극성물질과 공유,수소결합

우선 몇가지 개념정리부터 할께요..

화2 개념도 조금 들어가지만 전기음성도 아시는거보니깐 알아들으실수 있을꺼에요

 

서로 다른 두 원자가 결합하면, 각 원자가 전자를 끌어당기는 정도에 따라(=전기음성도)

이온결합이나 공유결합을 이루게 됩니다

(한쪽이 아주많이끌어당기면 이온결합, 적당히 끌어당기면 공유결합)

물 H-O-H , 이산화탄소 O=C=O , 염산 H-Cl 등은 전부 공유결합 물질이구요.

 

물질의 극성을 따지는 건 이렇게 합니다...

전자를 많이끌어당긴 쪽을 δ- 로 쓰고, 반대쪽을 δ+로 쓰면

 

 

위그림처럼 나타나게되는데

 

H2O의 경우, -전하가 위쪽에 쏠려있으므로 (쌍극자모멘트라는 벡터로 설명하면.. 벡터합이 위로 -) 극성

 

CO2의 경우, 전자가 약간 산소원자쪽으로 쏠리지만

분자전체적으로보면 전하가 쏠린곳이없죠.. (벡터합이 0) 무극성

 

HCl의 경우, 선형분자이면서 전자가 Cl쪽으로 쏠려있죠.. 극성

 

이런식으로 극성을 따지게 됩니다.

 

 

또, 분자간 인력 중에서

극성 분자의 +부분전하와 -부분전하 사이에 생기는 인력(정전기적인력)을

쌍극자-쌍극자 force 라 하구요.

그 인력중에서, 특별히 H-F, H-O , H-N 등과 H-F, H-O 등 사이에는 강한인력이 작용해서

일종의 분자간결합 같은걸 이룬다고 말합니다(=수소결합)

δ+C : Fδ- 의 경우, C+주변에 전자가 있기 때문에 -전하가 무한정 접근하지 못하지만

δ+H : Fδ- 의 경우, H+주변에 -전하를 밀어내는 힘이 없기때문에 인력이 크게작용하죠..

그래서 H+(양성자)만 외부에 노출되었을때, 이 수소때문에 생기는 결합이라 해서 수소결합이라 부릅니다.

 

N-Hδ+ 와 C=Oδ- 같이, 양성자와 강한 δ- 사이에 생기는 인력도 수소결합이라 부를수 있어요

 

 

이제 답변입니다

 

*

 

수소결합을 하는 물질들의 특성이 '수소이온과 전기음성도가 강한 플루오르, 질소, 산소이온 중의 어떤 것과 결합한 물질'로 알고 있습니다.(정확한 특성인지는 모르겠으나)

 

> '수소이온과 전기음성도가 강한 플루오르, 질소, 산소이온 중의 어떤 것과 결합한 물질' 들 사이에 작용하는 인력(또는 결합)을 수소결합이라 한다, 고 말하는게 맞는거같네요

 

 

그리고, 무극성 물질들의 예를 보게되었는데, 이산화탄소, 사염화탄소, 벤젠 등이 위에 적은 수소결합을

하는 물질의 특성과 일치하지 않는 것 같았구요.

그래서 '무극성물질은 수소결합을 하지 않나?' 하는 생각이 들었거든요.

 

> 무극성물질 간에는 쌍극자-쌍극자 힘이 생기지 않죠.. 수소결합은 쌍쌍힘이구요. 맞는말임

 

 

또, 공유결합을 한 이원자분자들은 무극성물질이잖아요.

 

> 같은 원자가 공유결합하면, 전기음성도 차가 없기때문에 쌍극자가 안생깁니다. 따라서 무극성

 

 

또 '공유결합 중에서도 굽은형인 물질들만 극성을 띠나?'하는 생각이 들었어요.

 

> x, 쌍극자모멘트합(분자전체적으로 전하가쏠린정도)이 0이 아니면, 굽지않아도 극성을 띠게됩니다

H-Cl 처럼 서로다른원자가 비대칭공유결합해서 극성이 생길수도 있죠.(=극성공유결합)

 

 

 

①모든(혹은 대부분) 굽은형을 구조식으로 가진 물질들만 '극성'을 띠나요?

