<전이금속의 기본---배위결합>
=>배위결합이란 무엇인가?
: 배위결합은 공유결합의 일종으로서 전자를 공유하여 결합한다는 데에 있어서는
공유결합과 같지만 배위결합이 아닌 공유결합과는 달리 결합 전자쌍을 어느 한 쪽에서
일방적으로 제공하여 일어나는 결합입니다.
배위결합을 하는 물질은 어떤
것들이 있나? : 그 예로서 BF3-NH3
와 같은 것이 있습니다. 착화합물도 그 예입니다.
위의 그림에서 NH3는 BF3에 일방적으로 전자쌍을 제공하여 B - N 결합을 형성하게 됩니다.
착화합물에서도 위와 같은 원리로 리간드가 중심금속에게 일방적으로 전자쌍을 제공하여
결합이 일어나게 됩니다.
착화합물에서는 어떠한 혼성화가
일어나서 배위결합이 이루어지나? : 하나의 예를 들어봅시다. 그 예로 [Cr(NH3)6]Cl3에서
중심금속인 Cr과 리간드인 NH3사이에 어떠한 방법으로 결합이 이루어지는지 살펴봅시다. 크롬 원자에는
최외각 전자가 6개가 있습니다. 그런데 예로 든 착화합물의 경우에 Cr은 Cr3+이온상태이기 때문에 최외각
전자는 3개가 됩니다. 결국 아래와 같은 최외각 전자의 배치를 생각할 수 있습니다.
Cr3+ ↑ ↑ ↑
3d3 4s 4p
그런데 위와 같은 상태의 금속원자에 리간드인 NH3가 들어와서 배위결합을 형성하게 되면 총 6개의 전자쌍이 제공되어집니다. 크롬이온은 이러한 전자쌍을 d궤도2개와 4s궤도하나, 그리고 4p궤도3개의 총 6개의 궤도에서 받아들이게 됩니다. 그리하여 6개의 궤도는 혼성화되어 분자오비탈을 형성하게 되는 것이죠. 이것이 바로 앞서 말한 d2sp3혼성궤도입니다. 이것의 모양이 정팔면체이기 때문에 위의 착이온의 모양은 정팔면체가 됩니다. (이 경우는 리간드가 모두 동일하지만 만일 리간드의 종류가 다른 것이 있다면 동일하지 않기 때문에 정팔면체가 아닌 팔면체가 되겠죠.)
<배위화합물의 구조와 이성질현상 >
배위화합물에서 리간드는 중심금속에 몇 개 씩 결합할
수 있나? : 이것은 중심금속에 따라 다릅니다. 중심금속 원소에 결합할 수 있는 리간드의
수를 배위수라고 합니다. 배위수는 보통 2,4,6을 가지게 됩니다.
배위수에 따라서 착화합물의 구조가 달라지나? : 그렇다고
생각할 수 있습니다. 배위수가 2인 경우에는 직선형의 구조를 가지며 4인 경우에는
사면체나 평면사각형, 6인 경우에는 팔면체구조를 합니다.
이성질체란 무엇인가? : 분자식이 동일하나 원자 배열이
다른 화합물을 이성질체라고 합니다. 이성질체에는 구조이성질체와 입체이성질체,
광학이성질체 등이 있습니다.
이성질체를 구분하는 기준은? : 구조이성질체는 원자가 결합한 방법이 다른 것이며, 입체이성질체는 원자들의 결합 순서는 같으나 공간에서의 배열이 다른 것입니다. 또한 광학 이성질체는 양손의 장갑사이의 관계처럼 서로 거울상 관계에 있는 이성질체를 말합니다. 예를 들어 CH3-O-CH3와 CH3CH2OH는 구조이성질체의 관계에 있고 trans-cis형인 분자식이 같은 두 화합물은 입체이성질체 관계에 있다고 할 수 있습니다. 마지막으로 거울상 관계에 있는 화합물은 아래의 그림과 같은 예가 있습니다.
A A
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M ― D D - M
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B C C B