9.11
어떤 분자나 다원자 이온은 여러 개의 루이스 구조로 표현될 수 있는데 어떤 것이 주된 구조인지 어떻게 결정할까요? 원자의 형식 전하를 계산하면 분자의 실제 구조에 가장 가까운 루이스 구조를 결정할 수 있습니다. 각 원자에는 형식 전하라고 불리는 가상적인 전하가 할당되는데 이것은 분자 내의 모든 원자들이 동일한 전기음성도를 가지고 있는 경우 원자에 대한 전하가 될 것입니다.
이 때 각각의 결합 전자가 두 원자에 의해 동등하게 공유된다고 가정합니다. 염화수소를 생각해 봅시다. 각 원자의 형식 전하를 결정하려면 먼저 결합 전자 수의 절반에 비결합 전자 수를 더한 다음 원자가 전자 수에서 얻은 값을 뺍니다.
분자 또는 이온의 모든 형식 전하의 합계는 분자 또는 이온의 순 전하와 동일합니다. 예를 들어, 아산화질소는 3개의 가능한 루이스 구조로 표현될 수 있습니다. 하나는 질소 원자 사이의 두 개의 이중 결합, 하나는 질소 원자 사이의 삼중 결합, 그리고 하나는 질소와 산소 사이에 삼중 결합입니다.
이 모든 것이 옥텟을 만족시킵니다. 최선의 루이스 구조는 형식 전하 계산으로 확인됩니다. 질소는 5개의 원자가 전자를 가지고 있고, 산소는 6개의 원자가 전자를 가지고 있습니다.
비결합 전자 수와 결합 전자 수의 절반에 기반하여 계산하면 각 구조에 대한 형식 전하를 얻습니다. 아산화질소는 중성 분자이기 때문에 모든 형식 전하의 합은 0이어야 합니다. 일반적으로 주된 루이스 구조에서 개별 원자의 형식 전하는 0에 가장 가깝습니다.
따라서, 형식 전하량이 더 높은 세 번째 구조는 무시할 수 있습니다. 또한, 음의 형식 전하가 존재한다면, 가장 전기음성도가 높은 원자에 의해 운반되어야 합니다. 산소가 질소보다 전기적으로 더 음성이기 때문에 산소에 음의 형식 전하가 있는 두 번째 구조가 아산화질소의 주된 구조로 적합합니다.
형식 전하는 분자나 원자의 실제 전하가 아니라 문서상의 관례입니다. 분자의 실제 전하는 구성 원자들 사이의 전기 음성도의 차이를 포함한 몇 가지 요인에 의해 좌우됩니다.
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