[무기화학] VSEPR 1단계 (입체수 결정)

점군을 결정하기 위해서는 분자의 모양을 정확히 알아야 한다.
분자 모양에 따라 점군이 달라지기 때문이다.

 

이미 VSEPR을 마스터해서 다음 스텝인 점군을 알고 싶다면 다음 글을 참고하자.

이번 글에서는 입체수 결정에 관해 살펴보려 한다.

[무기화학] 점군(point group)

 

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원자가 껍질 전자쌍 반발 이론 (이하 VSEPR)은 전자쌍의 반발에 근거하여

우리가 원하는 ‘분자 모양을 예측’할 수 있도록 해준다.

쉽게 말하면 분자 구조 예측할 때 쓰는 이론이다.
분자 구조를 알아야 점군도 정확히 알 수 있다.

무슨 말인지 모르겠다고 미리 포기하지 말자.
최대한 쉽게 써서 중학생도 이해하도록 하겠다.
(기본적인 개념들을 안다는 전제 하에)

 

글을 끝까지 읽어도 이해가 안된다면...
더 쉽게 전달하지 못한 나를 탓하면 된다.
당신의 잘못도, 화학의 잘못도 아니다.



하지만 이것은 꼭 기억해두자.

전자끼리는 반발력 때문에 입체적으로
최대한 멀리 떨어지고 싶어한다.

 

사실 이게 VSEPR의 전부다.
물론 구조들의 이름은 따로 외워줘야겠지만.

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이전 글에서 VSEPR을 이용해서 분자 구조를 결정하는 3단계를 소개했었다.

기억이 나는지 그 3단계를 떠올려 보기를 바란다.

 

 

0단계. 루이스 구조식 그리기
1단계. 입체수 (SN) 정하기
2단계. 분자 구조 결정하기

 

 

이렇게 3단계로 설명한다고 했었다.

이번 글은 1단계. 입체수(SN)결정과 관련된 글이다.

 

 

우선 입체수가 무엇인지 모르는 사람들을 위해

입체수부터 설명하고 넘어가도록 하겠다.

이미 알고 있는 사람들은 넘어가자.

 

분자의 구조는 입체수(SN)에 따라 결정된다.
입체수는 Steric Number로, SN으로 표기한다.

(앞으로 입체수와 SN을 자연스럽게 섞어서 글을 작성할 예정인데,

바로 이해할 수 있도록 습득하면 된다.)

 

 

 

추가로 보통 입체수는 중심 원자에 적용한다.
입체수는 다음과 같이 구할 수 있다.

입체수 = 고립 전자쌍 수 + 원자 전자쌍 수

고립 전자쌍 수
= 결합하지 않은 비공유 전자쌍 수


원자 전자쌍 수
= 결합한 공유 전자쌍 수

 

(이 때 다중 결합은 하나로 계산한다.
다중 결합은 결합이 둘 이상이지만,
단일 결합과 같은 ‘입체수’를 가지기 때문이다.
우리가 원하는 건 결국 입체수이다.)

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이전 글에서 알아봤던
물 분자의 루이스 구조를 떠올려 보자.

물 분자 루이스 구조

물의 분자 구조는 이렇게 생겼다.
SN은 ‘비공유 전자쌍 수 + 공유 전자쌍 수’ 이다.

비공유 전자쌍 수 = 2
공유 전자쌍 수 = 2

따라서 물 분자의 SN = 4 이다.

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또 다른 예인 BH3를 보자.

보레인 BH3 루이스 구조

구조는 이렇게 생겼다.

SN은 ‘비공유 전자쌍 수 + 공유 전자쌍 수’ 이다.

 

보레인의 중심 원자는 붕소(B)이다.

따라서 붕소의 입체수를 구해야 한다.


비공유 전자쌍 수 = 0
공유 전자쌍 수 = 3

따라서 보레인의 SN = 3 이다.

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또 다른 예인 CO2를 보자.

CO2 루이스 구조

구조는 이렇게 생겼다.

SN은 ‘비공유 전자쌍 수 + 공유 전자쌍 수’ 이다.

 

이산화탄소의 중심 원자는 탄소(C)이다.

따라서 탄소의 입체수를 구해야 한다.

비공유 전자쌍 수 = 0
공유 전자쌍 수 = 2

(이중 결합은 하나로 계산하기 때문이다.

결국 우리가 원하는 것은 '입체수'이다.

단일 결합이나 다중 결합이나 둘 다

같은 입체수를 차지한다고 생각하면 된다.)

따라서 이산화탄소의 SN = 2 이다.

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이걸로 VSEPR의 절반을 끝냈다.
뭔가 싶겠지만 진짜 반은 왔다.

입체수 결정하면, 분자의 구조를 파악할 수 있다.
입체수에 따라 어떤 분자 구조들이 있는지는
다음 글에 이어 작성하도록 하겠다.





* 수정해야 할 개념, 혹은 표현이 있다면, 댓글에 달아주시면 감사하겠습니다. *