화2.2-7.화학결합2

배위 결합 금속결합 공유 결합과 분자 .배위 결합--비공유 전자쌍을 가진 분자나 이온+ 원자나 이온 NH3 + H^+---, H2O + H^+--- , NH3 +BF3-- NO3-, SO4-2, SO2, SO3, H2SO4, HNO3, 각종 착이온 금속 결합---금속양이온+ 자유 전자---정전기적 인력에 의한 결합 금속결합력--양이온의 반지름이 작을수록 원자가 전자수가 많을수록 커지며,녹는점 증가 금속 결합 물질의 특성--상온에서 고체(수은은 액체),고체나 액체에서 전기 전도성이 크며,금속 광택,전성과 연성(자유 전자 때문),금속의 전기전도도는 온도가 높아질수록 감소 전기 음성도--공유 결합에서 공유 전자쌍을 끌어 당기는 정도의 세기, 같은 족--원자 번호 증가시 감소, 같은 주기--원 번호 증가시 감소 Li Be B C N O F 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 .XA, XB: 원자 A, B의 전기 음성도 │XA-XB│ > 1.7 ( 이온 )결합(이온결합성이 50%보다 크다) │XA-XB│ < 1.7 (극성 )공유 결합(이온결합성이 50%보다 작다) │XA-XB│ = 0 ( 무극성 )공유 결합(이온결합성이 0) 전자쌍 반발 원리 한 분자에서 중심 원자를 둘러싸고 있는 전자쌍들은 정전기적 반발 때문에 가급적 서로 멀리 떨어져 안정한 구조를 이루려고 한다 . ② 전자쌍 사이의 반발력 비공유 ↔비공유 비공유 ↔공유 공유 ↔공유 전자쌍 전자쌍 전자쌍 전자쌍 전자쌍 전자쌍 중심 원자에 비공유전자쌍을 가진 경우 ㄱ.중심 원자에 비공유전자쌍을 1쌍 가진 경우 NH3 *SO3, CO32-, NO3-의 모양: 평면삼각형 ㄴ.중심 원자에 비공유전자쌍을 2쌍 가진 경우 H2O *O3, SO2, NO2-의 모양: 굽은형 CH4( 정사면체 ) > NH3( 삼각뿔 ) > H2O( 굽은 형 ) ①( 극성 )공유 결합 전기 음성도가 다른 원자들이 전자쌍을 공유하여 형성된 결합(비대칭 분포) (전기음성도가 큰 원자: 부분적으로 음전하, 작은 쪽: 부분적으로 양전하) (예) HCl, CO, HF, NH3, H2O, CO2, CH4 ②( 무극성 )공유 결합 전기음성도가 같은 원자들이 전자쌍을 공유하여 형성된 결합으로 무극성 분자가 된다. (예) H2, Cl2, O2 , F2 등 이중극자 모멘트(dipole moment)=쌍극자모멘트 ㄱ.( )(쌍극자)란 크기가 같고 부호가 다른 두 전하들이 분리되어 있는 것을 말한다. μ = q × r 분리된 전하가 (클, )수록, 두 전하 사이의 거리가 (멀수록 ) 크다. ㄷ.이중극자 모멘트가 클수록 이온성(극성)이 크다. 무극성 분자의 쌍극자 모멘트값은 ( 0 )이고 극성분자는 0보다 크다. 3.극성 분자와 무극성 분자 ①극성분자 ㄱ.분자의 모양이 ( 비대칭 )이다. ㄴ.분자 내 (+)전하와 (-)전하의 중심이 ( 일치하지 않는다.) ㄷ.이중극자 모멘트의 합이 0이 아니다. (예) HCl, CO, H2O, NH3, CH3Cl, O3, CH3COCH3, CH2Cl2 ②무극성 분자 ㄱ.분자의 모양이 ( 대칭 )이다. ㄴ.분자 내의 (+)전하와 (-)전하의 중심이 일치한다. ㄷ.이중극자 모멘트의 합이 ( 0 )이다. (예)무극성 공유결합: H2, Cl2, O2 , F2 등 대칭분자: CO2, BF3, CCl4, C6H6 SO3, C2H4, C2H2 극성 분자와 무극성 분자의 성질 ㄱ.전하를 띤 대전체에 의한 영향 ( 극성 )인 물질(물)을 가늘게 흘러내리게 한 후 정전기를 띤 막대를 가까이 하면 대전체로 끌려오나 ( 무극성 )인 액체(벤젠, 사염화탄소)는 끌려오지 않는다. ㄴ.전기장에서의 배열 극성 분자를 전기장 속에 넣으면 분자의 (+)전하 띤 부분은 (- )극 쪽으로 배열하고 (-)전하를 띤 부분은 ( +)극 쪽으로 배열하지만 무극성 분자는 전기장의 영향을 (받는다. 받지 않는다.) ㄷ.극성 분자와 용해성 이온결정이나 극성 용질은 ( 극성 )용매에 잘 녹고, 무극성 용질은 ( 무극성 )용매에 잘 녹는다. (예) 물과 에탄올은 잘 섞이나, 극성인 물과 무극성인 사염화탄소나 벤젠은 잘 섞이지 않는다. (2)분자간의 힘(intermolecular forces) ①쌍극자-쌍극자 힘(dipole-dipole force) ㄱ.