18 전자 규칙
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18전자규칙은 전이금속화합물의 성질을 규명하는 데 쓰이는 개념이다. 안정한 상태로 존재하는 유기화합물의 경우에 2s 및 2p 오비탈에 전자가 모두 채워진 비활성 기체의 전자배치를 모방하는 8전자규칙이 존재한다. 마찬가지로 전이금속화합물들에도 역시 같은 주기의 비활성기체의 전자배치를 모방하여, s,p,d 오비탈에 전자를 모두 채워 가장 안정한 상태로 존재하려는 18 전자규칙이 존재한다. 각 전이금속화합물이 18전자규칙을 따르는지 확인하기 위해서 전자를 세는 방법에는 크게 두 가지, 이온형 방식과 공유성 방식이 존재한다.
이온형방식[편집]
이온형 방식은 전기음성도가 더 높은 리간드에서 중심금속으로 전자를 제공한다고 가정을 한다. 이온형방식을 이용하여 전자를 세려면 다음의 순서를 따르는 것이 편리하다.
- 전이금속화합물에 존재하는 리간드가 제공하는 전자의 수를 센다. 각 리간드는 중심금속에 결합하기 전에 이미 8전자규칙을 만족하는 상태로 간주한다.
- 전체금속화합물이 중성인지 이온상태인지에 따라 중심금속의 산화수를 결정하고 중심금속의 전자 수를 센다.
- 1과 2의 전자수를 다 합쳐 18이 되는지 확인한다.
공유형방식[편집]
공유형방식은 리간드와 중심금속이 1개씩의 전자를 제공하여 결합을 형성한다고 가정을 한다.
- 전이금속화합물에 존재하는 리간드가 제공하는 전자의 수를 센다.
- 중성상태의 중심금속이 지니는 전자의 수를 센다.
- 1과 2의 전자 수를 다 합쳐본다.
- 전체금속화합물이 중성인지 이온상태인지에 따라 3의 전자수에서 더하거나 뺀다. 이 4의 전자수가 18이 되는지 확인한다.
18전자 규칙의 실례[편집]
CoCp2+
이온형 방식[편집]
- Cp 리간드는 6개의 전자를 제공 2개의 Cp리간드가 존재하므로 총 12개의 전자제공. Cp리간드는 -1의 전하를 띤 것으로 간주
- 전체화합물이 +1의 전하를 띠고 있으며, 2개의 Cp리간드가 각각 -1의 전하를 띠고 있으므로, Co는 +3의 전하를 띠고 있어야 함. 중성상태의 Co(0)는 d오비탈에 9개의 전자를 지니고 있으므로 Co(III)은 6개의 전자를 지님.
- 1에서 리간드가 12개의 전자를 제공, 2에서 Co가 6개의 전자를 지님 따라서 전체화합물은 18 전자 규칙을 만족.
공유형 방식[편집]
- Cp리간드는 5개의 전자를 제공 2개의 Cp리간드가 존재하므로 총 10개의 전자제공. Cp리간드는 중성으로 간주.
- 중성상태의 Co는 9개의 전자를 지니고 있음
- 총 19개의 전자가 존재.
- 전체 화합물이 +1의 전하를 띠고 있으므로, 19에서 1을 빼주면 전체 화합물은 18개의 전자를 지니고 18전자규칙 만족.
18전자 규칙의 예외[편집]
d 오비탈에 8개의 전자를 지닌 d8 금속의 경우, 전자가 채워지지 않은 하나의 d 오비탈의 에너지가 더 높아서 18 전자규칙이 아닌 16전자규칙을 만족할 때가 있다. 이런 예외적 경우는 평면정사각형구조를 지닌 Ni(II), Pd(II), Pt(II)등의 전이금속화합물에서 흔히 발견된다. 18전자규칙은 경험적인 규칙이다.
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