안녕하세요. Simon Lim입니다.
우선 결합이론은 molecule의 geometry를 포함한 다양한 성질을 이해하기 위한 기본 내용입니다. methane의 구조가 tetrahedral이라는 것이 먼저입니다. 이러한 결합의 형성을 과학자들이 연구하여 결합이론을 제시한 것입니다.
전체적으로 화학결합 단원의 강의를 복습해주세요. 이 단원은 정리만 잘 하면 특별한 추론이나 계산이 필요하지 않기 때문에 오히려 좋은 점수를 얻을 수 있는 단원입니다.
SF4에서 lone pair가 equatorial에 오는 것 또한 역시 먼저 SF4의 기하구조를 분석한 후 그 이유 또는 원인을 찾은 것입니다. 이 부분은 수업시간에 말씀드렸던 바와 같이 AX5 꼴의 분자에서 삼각평면 상에 lone pair가 존재하는 것이 반발력이 줄어든다는 것을 알아낸 것입니다. 왜냐하면 vertical에 있다면 90o로 반발하는 경우가 3개가 생기지만 equatorial에 존재하면 2개이기 때문입니다.
또한 분자 구조를 분석하는 경우 다양한 방법이 있겠지만 나름의 논리를 적용시키면 안 됩니다. 즉 우리에게 물어보는 것은 현재 화학에서 적용되는 결합이론을 잘 정리에서 분자구조에 잘 적용시킬 수 있는지를 물어보는 것이므로 그 이론을 따라서 판단하시면 그만인 것입니다. 너무 어렵게 생각하지 않으시는 것이 좋겠습니다.
1. VSEPR을 증명하는 것이 아닙니다. 분자 구조에 대한 분석과 이러한 분자구조가 형성된 과정과 이유를 찾는 것입니다. 과학은 관찰이 먼저입니다. 학생이 질문하신 내용의 I3‒가 왜 linear인가?의 질문은 VSEPR을 증명하라가 아니구요 VSEPR을 적용해보라는 것입니다. I3‒는 AX2E3 꼴의 분자로 equatorial에 3 lone pair가 존재하고 있고 이 때 반발력이 최소화되는 구조가 linear임을 찾은 것인데 우리는 AX2E3 이면 선형구조라고 알아두고 있는 것입니다. SO2 역시 VSEPR을 적용하라는 것이구요 AX2E 꼴에서 E는 lone pair로 S에 localized되어 있고 2개의 X와 sharing 하고 있는 전자들은 S와 O의 nuclear 사이에 localized되어 있습니다. 간단하게 생각해본다면 S와 O사이에 있는 전자들은 S와 O 사이의 어딘가에 전자쌍이 존재하고 S 원자에만 있는 lone pair는 S에 가깝게 존재하고 따라서 결합에 있는 전자쌍들과 반발력이 더 크게 작용합니다. 전자쌍들은 결합이든 lone pair이든 그 사이에서는 반발이 있습니다. SO2에서 두 쌍의 sharing pair끼리는 비교적 넓은 공간(S와 O로 이루어진 사이 공간이고 S보다 O의 electronegativity가 더 커서 산소쪽으로 치우치기도 합니다. 즉 S에 가깝게 존재하는 lone pair보다는 S에서 떨어져 있기 때문에 sharing pair 들은 S 주변에 별로 없습니다. 결합각은 중심원자가 기준이기 때문에 중심 원자에 전자쌍들이 얼마나 모여 있는가가 중요합니다.)에 존재하므로 lone pair와의 반발력보다는 sharing-sharing 사이의 반발력이 적습니다. 그러므로 선형구조에서 굽은 형태가 되는 것입니다. 즉 lone pair가 S에 가깝게 존재하므로 O와 sharing 하고 있는 전자쌍들과 더 크게 반발하는 것입니다. 하지만 CO2의 경우 C에는 lone pair가 없으므로 오직 C와 O 사이에 존재하는 sharing pair 사이의 반발력이고 가장 멀리 떨어지는 linear 구조가 될 수 있는 것입니다.
2. dipole moment와 함께 VSEPR을 적용한 분자의 구조는 part 1, 20강에서 설명하였습니다. dipole moment는 전자쌍이 얼마나 한 원자에 끌려가 있는지를 의미하는 것으로 sharing electrons는 정도의 차이가 있을 뿐이지 두 원자의 종류가 다르면 한 원자에 더 끌려가 있게 됩니다. 즉 비대칭(asymmetrical) 적인 결합이 만들어집니다. 하지만 결합 자체가 비대칭적이라고 하더라도 전체 분자가 대칭이면(symmetrical) non-polar molecule이 되고 비대칭이면 polar molecule이 됩니다. 이들에 해당하는 개념강의를 다시 확인해주시면 좋을 것 같습니다.
3. hybrid orbital은 Steric number의 개수와 동일하게 형성됩니다. hybridization에 대한 내용은 21강에 있습니다. 하지만 복습을 철저하게 하신다고 생각하시고 16~21강까지 다시 수강하시면 좋을 것 같습니다. 주어진 분자구조는 왼쪽부터 sp3-sp2-sp2 입니다.
4. 주어진 예시는 이온결합(ionic bond)이므로 covalent bond가 아닙니다. H2O와 같은 molecule은 상태변호가 일어날 때 intermolecular force가 끓어지지만 NaCl과 같은 ionic compound는 chemical bond가 끊어집니다. 하지만 이러한 경우도 chemical change라고 하지는 않습니다. 상태변화(phase change)입니다.
만약 H2O에서 covalent bond가 끊어진 그 순간은 2H+O가 됩니다.
5. VSEPR과 분자구조에 대한 개념을 정리해서 적용하는 것이니 받아들이셔야 합니다.
6. HF는 intermolecular force로 hydrogen bond가 가능합니다. 물론 HF는 이외에 dipole-dipole interaction, LDF를 가지고 있습니다. HCl은 dipole-dipole interaction와 LDF 를 가지고 있습니다. HCl은 HF보다 molar mass가 커서 LDF는 더 클 수 있지만 H와 F 사이이 electronegativity의 차이가 H와 Cl 보다 크기 때문에 dipole-dipole attraction이 크고 특히 가장 주요한 요인은 Hydrogen bond가 가능하다는 것입니다. 따라서 HF의 boiling point가 더 높게 나타납니다.
