(관련 기사) 282. 원자가 껍질 전자쌍 이론(VSEPR)
원자가 껍질 전자쌍 반발 이론(VSEPR 이론)
원자가 껍질 전자쌍 반발 이론 원자가 껍질 전자쌍 반발 이론 0. 소개 칠판에 제목을 적는 데 시간이 걸립니다. “가자 껍질 전자쌍 반발(VSEPR) 이론”. 그리고 최대한 쏴, 영어로 한번
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입체 번호가 5인 분자의 구조 선택성
0. 엔터
원자가 껍질 전자쌍 반발 이론(VSEPR)은 중심 원자의 입체 수를 기반으로 분자의 공간 배열(입체 구조)을 알려줍니다. 고등학교 강의 계획서에서 다루는 대부분의 화합물은 중심 원자의 2주기에 해당하며, 이 경우 보유할 수 있는 전자의 최대 개수는 8(옥텟 규칙)이므로 고체의 유한 개수도 4입니다.
주기 3 이상의 원소는 비어 있는 d 오비탈을 가지며 사용 시 주변에 8개 이상의 전자(최대 18개)를 가질 수 있습니다. 이것은 확장된 옥텟 규칙이라고도 합니다. 화합물의 중심 원자가 주기 3 이상의 원소이고 그 원자가 d 오비탈을 사용하면 (이론적으로) 최대 9개의 이웃 원자와 결합할 수 있습니다. (이론적으로) 최대 9개의 결합을 가질 수 있고 9의 스테레오 번호를 가질 수 있습니다.
그러나 중심 원자에 결합된 원자의 수가 증가하면 주변 원자의 전자구름으로부터의 반발력이 급격하게 증가하여 입체수가 큰 화합물이 안정적으로 존재하기가 매우 어렵다. 따라서 입체 수가 5 또는 6인 분자만 취급하는 것이 일반적입니다. 솔리드 숫자 6의 경우, 주기가 4개 이상인 적당히 큰 전이금속을 중심 원자로 하는 배위 화합물의 경우에는 팔면체 구조를 기본으로 하는 것이 일반적이다. 물론 입체수 7, 8의 구조도 가능하고 실제 분자나 이온은 거의 발견되지 않지만 이 글에서 모두 다루지는 않겠다.
1. 입체 숫자 5, 삼각형 쌍뿔 구조
VSEPR 이론에서 “모든 분자는 자연스럽게 중심 원자 주변의 전자 쌍의 반발을 최소화하는 공간적 배열을 가지려고 노력하며 결과적으로 구조가 가장 안정적입니다.”예를 들어 메탄(CH)이 109.5˚의 4면체로 배열되어 있다는 착상에 근거한다.4이는 )의 C[BOND]H 결합이 강제로 끊어져 90˚의 정사각형 평면 구조로 변형되더라도 결국 원래의 사면체 구조로 되돌아간다는 것을 의미한다.
이 기본 원리에 따르면 중심 원자에 별도의 비공유 전자쌍이 없으면 고체의 수에 따라 SN=2는 짝수, SN=3은 삼각형 평면입니다., SN=4는 사면체, SN=6은 정팔면체이다. 구조를 가지고
해당 입체수의 구조는 모두 공간적으로 완벽하게 대칭적인 구조를 가지고 있으며, 분자 내의 모든 결합은 길이와 각도가 동일하기 때문에 구별할 수 없습니다.
아시다시피 위의 설명에서는 입체 숫자 5의 구조만 생략했습니다. 그 이유는 솔리드 숫자 5를 갖는 삼각 쌍뿔 구조 때문입니다.다른 고정 숫자 2, 3, 4, 6과 달리 5노조의 환경이 완전히 같지는 않다차이가 있기 때문입니다.
삼각형 쌍뿔 구조는 중심 원자를 중심으로 120도 각도로 삼각형으로 배열되어 있다. 3개의 적도 방향 커플링와 일직선으로 배열 2 x 축 클러치실제 분자 결합 길이 데이터를 보면 축 결합이 적도 결합보다 약간 더 길고 두 환경이 완전히 동일하지 않다는 것을 알 수 있습니다.
2. 고독한 쌍의 위치선택성
공유 전자쌍(결합)을 비공유 전자쌍(비공유 전자쌍)으로 변환할 때 입체 번호 2, 3, 4 또는 6에서 걱정할 것이 없습니다. 결국 결합이 끊어져 비공유전자쌍으로 그 위치가 바뀌어도 같은 입체수 내에서 같은 구조가 생기고 위치선택성이 없다.
솔리드 번호 3기존 위치를 비공유 전자쌍(AX2이자형하나) 마지막으로 중요한 곡선 구조이다,
솔리드 번호 4비공유 전자쌍(AX)을 통해 어떤 위치를 바꾸더라도삼이자형하나) 마지막으로 중요한 삼각형 피라미드 구조이다,
솔리드 번호 6비공유 전자쌍(AX)을 통해 어떤 위치를 바꾸더라도5이자형하나) 마지막으로 중요한 사각 피라미드 구조오전.
한편, 입체수가 5인 분자는 이전 입체번호를 가진 분자와 달리 비공유 전자쌍이 적도(eq) 결합을 하느냐, 축 방향(ax)을 하느냐에 따라 구조적 차이가 발생한다. 결합 전자쌍.
1) 비공유 전자쌍 적도 결합을 대체합니다.에 위치한 경우
2) 비공유 전자쌍 축 클러치를 대체합니다.에 위치한 경우
VSEPR 이론의 이론적 근거에 따르면 가능한 두 가지 구조 중 전자쌍 사이의 반발력이 최소화된 구조가 선호되며 이러한 구조는 자연계에서 흔히 관찰된다.
