원자가 쉘 전자쌍 반발 이론 (VSEPR)을 사용하여 결합 된 원자 사이의 각도를 예측합니다. 입체 수 (중앙 원자에 결합 된 다른 원자와 고독한 전자 쌍의 총합)는 분자의 기하학적 구조를 결정합니다. 고독한 전자 쌍은 원자의 외부 (밸런스) 껍질에 있으며 다른 원자와 공유되지 않습니다.
TL; DR (너무 김; 읽지 않음)
VSEPR을 사용하여 결합 각도를 계산할 수는 없지만 입체 수를 기반으로 해당 각도를 결정하는 데 도움이됩니다. 수소 만이 입체 번호가 1이고 H2 분자는 선형입니다.
하이브리드 궤도
전자는 한 번에 전자를 찾을 가능성이 가장 높은 위치에 따라 결정되는 특징적인 모양으로 원자를 공전합니다. 전자는 모두 음전하를 갖기 때문에 서로 반발하므로 궤도는 각 전자에게 이웃으로부터 가능한 최대 거리를 제공합니다. 원자가 전자가 다른 원자와 공유 결합을 형성하면 혼성화라는 과정에서 궤도가 변경됩니다. VSEPR은 하이브리드 궤도를 기반으로 결합 각도를 예측하지만 특정 금속 화합물, 기체 염 및 산화물에 대해서는 정확하지 않습니다.
Sp 혼성화
가장 간단한 하이브리드 궤도는 sp로, 입체 수 2에 해당합니다. 결합 각도는 원자에 고독한 전자 쌍이 없을 때 선형 또는 180 도입니다. 예를 들면 이산화탄소입니다. 반대로 질소 분자에는 하나의 고독한 전자 쌍이 있습니다. 이것은 선형 모양을 제공하지만 혼성화되지 않은 궤도를 제공하므로 결합 각도가 없습니다.
Sp2 혼성화
입체 숫자가 3이면 sp2 궤도가 형성됩니다. 결합 각도는 고독한 전자 쌍의 수에 따라 다릅니다. 예를 들어, 삼염화 붕소는 고독한 쌍이없고 삼각형의 평면 모양과 120 도의 결합 각도를 가지고 있습니다. 삼 산소 분자 O3는 하나의 고독한 쌍을 가지며 118 도의 결합 각도로 구부러진 모양을 형성합니다. 반면에 O2는 두 개의 고독한 쌍과 선형 모양을 가지고 있습니다.
Sp3 혼성화
입체 번호가 4 인 원자는 sp3 혼성 궤도 내에서 0 ~ 3 개의 고독한 전자 쌍을 가질 수 있습니다. 고독한 쌍이없는 메탄은 결합 각이 109.5 도인 사면체를 형성합니다. 암모니아는 하나의 고독한 쌍을 가지며 107.5 도의 결합 각도와 삼각형 피라미드 모양을 만듭니다. 두 개의 고독한 전자 쌍을 가진 물은 104.5 도의 결합 각도로 구부러진 모양을 가지고 있습니다. 불소 분자는 3 개의 고독한 쌍과 선형 기하학을 가지고 있습니다.
더 높은 입체 숫자
입체 숫자가 높을수록 더 복잡한 형상과 다른 결합 각도가 생깁니다. VSEPR 외에도 분자력 장 및 양자 이론과 같은 복잡한 이론도 결합 각도를 예측합니다.