 

>스킵. 위에서설명했어요

 

②수소결합은 분자를 구성하는 원자들이 부분적으로 전하를 띠고 있기 때문에 분자간에 인력이 작용한다고 알고있습니다.

 

>네

 

그렇다면, 분자를 구성하는 원자들이 부분적으로 전하를 띠는 '극성'물질인 경우에만 수소결합이 가능한건가요?

 

>네. 추가적으로,

H-F , H-O , H-N 과 같이, 수소가 극성공유결합해서 +전하를 띠고, 다른 -전하와 인력이 작용해야합니다..

따라서 수소원자가 있을때만 수소결합이라 부르고 그 외에는 쌍극자 쌍극자 힘(극성분자간힘)이라 부르죠.

 

③이온성물질들은 무극성물질과 다르게 물에 녹지만, '극성'은 띠지 않잖아요. 만약에 ②번이 맞다면, 이온성물질들은 수소결합이 불가능한가요?

 

>이온성물질은 강한극성을 띤다고 하는게 맞아요 (+전하와 -전하가 존재)

또, 이온성물질들은 수소결합보다 더 강하게 이온결합을 하죠 ㅋ(이온물질은 분자가아님)

수소결합은 전혀다른종류(분자간인력)를 나타낼때 쓰는말이므로 질문이 약간 틀리다고 해야할거같아요.

 

 

 

 

더 궁금한거 있으시면 댓글이나 쪽지주세요..^^

①모든(혹은 대부분) 굽은형을 구조식으로 가진 물질들만 '극성'을 띠나요?

아닙니다.

극성과 비극성의 구분은 분자구조가 면대칭 혹은 점대칭일 때 비극성이 되고 그렇지 않다면 정도의 차이가 있을 뿐 모두 극성인 분자가 되는 것으로 나누면 될 것입니다.

CO2는 직선구조에다 산소를 가운데 두고 완전 대칭구조를 이루고 있고 CF4는 탄소 주위에 4개의 불소원자가  정4면체의 구조로 결합되어 있어서 두개의 불소와 중앙의 탄소의 중심을 지나는 평면을 기준으로 완전한 대칭구조가 됩니다. 

NH3나 NF3와 같은 경우에는 질소의 비공유 전자쌍과 수소 혹은 불소가 4면체 구조를 이루고 있지만 전자의 분포가 균일하지 못하기 때문에 극성을 나타냅니다.  즐 질소의 비공유 전자쌍을 가진 꼭지 쪽이 -dipole, 4면체의 3개의 다른 꼭지 쪽이 +dipole을 나타냅니다.  +dipole의 방향은 3개이기 때문에 이들 Vector 분력이 합해져서 하나의 -dipole 방향을 나타낼 것입니다

 

②수소결합은 분자를 구성하는 원자들이 부분적으로 전하를 띠고 있기 때문에 분자간에 인력이 작용한다고 알고있습니다. 그렇다면, 분자를 구성하는 원자들이 부분적으로 전하를 띠는 '극성'물질인 경우에만 수소결합이 가능한건가요?

꼭 그렇지는 않습니다.

극성 결합이라도 분자모양이 대칭이면 무 극성 분자.
    (중심원자에 비 공유전자쌍이 없어 ▶ 전자 밀도가 균일함 )
  (예) CO₂. BeH₂. BF₃.등

 

③이온성물질들은 무극성물질과 다르게 물에 녹지만, '극성'은 띠지 않잖아요. 만약에 ②번이 맞다면, 이온성물질들은 수소결합이 불가능한가요?

꼭 그렇지는 않지요

수소와 공유 결합하는 원소중 일부는 전기음성도 차가 커서 이온성이 더 큽니다.

즉 전자가 다른 원자로 이동하여 이온이 될려는 성질이 크다는 것이지요, 그래서 수용액에서는 이온화 되어 이온이 되는 겁니다. 예를들면 HCl. HF 등이 있고 물도 자동 이온화하여 25도 (섭씨)에서는 1.0 * 10^14의 몰농도로 하이드로늄이온(편의상 수소이온)과 수산화이온으로 이온화 됩니다