분자의 안정적인 기하학적 구조는 실험적으로 관찰된 결과에 의해 결정되며 적절한 이론이나 시스템, 즉 실제 AX로 설명합니다.4이자형하나 이러한 유형의 화합물의 관찰된 구조는 비공유 전자쌍의 위치 선택성과 구조 선택성을 드러낼 것입니다.
사불화황(SF)4)은도끼4이자형하나대표적인 화합물로는 관찰된 구조에 따라 한 쌍의 비공유 전자가 적도 위치를 차지하고 있다. 이 선택성은 일반적으로 고립 쌍과 결합 쌍 사이의 90도 상호 작용(반발)을 최소화하기 위해 설명됩니다. 비공유 전자쌍이 적도 위치를 점유하면 90도에서 2개의 공유 전자쌍과 120도에서 2개의 공유 전자쌍을 밀어내지만, 축 위치를 점유하면 90도에서 3개의 공유 전자쌍을 밀어낸다. 관찰된 결과에 기초하여, 비공유 전자쌍 사이의 90도 반발력을 최소화하는 구조가 바람직하다고 가정할 수 있다.
입체 숫자 5의 구조에서 다섯 자리 중 두 자리를 비공유 전자쌍으로 바꿔서 좀 더 구체적으로 만들어 봅시다. 도끼삼이자형2의 예를 보면 공유 전자쌍(bp)과 비공유 전자쌍(lp) 사이의 반발력, 각도 및 구조 사이의 관계를 보다 명확하게 볼 수 있습니다. 삼불화염소(ClF)삼)도끼입니다삼이자형2의 대표적인 화합물로서 비공유 전자쌍의 위치에 따라 A에서 C까지 총 3가지의 이론적인 구조가 가능하다.
위 그림의 구조 A에서는 두 자유전자쌍이 모두 축방향 위치에 있고, 구조 B에서는 자유전자쌍이 축방향과 적도방향 위치에 있고, 구조 C에서는 두 자유전자쌍이 모두 적도 위치.
첫 번째, B 구조~이다 비공유 전자쌍 사이의 90도 반발력(lp-lp)일어난다, 또한 비공유 부분(lp-bp)이 있는 전자 쌍 사이에는 3개의 90도 반발과 2개의 120도 반발이 있습니다.이것은 구조적으로 매우 불리하게 만듭니다.
반면에, 구조비공유 전자쌍(lp-lp) 사이의 반발력 측면에서 180도에서 세 구조 중 가장 유리한 것으로 나타나며, 비공유 전자쌍(lp-bp) 사이의 총 6개의 90도 반발발생하다
실제로 관찰한 결과쉽다 왜곡된 T 모양구조적으로 C와 가장 유사합니다. C 구조비공유 전자쌍(lp-lp)과 비공유 공유 전자쌍(lp-bp) 사이의 각도는 120도입니다. A나 B 구조보다는 정도 반발력이 하나 있는 것을 알 수 있다
3. 입체 번호가 5인 분자의 중심 혼성 원자 오비탈
삼각형 이중 피라미드 구조를 가진 중심 원자(TBP, SN=5) 하이브리드 궤도어떻게 표현할 수 있습니까? 하이브리드 오비탈은 실제 분자의 구조를 설명하는 데 좋습니다. 오비탈 혼성화 이론은 중심 원자로부터의 원자가 전자와의 혼성화 및 촉진과 같은 과정을 통해 등가 결합이 생성될 수 있다고 설명합니다.
(참고) 하이브리드 오비탈(272): https://stachemi.272
하이브리드 오비탈: 분자의 결합과 구조를 설명하기 위한 효과적인 방법
* 이 텍스트는 고등학교 화학에서 작성되었습니다. VBT(Valence Bond Theory) 관점에서 파동함수의 중첩과 하이브리드 오비탈의 종류에 따른 상세한 기하학적 구조적 차이에 대한 정보는 담고 있지 않다.
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가장 대표적인 SN=5 연결, 오불화인(PF)5)예를 들어, 중심 원자인 인(P)의 혼성 오비탈을 고려하십시오. 사람(15P)는 질소(7N) 15족 원소로서 5 원자가 전자오전. 최대 5개의 결합을 가지려면 모든 원자가 전자가 짝을 이루지 않은 전자여야 하지만 인(P)은 안정한 바닥 상태에서 짝을 이루지 않은 전자가 3개뿐입니다.
빈 3D 오비탈을 사용하면 전자 촉진 과정을 통해 5개의 짝을 이루지 않은 전자를 가질 수 있습니다.
5개의 s, p, d 오비탈을 혼성화하여 동일한 에너지 sp삼5d 궤도사용된 오비탈의 유형 또는 크기에 따라 dsp를 만들 수 있습니다.삼로 표현하기도 하지만 궤도 모양과 공간적 방향만을 고려하면 차이는 없다.)
하이브리드 궤도 이론에 의해 PF5동일한 화합물의 5개 결합은 등거리(sp삼dx 5) 그럴 수 있다는 걸 알아냈다.
하지만 누군가 진짜 PF5 또는 PCl5 예를 들어 화합물에서 축 연결이 적도 연결보다 약간 길다는 사실을 설명하려면삼5d 궤도 적도 방향(sp2 궤도, 삼각형 평면, 120도 x 3)수업 축 방향(dp 궤도, 선형, 180도 x 2)의 조합으로 극단적인 분리로 설명할 수 있다.
입체 번호가 5인 분자의 구조 선택성
– 끝 –
* 읽어 주셔서 감사합니다.
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