화학

극성 공유 결합- 전기 음성도(유발효과)

데타손 2022. 9. 5. 01:45
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대부분의 화학결합은 완전한 이온결합, 공유 결합도 아닌 극단적인 결합 형태의 중간에 놓여있다.

이런 결합을 극성 공유 결합(polar covalent bonding)이라고 부르며,

 

이는 결합 전자들이 결합하고 있는 두 원자 중에서 한 쪽 원자로 치우져 강하게 끌리게 되며, 두 원자 사이의 

전자 분포가 대칭을 이루지 못하게 되는 것을 의미한다.

결합의 극성(polarity)은 공유 결합에서 전자를 끌어당기는 원자의 고유한 능력인 전기 음성도(elec-tronegativity, EN)에 기인한다. 전기 음성도의 값은 임의의 척도로 주어지며, 전기음성도가 가장 큰 원소는 F( EN=4.0 )이고, 가장 작은 원소는 Cs( EN=0.7) 이다.

주기율표의 왼쪽에 있는 금속 원소들은 전자를 끌어당기는 힘이 약하고, 낮은 전기음성도를 가진다.

반면에 우측에 있는 산소 및 질소와 할로겐 원소들은 전자를 강하게 끌어당기며 높은 전기음성도를 가진다. 

유기 화학에서 가장 중요하게 다루는 탄소(C)는 2.5의 EN 값을 지닌다

원자간의 결합들 중에서도 EN의 차이가 0.5 이하인 원자들 간 결합은 비극성 공유 결합,

0.5~2.0 사이인 원자들의 결합은 극성 공유 결합, 2.0 이상일 경우는 거의 이온 결합이라고 말할 수 있다.

ex) C-O 의 결합은 2.5-2.1 로 비극성 공유결합이다. 

 

위 Methanol 아래 Methyllithium

위 그림에서 Methanol과 Methyllithiumd은 1.0, 1.5 의 EN 차이가 발생하기 때문에 극성 공유 결합이라 할 수 있다.

산소와 리튬의 우측 상단에 있는 기호는 그리스어 소문자 delta로써  기호 우측 상단에 +가 붙어있는 경우 부분적인 양전하, -가 붙어있는 경우는 음전하를 가진다고 의미하는 것이다.

 

구조식 우측에 존재하는 화살표는 결합의 극성 방향을 의미한다. 전자는 화살표의 방향에 따라 이동하게 되는데, 

화살표의 머리는 전자가 풍부하고, 꼬리는 전자가 부족하다. 

구조식에 색으로 구분이 되어 있는데, 붉은 색 부분은 전자가 풍부한 부분, 푸른 색 부분은 부족한 부분을 의미한다.

 

결합을 편극화 시키는 원자의 능력 중에 유발효과(inductive effect)라는 게 존재하는데, 이는 단순히 인접한 원자의 전기음성도(EN)에 따라 시그마 결합의 전자가 단순히 이동하는 것을 의미한다. Li 나 Mg 같은 금속들은 유도적으로 전자를 밀고, 

O 및 N 같은 비금속 원자들은 유도적으로 전자를 끌어 당긴다. 

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