[화학결합2] VSEPR 모형 이론 (원자가 껍질 전자쌍 반발 모형 이론)

제대로된 화학결합의 시작입니다. 루이스 구조가 화학결합 구조를 2차원적으로 표현하는 방법이였다면 VSEPR은 3차원적으로 표현하는 방법입니다.  VSEPR을 표현하는 방법은 2가지가 있습니다.

 

첫째. 전자 영역으로 판단

- 전자 영역이란? 공유전자와 비공유전자 모두를 포함하는 것으로 전자가 존재하는 모든 영역을 의미한다고 볼 수 있습니다. 암모니아 생각해보세요. NH3의 루이스 구조 그려보면 질소에 비공유전자쌍 1개있죠? 이것까지 포함해서 3차원적으로 표현하면 암모니아는 '사면체' 구조를 보입니다. 

 

둘째. 분자 기하 구조로 판단

- 얘는 비공유전자는 생각안합니다. 그래서 암모니아의 분자 기하 구조는 전자 영역으로 판단할 때와 달리 '삼각뿔' 모형을 하게 됩니다.  

 

요약된 그림을 한번 봅시다.

삼각쌍뿔 (전자영역 5개) 한번 봅시다. 비공유전자쌍은 어디서부터 시작되는지 보세요. '적도 부분' 부터 시작되죠? 

적도 부분부터 시작하는 이유는 상대적으로 덜 혼란(?) 시키기 때문입니다.  우리가 결합각을 판단할 때, 비공유전자쌍의 유무와 다중결합의 유무에 따라 달라지는 것은 배우셨을겁니다.  만약 적도가 아니라 북극점 혹은 남극점에서 비공유전자쌍이 찍히게 되면 이상적인 결합각이 이뤄지기가 어렵습니다. 그래서 적도부터 생기는 겁니다.

 

다만, 팔면체 (전자영역 6개) 의 경우는 적도랑 극점이 서로 다 90도의 결합각을 가지고 있어서 비공유전자쌍을 어디에나 찍든 상관없습니다.

Tip. 삼각쌍뿔의 경우는 적도쪽의 전자영역들은 서로 120도의 결합각. 그리고 극과 적도의 사잇각은 90도입니다. 

 

그러면 이유를 한번 들어나 봅시다. 대체 왜? 전자영역이 2개일 땐 선형이고, 3개일 땐 평면삼각형이고, 4개일 땐 사면체고~ 왜? 굳이? 저런 구조로 결합을 할까요?  그 이유는 바로 제목에 있습니다. 전자쌍 반발때문이죠. 전자들은 서로 최대한 멀리 떨어지려고 합니다. 그래서 전자영역이 2개일 때는 결합각이 180도일 때가 제일 이상적인 구조이기 때문에 선형구조가 된 것이죠. 

3개일때는요? 서로 결합각이 120도일 때가 서로 제일 멀리떨어져 있으니까 이상적이죠? 똑같습니다. 

 

여러분들은 이거 기억하실 때, 풍선을 생각하면 좋아요. 풍선이 VSEPR과 똑 닮았거든요. 

풍선과 VSEPR

어때요? 진짜 똑같져? ㅎㅎ  아무튼, 이 파트는 여러번 눈에 익히신 뒤에 결합구조 각각에 붙는 이름을 알아두셔야 합니다. T자형이라던가, 시소형이라던가 이런거 다 이름봐두세요!