해피레포트 - VSEPR 모델에 의한 분자의 3차원 구조

카테고리 : 레포트 > 공학,기술계열 파일이름 :VSEPR 모델에 의한 분자의 3차원.hwp 문서분량 : 5 page 등록인 : cjfdnjs99 문서뷰어 : 한글뷰어프로그램 등록/수정일 : 13.03.14 / 13.03.14 구매평가 : 다운로드수 : 3 판매가격 : 500 원

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1. 목적 분자 안에서 원자들의 삼차원 배열을 나타내는 분자구조는 그 물질의 화학적 성질을 결정하는데 중요한 요인이 된다. 특히 유기물이나 생체분자에서는 더욱 중요하다, 분자의 2차원 골격을 나타내는 루이스 이론은 화학 결합의 안정성을 설명하는데 도움이 되나 그 물질의 성질을 예측하기에는 부족하다. 따라서 분자 안에서 원자들의 삼차원 배열을 예측할 수 있는 간단한 방법인 원자가 껍질 전자쌍 반발 (VSEPR, valence shell electron pair repulsion) 모형을 이해하는 과정이 필요하다. 이를 통해 양자역학적 결합이론인 원자가 결합이론 (VBT, valence bond theory)과 분자궤도함수 이론 (MOT, molecular orbital theory)을 이해하는데 도움이 되고자 한다.

본문일부/목차
1. 목적 분자 안에서 원자들의 삼차원 배열을 나타내는 분자구조는 그 물질의 화학적 성질을 결정하는데 중요한 요인이 된다. 특히 유기물이나 생체분자에서는 더욱 중요하다, 분자의 2차원 골격을 나타내는 루이스 이론은 화학 결합의 안정성을 설명하는데 도움이 되나 그 물질의 성질을 예측하기에는 부족하다. 따라서 분자 안에서 원자들의 삼차원 배열을 예측할 수 있는 간단한 방법인 원자가 껍질 전자쌍 반발 (VSEPR, valence shell electron pair repulsion) 모형을 이해하는 과정이 필요하다. 이를 통해 양자역학적 결합이론인 원자가 결합이론 (VBT, valence bond theory)과 분자궤도함수 이론 (MOT, molecular orbital theory)을 이해하는데 도움이 되고자 한다. 2. 원리 [1] Lewis 구조 그리는 방법 (1) 분자화합물에 대한 루이스 구조 그리기 (ㄱ) 올바른 분자의 골격을 그림 ① 수소 원자들은 항상 말단에 위치함 ② 중심 원자에는 전기음성도가 작은 원자를, ③ 말단 위치에는 전기음성도가 큰 원자를 배치함. (ㄴ) 루이스 구조를 그리기 위하여, 전체 원자가 전자의 수를 센다 (ㄷ) 전자를 원자들에 배분함. 이때 원자들은 가능한 8전자계를 이루도록 함 (단, 수소 는 2개의 전자) (ㄹ) 어떤 원자가 8전자계를 이루지 못하면 8전자계를 이루기 위해 말단 원자에서 중· 심원자로 고립전자쌍을 이동하여 이중결합이나 삼중결합을 만든다. (2) 다원자 이온의 루이스 구조 그리기 다원자 이온의 경우, 위 (s)의 과정에서 전체 원자가 전자의 수를 셀 때 이온의 전하 를 고려해야 한다. 즉 음(-)전하의 경우 그 전하수만큼 전자의 개수를 더해주어야 하며, 양(+)전하의 경우 반대로 빼주어야 한다. (3) 공명구조(resonance hybrid structure) 어떠한 경우, 같은 분자에 2개 이상의 타당한 루이스 구조가 존재할 경우가 있다. 이 때 실재 분자구조는 가능한 루이스 구조의 평균구조를 갖는다. 이를 공명 혼성구조라 한다. (4) 형식전하(formal charge) 공명 혼성구조를 가질 때, 공명구조를 갖는 루이스 구조는 실재 분자구조에 모두 동 등한 기여를 갖지 않을 수 있다. 여러 공명구조 중 기여도가 높고 낮음을 판별할 때 우리는 분자안에 있는 원자에 할당하는 (가상의) 전하, 즉 형식전하를 비교할 수 있 다. 형식전하는 모든 결합전자들이 결합 원자들 사이에서 동등하게 공유되었을 때 갖는 전하로써, 다음의 관계식으로 구할 수 있다. 형식전하 = 최외각전자수 - (고립전자의 전자수 + 결합전자수) [2] VSEPR 모형 이 모형은 비금속 원자들로 형성된 분자들의 기하학적 (입체적) 구조를 예측하는데 유용하다. 화학결합의 안정성은 루이스 이론에 의해 원자에 전자쌍을 이룸으로써 얻을 수 있다. 그러나 분자를 구성하는 각각의 결합들은 서로 쿨롱의 힘을 통해 서로 반발할 것이다. VSEPR 모형의 가설은 전자쌍들 사이의 반발을 최소화 하는 방식으로 가능한 최대로 멀리 떨어져 최소의 에너지를 가질 수 있는 배향으로 중심 원자 주위의 구조가 결정된다는 것이다. 전자쌍(전자단)은 비공유 전자쌍, 단일결합, 다중결합, 단일전자 등이 있다. 이때 VSEPR이론은 모두 단일결합으로 취급한다. 따라서 중심 원자 주위의 입체적 구조는 중심원자에 몇 개의 전자단이 구성되는지(배위수)에 의해 우선적으로 결정될 것이다. 이를 통해 선형, 삼각평면, 사면체, 삼각쌍뿔, 팔면체 등의 이상적인 전자쌍의 공간 배열을 얻을 수 있다. 여기에 중심원자의 특성 뿐만 아니라 다중결합, 단일전자, 비공유 전자쌍 등의 효과를 고려하여 실재구조를 예측할 수 있다.

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