형식 전하와 루이스(Lewis) 구조. CO2의 루이스 구조

형식 전하와 루이스(Lewis) 구조. CO2의 루이스 구조

 

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▶ 참고: 루이스 구조

[ https://ywpop.tistory.com/2541 ]

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이산화탄소의 루이스 구조를 그려보면,

2가지 구조를 그릴 수 있는데,

둘 다 팔전자 규칙을 만족한다.

 

 

 

 

그렇다면 어느 구조가

실제 이산화탄소의 루이스 구조일까?

 

이 문제를 해결하기 위해서는

각 원자의 형식 전하를 계산해봐야 한다.

( 참고: 형식 전하 https://ywpop.tistory.com/2544 )

 

 

 

 

 

 

 

 

형식 전하를 계산했을 때,

각 원자의 형식 전하의 합은

① 중성분자 = 0

② 양이온 = 양전하

③ 음이온 = 음전하

( ∵ 이 점은 산화수의 경우도 그랬다. )

( 참고 https://ywpop.tistory.com/2719 )

 

 

 

분자 또는 다원자이온이

팔전자 규칙을 만족하는

2개 이상의 루이스 구조를 가질 경우,

다음 규칙을 만족시키는 구조가

실제 분자의 루이스 구조, 즉 가장 안정한 구조이다.

① 모든 원자들이 0에 가까운 형식 전하를 가질 경우

② 전기음성도가 가장 큰 원자에 음전하가 있을 경우

( 참고: 전기음성도 https://ywpop.tistory.com/2567 )

 

 

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모든 원자들의 형식 전하가 0인

첫 번째 루이스 구조가

실제 이산화탄소의 루이스 구조이다.

 

 

 

 

 

 

[그림] Ball-and-stick model of CO2.

 

 

 

[CO2의 결합각. CO2 bond angle]

> 중심원자 C의 전자영역 = 2개

---> 전자의 기하구조 = 직선형

> 중심원자 C의 비결합전자쌍 = 0개

---> 분자의 기하구조 = 직선형

---> 결합각 = 180°

( 참고 https://ywpop.tistory.com/2571 )

 

 

 

 

 

[그림] Lewis structure of OCS.

 

O와 S는 같은 족 원소이므로,

즉, 원자가 전자 수가 같기 때문에,

OCS의 루이스 구조에 대한 설명은

CO2의 루이스 구조에 대한 설명과 100% 동일하다.

 

 

[차이점] OCS polar or nonpolar

CO2는 무극성 분자이고,

OCS는 극성 분자이다.

( 참고 https://ywpop.tistory.com/9856 )

 

 

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화합물에서 어느 한 원자가 더 많은 전하를 갖고 있으면,

또는 여러 원자에 전하가 존재하면,

그만큼 친핵체(또는 – 이온)나 친전자체(또는 + 이온)의 공격을

더 쉽게 받을 수 있으므로,

그 화합물은 불안정하다고 볼 수 있다.

 

 

이 때문에 모든 원자들이 0에 가까운 형식 전하를 가질 경우,

또는 형식 전하 분리가 안 된(덜 된) 경우가

더 안정한 루이스 구조가 된다.

 

 

 

 

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