원자가 껍질 전자쌍 반발 이론

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

1940년 분자기하학과 원자가전자 사이의 관계에 대한 첫번째 모델이 제기되었으며,^[2] 1957년 로널드 길레스피와 로널드 시드니 니홈에 의해 더 발전하였다.^[3]^[4]

입체수와 비결합전자쌍 수에 따른 분자의 모양

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

자세한 정보 입체수, 분자기하 비공유전자쌍 없음 ...

입체수	분자기하 ^[5] 비공유전자쌍 없음	분자기하 ^[6]^:413–414비공유전자쌍	분자기하 비공유전자쌍 4개
2	직선형 (CO₂)
3	평면삼각형 (BCl₃)	굽은형 (SO₂)
4	정사면체형 (CH₄)	삼각뿔형 (NH₃)	굽은형 (H₂O)
5	삼각쌍뿔형 (PCl₅)	시소형 (SF₄)	T자형 (ClF₃)	직선형 (I− 3)
6	팔면체형 (SF₆)	사각뿔형 (BrF₅)	평면사각형 (XeF₄)
7	오각쌍뿔형 (IF₇)^[7]	오각뿔형 (XeOF− 5)^[8]	평면오각형 (XeF− 5)^[9]^:498
8	엇사각기둥형 (TaF3− 8)^[7]
9	세모자쓴 삼각기둥형 (ReH2− 9)^[9]^:254

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같이 보기

각주

[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 XeOF−
5 and IOF2−
5 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.

[Jolly-1] [1]
Jolly, W. L. (1984). 《Modern Inorganic Chemistry》. McGraw-Hill. 77–90쪽. ISBN 0-07-032760-2.

[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.

[Gill1957-3] [3]
Gillespie, R. J.; Nyholm, R. S. (1957). “Inorganic stereochemistry”. 《Quart. Rev. Chem. Soc.》 11: 339. doi:10.1039/QR9571100339.

[4] [4]
Gillespie, R. J. (1970). “The electron-pair repulsion model for molecular geometry”. 《J. Chem. Educ.》 47 (1): 18. doi:10.1021/ed047p18.

[PetrucTable-5] [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.

[Petrucci-6] [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.

[Miessler-7] [7]
Miessler, G. L.; Tarr, D. A. (1999). 《Inorganic Chemistry》 2판. Prentice-Hall. 54–62쪽. ISBN 978-0-13-841891-5.

[Baran2000-8] [8]
Baran, E. (2000). “Mean amplitudes of vibration of the pentagonal pyramidal XeOF−
5 and IOF2−
5 anions”. 《J. Fluorine Chem.》 101: 61–63. doi:10.1016/S0022-1139(99)00194-3.

[Housecroft-9] [9]
Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2005). 《Inorganic Chemistry》 2판. Pearson. ISBN 978-0-130-39913-7.

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[5]

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[9]