 등
H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, I2등과 같이
동일한 원자들로 이루어진 이 원자 분자(diatomic molecule)들은
비극성 공유결합 화합물들이다.
나중에 다룸
비극성 공유결합
전자를 발견할 확률은 두 원자들 사이에 균등하게 분포되어 있다.
극성 공유결합
전자를 발견할 확률은 한 쪽 원자 주변에서 더 높게 분포되어 있다.
이온결합
전자를 발견할 확률은 거의 대부분 한 쪽 원자 주변에서만 분포되어 있다.
쌍극자 모멘트는
분자 내 화학결합의 극성의 정도를 나타내는 척도이다.
전기음성도 차이를 측정하는 데 유용하다.
CH4분자
Valence
electrons
Lewis
Symbol
팔 전자 규칙을 적용하여 화합물들의 Lewis 구조 알아내기
결합의 수 = (D – S)/2
여기서
D : 결합에 참여한 원자들이 팔 전자 규칙에 근거하여 요구하는 전자들의 수
S : 결합에 참여하는 원자들의 원자가 전자들의 수
(예 1) C2H4의 경우
S
= C원자의 원자가 전자들의 수 + H원자들의 원자가 전자들의 수
= 4 X 2 + 1 X 4 = 12개
D
= C원자가 필요한 전자들의 수 + H원자가 필요한 전자들의 수
= 8 X 2 + 2 X 4 = 24개
결합의 수 = (24 – 12)/2 = 6개
(예 1) C2H4의 경우
S
= C원자의 원자가 전자들의 수 + H원자들의 원자가 전자들의 수
= 4 X 2 + 1 X 4 = 12개
D
= C원자가 필요한 전자들의 수 + H원자가 필요한 전자들의 수
= 8 X 2 + 2 X 4 = 24개
결합의 수 = (24 – 12)/2 = 6개
기본골격
H
H
C
C
결합부여
H
H
H
H
C
C
최종구조
H
H
H
H
결합 수 : 4개
C
C
결합 수 : 6개
H
H
(예 2) CO2의 경우
S
= C원자의 원자가 전자들의 수 + O원자들의 원자가 전자들의 수
= 4 X 1 + 6 X 2 = 16개
D
= C원자가 필요한 전자들의 수 + O원자가 필요한 전자들의 수
= 8 X 1 + 8 X 2 = 24개
결합의 수 = (24 – 16)/2 = 4개
기본골격
O
C
O
결합부여
O
C
O
결합 수 : 2개
최종구조
..
..
:O
C
O:
결합 수 : 4개
과제 1 : ClNO 의 Lewis 구조를 그려보자. 단, 앞의 예제들과 동일한 과정을 거쳐서
최종구조를 제시해야 함.
과제 2 : OCS 의 Lewis 구조를 그려보자. 단, 앞의 예제들과 동일한 과정을 거쳐서
최종구조를 제시해야 함.
S
= B원자의 원자가 전자들의 수 + F원자들의 원자가 전자들의 수
= 3 X 1 + 7 X 3 = 24개
D
= B원자가 필요한 전자들의 수 + F원자가 필요한 전자들의 수
= 8 X 1 + 8 X 3 = 32개
결합의 수 = (32 – 24)/2 = 4개
예측할 수 있는 Lewis구조는
실제 구조는
S
= N원자의 원자가 전자들의 수 + O원자들의 원자가 전자들의 수
= 5 X 1 + 6 X 1 = 11개
D
= N원자가 필요한 전자들의 수 + O원자가 필요한 전자들의 수
= 8 X 1 + 8 X 3 = 16개
결합의 수 = (16 – 11)/2 = 2.5개
예측할 수 있는 Lewis구조는
실제 구조는
S
= P원자의 원자가 전자들의 수 + Cl원자들의 원자가 전자들의 수
= 5 X 1 + 7 X 5 = 40개
D
= P원자가 필요한 전자들의 수 + Cl원자가 필요한 전자들의 수
= 8 X 1 + 8 X 5 = 48개
결합의 수 = (48 – 40)/2 = 4개
Lewis구조는 예측 불가!