극성 분자들이 접근했을 때 음전하를 띤 부분과 (+ )전하를 띤 부분 사이에 정전기적인 인력이 작용함 ㄴ.쌍극자모멘트가 클수록 극성이 (커, )진다. ㄷ.쌍극자모멘트가 클수록 끊을 때 극복되어야 하는 분자간 힘이 커지므로 bp가 (높아)진다.온도 높아져 분자 배열이 규칙적이지 않을 경우 쌍극자-쌍극자 힘이 효과적으로 작용하지 않는다 분자량 쌍극자모멘트(D) bp(K) CH3OCH3 46 1.3 248 CH3CN 41 3.9 355 ②쌍극자-유발 쌍극자힘(dipole-induced dipole force) 어떤 분자가 극성 분자에 접근하면 그 분자의 전자들은 극성 분자의 (+)전하를 띠는 부분 쪽으로 치우치게 되는데(편극), 편극된 분자를 (유발 )쌍극자라고 한다. 극성 분자에 의해 생긴 유발 쌍극자와 쌍극자 사이에 작용하는 힘. ③분산력(dispersion force) ㄱ.전자는 끊임없이 운동하고 있어서 무극성 분자들도 어느 순간에는 전자들이 한쪽으로 몰려서 짧은 시간 동안은 순간적으로 쌍극자가 된다. 여기에 다른 분자가 접근하면 정전기 유도 현상에 의해 일시적인 쌍극자가 형성되는 편극이 일어나 유발 쌍극자가 생성된다. 순간적인 쌍극자와 유발 쌍극자 사이에 작용하는 힘. ㄴ.분자량이 큰 물질일수록 전자의 수가 많으므로 편극성이 크고 분산력이 커서 bp, mp가 (높아, 낮아)진다. (예) He Ne Ar Kr F2 Cl2 Br2 I2 CF4 CCL4 CBr4 CI4 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 ㄷ.분자( 모양 )도 분산력의 크기 결정에 중요 펴져있는 모양일수록(분자 크기 클수록) 표면적이 커서 분사 사이에 접촉 커져서 분산력 (커짐) n-C5H12(bp 309K) neo-C5H12(bp 283K) ㄹ.( 분산력 )은 모든 분자에서 존재하는 힘. 극성분자: 분산력, 쌍극자-쌍극자 힘 , 무극성분자: 분산력 ㅁ.분자량이 비슷할 경우 분산력 크기가 비슷하므로 극성 분자의 끓는점이 무극성 분자보다 (높다. 낮다) (예) PH3(34) bp -85.0 SiH4(32) bp -112.0, F2(40.0) bp -188 HCl(36.5) bp -84.9 ㅂ.쌍극자-쌍극자 힘 HCl HBr HI 분산력 HCl HBr HI bp HCl HBr HI ④수소 결합(hydrogen bond) *수소 결합의 형성 ㄱ.수소 원자와 전기 음성도가 큰 원자 (F,O,N )의 ( 분자 ) 사이의 정전기적 인력에 의한 결합. 수소는 부분적인 양전하를 띠고 전기음성도가 큰 원자는 부분적인 음전하를 띤다. 수소원자는 원자핵을 가려줄 수 있는 핵심부 전자들이 없고 크기도 작아 가까이 접근할 수 있다. 그 결과 쌍극자-쌍극자 상호작용은 이례적으로 강하며 수소결합 형성될 수 있다. (공유 결합의 약 1/10정도) ㄴ.H2O H2Te H2Se H2S, HF HI HBr HCl, NH3 SbH3 AsH3 PH3 ROH, RCOOH, 생체 내에서 중요한 역할하는 단백이나 DNA의 이중 나선 구조도 수소 결합에 의해 만들어진다. ㄷ.수소 결합 물질은 분자량이 비슷한 다른 물질에 비하여 끓는점(녹는점)이 의외로 (높다) (예) C2H5OH CH3OCH3 ㄹ.회합: 수소 결합으로 같은 분자가 2개 이상 결합하여 뭉쳐있는 현상 (예) 벤젠 용액에 아세트산을 녹여 분자량을 측정해 보면 아세트산의 분자량은 120이 얻어진다. *물 ㄱ.물분자의 구조 물 분자의 원자인 산소 원자에는 비공유전자쌍이 2개가 있으며 이것이 이웃의 수소 원자와 수소 결합을 2번 할 수 있다. 그 결과 물 분자는 ( 굽은 )구조를 이룬다. ㄴ.얼음 결정의 구조 수소 결합에 의해 사면체 구조를 이루고 있는 물 분자들이 규칙적으로 배열되면 빈 공간이 생기면서 부피가 (커)진다 (밀도는 감소) 또 얼음이 녹을 때 수소 결합의 일부가 끊어지면서 물 분자들이 빈 공간을 채우게 되어 물의 밀도는 얼음보다 (커진다) ㄷ.물의 특성 물에서 나타나는 특성은 물 분자 사이에 존재하는 ( 수소 ) 결합 때문이다. *액체인 물보다 고체인 얼음의 밀도가 (작다) *비열이 (크다)(사막에서는 밤낮의 가온차가 매우 크지만 해안 지방은 밤낮 기온차가 적다) *녹는점, 끓는점이 의외로 (높다) *표면 장력이 (크다) *몰융해열, 몰기화열이 (크다) *많은 종류의 물질을 녹일 수 있는 좋은 용매이다