10.2:
전자쌍 반발 이론과 비공유전자쌍(고립전자쌍)의 영향
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전자쌍 반발 이론과 비공유전자쌍(고립전자쌍)의 영향
분자 기하학에 전자의 고독한 쌍의 효과
중앙 원자 주위의 전자 쌍 형상은 분자 구조와 동일하지 않다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 분자 구조는 전자가 아닌 원자의 위치를 설명합니다. 모든 전자 쌍을 포함하는 형상은 전자 쌍 형상입니다. 전자 쌍 형상은 전자가 있는 모든 영역, 결합 및 외로운 쌍을 설명합니다. 분자내의 원자배치만을 포함하는 구조는 분자 구조라고 불린다. 전자 쌍 기하학은 중앙 원자 주위에 외로운 전자 쌍이 없을 때 분자 구조와 동일할 것입니다, 그러나 중앙 원자에 존재하는 외로운 쌍이 있을 때 그(것)들은 다를 것입니다.
예를 들어, 천연 가스의 주요 성분인 메탄 분자 인 CH4는중앙 탄소 원자 주위에 4 쌍의 전자를 가지고 있습니다. 전자 쌍 형상은 분자 구조와 마찬가지로 테트라헤드랄입니다. 한편, 암모니아 분자인NH3는질소 원자와 관련된 4개의 전자 쌍을 가지고 있으며 따라서 테트라헤드랄 전자 쌍 형상을 갖는다. 그러나 이러한 영역 중 하나는 분자 구조에 포함되지 않은 외로운 쌍이며,이 외로운 쌍은 분자의 모양에 영향을 미칩니다.
VSEPR 이론을 기반으로 한 각도 왜곡
이상적인 각도에서 작은 왜곡전자 밀도의 다양한 영역 사이의 반발의 차이에서 발생할 수 있습니다. VSEPR 이론은 반발의 순서와 전자 쌍의 다른 종류에 의해 점유 공간의 양의 순서를 설정하여 이러한 왜곡을 예측한다. 가장 큰 에서 최소 반발에서 전자 쌍 반발의 순서는 다음과 같은:
론 페어 론 페어 & 론 페어 본딩 페어 & 본딩 페어 본딩 페어
이 반발 순서는 전자의 다른 지역에 의해 점유된 공간의 양을 결정합니다. 전자의 외로운 쌍은 삼중 결합에 전자보다 공간의 더 큰 영역을 차지; 차례로, 삼중 결합의 전자는 이중 결합에 있는 것보다 더 많은 공간을 차지합니다, 등등. 가장 큰 크기에서 가장 작은 크기의 순서는 다음과 같은 것입니다.
론 페어 > 트리플 본드 > 더블 본드 > 싱글 본드
암모니아 분자에서, 중앙 질소에 부착된 3개의 수소 원자는 평평한 삼각 평면 분자 구조로 배열되지 않고, 오히려 정점에 질소 원자를 가진 3차원 삼각형 피라미드및 기지를 형성하는 3개의 수소 원자에서 배열된다. 삼각 피라미드의 이상적인 결합 각도는 테트라헤드랄 전자 쌍 형상을 기반으로합니다. 다시 말하지만, 외로운 쌍이 결합 전자보다 공간의 더 큰 영역을 차지하기 때문에 이상에서 약간의 편차가 있다. NH3의 H-N-H 본드 각도는 고독한 쌍 결합 쌍 반발이 결합 쌍 결합 쌍 반발보다 크기 때문에 일반 테트라헤드론의 109.5° 각도보다 약간 작습니다.
VSEPR 이론에 따르면, 말단 원자 위치는 선형, 삼각 평면 및 테트라헤드랄 전자 쌍 형상 내에서 동일합니다. 분자가 위치를 변환하기 위해 회전할 수 있기 때문에 X가 외로운 쌍으로 대체되는 것은 중요하지 않습니다. 그러나 삼각성 바이피라미드 전자 쌍 기하학의 경우, 두 개의 별개의 X 위치, 축 위치(두 축 위치에 의해 삼각 비피라미드 모델을 보유하는 경우, 우리는 모델을 회전할 수 있는 축을 가지고 있음) 및 적도 위치(분자의 중간 주위에 적도를 형성하는 3개의 위치)가 있습니다. 축 위치는 90°의 결합 각도로 둘러싸여 있는 반면 적도 위치는 120° 본드 각도로 인해 더 많은 공간을 사용할 수 있습니다. 삼각 성 바이피라미드 전자 쌍 기하학에서, 외로운 쌍은 항상 적도 위치를 차지하는 이유는 이러한 더 넓은 위치가 더 큰 외로운 쌍을 더 쉽게 수용 할 수 있기 때문입니다.
중앙 원자에 두 개의 고독한 전자 쌍과 4개의 접합 부위가 있을 때, 우리는 옥타히드랄 전자 쌍 형상을 가지고 있습니다. 두 개의 외로운 쌍은 옥타히드론 (180 ° 떨어져)의 반대편에 있으며, 외로운 쌍 반동을 최소화하는 사각형 평면 분자 구조를 제공합니다.