결합각은 한 중심 원자에 연결된 두 결합 사이의 각도이며, 보통 도 단위로 나타낸다.[5] 결합각은 원자들이 분자 안에서 어떻게 놓이는지를 보여 주는 분자 기하 구조의 한 요소다. 결합 부위의 수와 중심 원자 주변의 전자쌍 배치에 따라 구조와 각도가 달라진다.[3]

1. 개요

메테인(CH₄)은 네 결합쌍이 사면체 모양으로 배치되어 결합각이 109.5°다. 암모니아(NH₃)는 결합쌍 세 개와 고립 전자쌍 하나를 가진 삼각뿔 구조로, 결합각은 약 107°다.[5]

물(H₂O)은 결합쌍 두 개와 고립 전자쌍 두 개를 가진 굽은 구조이며, 결합각은 약 104.5°다.[5] 이 사례들은 결합각이 결합 부위의 수뿐 아니라 고립 전자쌍의 배치에도 영향을 받는다는 점을 보여 준다.[2][6]

2. 전자쌍 반발과 결합각

중심 원자 주변에는 원자 사이에 공유되는 공유 전자쌍과 결합에 공유되지 않는 비공유 전자쌍이 있을 수 있다. 전자쌍은 음전하를 띠므로 서로 정전기적으로 반발하며, 가능한 한 멀리 떨어져 배치된다.[4]

이 배치가 주변 원자의 위치와 결합각에 영향을 준다. 메테인에서는 네 결합쌍이 사면체 모양을 이루고, 그 결합각은 109.5°다.[4][6]

3. 전자쌍이 없는 기본 분자 구조

중심 원자 주변의 결합 부위가 두 개이고 고립 전자쌍이 없으면 두 부위는 선형으로 놓이며 결합각은 180°다. BeCl₂가 그 예다.[2] 결합 부위가 세 개이면 평면 삼각형 구조를 이루고 각도는 120°이며, BF₃가 사례로 제시된다.[2]

결합 부위가 네 개이고 고립 전자쌍이 없으면 사면체 구조가 된다. 메테인(CH₄)의 결합각은 109.5°다.[2][6] 이 구조들은 결합 부위가 중심 원자 주위에 어떻게 배치되는지에 따라 선형 구조, 평면 삼각형 구조, 사면체 구조로 구분된다.[3][6]

4. 고립 전자쌍에 따른 결합각 변화

고립 전자쌍이 중심 원자에 있으면 결합쌍과 함께 전자쌍 배치에 참여한다. 이때 결합각은 대응하는 기본 구조의 각도보다 작아질 수 있다.[2][5]

암모니아(NH₃)는 결합쌍 세 개와 고립 전자쌍 하나를 가져 삼각뿔 구조를 이루며, 결합각은 약 107°다.[5][6] 물(H₂O)은 결합쌍 두 개와 고립 전자쌍 두 개를 가져 굽은 구조를 이루며, 결합각은 약 104.5°다.[2][5]

5. 다섯 개와 여섯 개 전자쌍의 구조 사례

중심 원자 주변의 전자쌍이 다섯 개인 경우, PCl₅는 삼각 쌍뿔 구조를 이루며 90°, 120°, 180°의 결합각을 보인다.[2] 같은 전자쌍 수의 구조 사례로 SF₄의 시소형, ClF₃의 T자형, XeF₂의 선형 구조가 제시된다.[2]

전자쌍이 여섯 개인 경우에는 SF₆의 팔면체 구조와 90° 결합각이 사례로 제시된다.[2] BrF₅는 사각뿔 구조, XeF₄는 사각 평면 구조의 예다.[2] 이처럼 중심 원자 주변의 전자쌍 수가 같아도 결합쌍과 고립 전자쌍의 조합에 따라 분자 모양은 달라질 수 있다.[2]

6. 관련 문서

  • 분자 기하 구조
  • 전자쌍 반발 이론
  • 공유 전자쌍
  • 비공유 전자쌍

7. 인용 및 각주

[2] Wwww.ktword.co.kr(새 탭에서 열림)

[3] Wwww.pearson.com(새 탭에서 열림)

[4] Wwww.scienceall.com(새 탭에서 열림)

[5] Wwww.chemistrylearner.com(새 탭에서 열림)

[6] Wwww.labxchange.org(새 탭에서 열림)