원자가껍질 전자쌍 반발 이론

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굽은형의 물분자 구조.

원자가껍질 전자쌍 반발 이론(Valence shell electron pair repulsion theory : VSEPR theory)이란 화학에서 중심원자의 배위수와 전자쌍 반발 원리를 통해 분자의 구조를 예측, 나타내는 모형이다.[1](루이스 구조식에서 비공유 전자쌍을 나타내주어야 한다)

이 이론은 루이스 구조에서 나타나는 중심원자의 각 전자쌍들은 서로 반발하므로 서로 가장 멀리 떨어진 위치에 존재하게 된다는 것에 기초하여 분자의 구조를 나타낸다. 예를 들어 중심원자에 3개의 전자쌍이 존재한다면 각 전자쌍은 중심원자를 중심으로 정삼각형의 형태로 위치하게 되는 것이다. 분자를 구성하는 원자들은 결합전자쌍을 통해 결합하고 있으므로 결합전자쌍의 배치가 곧 분자의 모양이 된다.

전자쌍에는 결합전자쌍과 비공유전자쌍(비결합전자쌍)이 있는데 결합전자쌍보다 비공유전자쌍의 반발력이 더 크다. 따라서 비공유-비공유 전자쌍 간의 반발력이 가장 크며 결합-결합 전자쌍 간의 반발력이 가장 작다. 따라서 같은 개수의 전자쌍을 갖고 있더라도 결합전자쌍과 비공유전자쌍의 구성에 따라 각 전자쌍들이 이루는 각은 조금씩 달라질 수 있다.

역사[편집]

1940년 분자기하학원자가전자 사이의 관계에 대한 첫번째 모델이 제기되었으며,[2] 1957년 로널드 길레스피로널드 시드니 니홈에 의해 더 발전하였다.[3][4]

입체수와 비결합전자쌍 수에 따른 분자의 모양[편집]

입체수(Steric Number, 결합수 + 비결합전자쌍의 수)와 비결합전자쌍의 수에 따른 분자의 모양은 다음과 같다.

입체수 분자기하
[5] 비공유전자쌍 없음
분자기하
[6]:413–414비공유전자쌍 1개
분자기하
[6]:413–414비공유전자쌍 2개
분자기하
[6]:413–414비공유전자쌍 3개
분자기하

비공유전자쌍 4개

2 AX2E0-2D.png
직선형 (CO2)
     
3 AX3E0-side-2D.png
평면삼각형 (BCl3)
AX2E1-2D.png
굽은형 (SO2)
   
4 AX4E0-2D.png
정사면체형 (CH4)
AX3E1-2D.png
삼각뿔형 (NH3)
AX2E2-2D.png
굽은형 (H2O)
 
5 AX5E0-2D.png
삼각쌍뿔형 (PCl5)
AX4E1-2D.png
시소형 (SF4)
AX3E2-2D.png
T자형 (ClF3)
AX2E3-2D.png
직선형 (I3-)
6 AX6E0-2D.png
팔면체형 (SF6)
AX5E1-2D.png
사각뿔형 (BrF5)
AX4E2-2D.png
평면사각형 (XeF4)
7 AX7E0-2D.png
오각쌍뿔형 (IF7)[7]
AX6E1-2D.png
오각뿔형 (XeOF5-)[8]
AX5E2-2D.png
평면오각형 (XeF5-)[9]:498
 
8
엇사각기둥형

(TaF83-)[7]

     
9 세모자쓴 삼각기둥형 (ReH92-)[9]:254
     


관련 항목[편집]

각주[편집]

  1. Jolly, W. L. (1984). 《Modern Inorganic Chemistry》. McGraw-Hill. 77–90쪽. ISBN 0-07-032760-2. 
  2. Sidgwick, N. V.; Powell, H. M. (1940). “Bakerian Lecture. Stereochemical Types and Valency Groups”. 《Proc. Roy. Soc. A》 176: 153–180. doi:10.1098/rspa.1940.0084. 
  3. Gillespie, R. J.; Nyholm, R. S. (1957). “Inorganic stereochemistry”. 《Quart. Rev. Chem. Soc.》 11: 339. doi:10.1039/QR9571100339. 
  4. Gillespie, R. J. (1970). “The electron-pair repulsion model for molecular geometry”. 《J. Chem. Educ.》 47 (1): 18. doi:10.1021/ed047p18. 
  5. Petrucci, R. H.; W. S., Harwood; F. G., Herring (2002). 《General Chemistry: Principles and Modern Applications》 8판. Prentice-Hall. 413–414 (Table 11.1)쪽. ISBN 978-0-13-014329-7. 
  6. Petrucci, R. H.; W. S., Harwood; F. G., Herring (2002). 《General Chemistry: Principles and Modern Applications》 8판. Prentice-Hall. ISBN 978-0-13-014329-7. 
  7. Miessler, G. L.; Tarr, D. A. (1999). 《Inorganic Chemistry》 2판. Prentice-Hall. 54–62쪽. ISBN 978-0-13-841891-5. 
  8. Baran, E. (2000). “Mean amplitudes of vibration of the pentagonal pyramidal XeOF5- and IOF52- anions”. 《J. Fluorine Chem.》 101: 61–63. doi:10.1016/S0022-1139(99)00194-3. 
  9. Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2005). 《Inorganic Chemistry》 2판. Pearson. ISBN 978-0-130-39913-7.