실제 구조는
P원자 주위에는
10개의 전자들
공명구조를 소유하는 주어진 이온을 구성하는 원자들이 가지는 형식전하들의 합은
그 이온의 전하수와 같아야 한다.
과제 3
: SO3와 SO32-이온 그리고 SO42-이온의 공명구조들 및 공명혼성구조를 그려보자.
0
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단순 겹침
단순 겹침
O : 1s2
2s2
2p4
H2+이온 : 전자 1개, 양성자 2개
H원자
+
양성자
A+ e-
+
B+
H2+이온
때문에 두 화학 종들이 결합하기 전보다
H2+이온의 에너지가 더 낮아진다.
분리되어 있는(separated) 원자들
하나가 된(united) 원자 - 두
개의 양성자들이 동일한 공간
에 존재
와
와
와
S궤도함수들만이 관련된 이 원자 분자들의 전자배치
H2, He2, Li2 그리고 Be2와 같이 분자들의 형성에 각 원자들의 s궤도함수 전자들만이
관련된 경우 분자의 전자배치는 상대적으로 간단하며, 그림 11.28은 S 궤도함수만이
참여하여 형성된 분자 궤도함수들의 종류와 에너지 준위를 보여주고 있다. 그림
11.29는 이들 분자들에서의 전자배치들을 보여주고 있다.
S궤도함수들과 p궤도함수들이 관련된 이 원자 분자들의 전자배치
B2, C2, N2, O2, F2 그리고 Ne2와 같은 이원자 분자들의 경우 분자 궤도함수들의 형성
에 각 원자들의 s 궤도함수들 뿐 아니라 p 궤도함수들도 참여한다. 이러한 분자들의
경우 분자 궤도함수들에 전자를 배치하는 작업은 상대적으로 복잡해진다.
그림 11.30은 s 궤도함수들과 p 궤도함수들이 형성하는 분자 궤도함수들의 종류와
에너지 준위를 보여주고 있다.
N2분자에 이르는 동안에는
비해 더 높지만, O2분자부터는
의 에너지 준위가
의 에너지 준위가
의 에너지 준위에
의 에너지 준위
보다 더 낮아지는 현상이 나타나는 것이다. 이러한 현상에 관한 자세한 설명은 이
교재에서 다룰 내용이 아니며, 여기서는 단순히 분자 궤도함수들에 전자들이 채
워지면서 일어나는 현상으로 받아들이기로 한다.
연습문제
1. 다음 원자들의 Lewis구조들을 그려보시오.
(a) B, (b) C, (c) N, (d) O, (e) F, (f) Ne
2. 다음 화합물들의 Lewis구조들을 그려보시오.
(a) Cl2, (b) H2O, (c) NaF(이온결합 화합물), (d) NF3, (e) HCN, (f) NH4Cl(이온결합 화
합물), (g) OH-, (h) NH23. NO3-이온의 공명구조들을 그려보시오.
4. NO2+이온의 공명구조들을 그려보시오.
5. (a) 다음과 같은 NO3-이온에서 N과 O들의 형식전하를 구하시오.
6. 다음과 같은 물질에서 N과 O의 형식전하를 구하시오.
7. 다음 분자들 중 비극성 공유결합 화합물들을 고르시오.
BF3 NH3 CH2O H2O CS2
8. H2C=CHC≡N 분자의 경우 (a) 몇 개의 σ 결합을 가지는가? (b) 몇 개의 π 결합을 가
지는가? (c) 몇 개의 비공유전자들을 가지는가?
9. Cl2CO 분자의 기하구조를 그 이유와 함께 제시해보시오.
10. 다음 화학종들의 전자배치들을 써보시오.
(a) O2, (b) N2+이온, (c) O22-이온, (d) Ne2+이온, (e) F2-이온
11. 다음 각 화학종의 결합차수를 구해보시오.
(a) O2, (a) N2+이온, (b) O22-이온, (c) Ne2+이온, (d) F2-이온

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