배위 공유 결합이 형성될 때 일어나는 전자쌍 제공 메커니즘이 궁금해요

Question

일반적인 공유 결합은 두 원자가 전자를 하나씩 내놓아 공유하지만, 암모늄 이온이나 배위 화합물처럼 한쪽 원자가 비공유 전자쌍을 통째로 제공하여 결합하는 배위 공유 결합의 특징과 예시가 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.

배위 공유 결합은 일반적인 방식과 완전히 다릅니다. 왜냐하면 한쪽 원자가 비공유 전자쌍을 통째로 밀어주면서 만들어지는 구조이기 때문이죠. 그리고 전자를 주는 쪽은 남는 전자쌍이 넉넉하죠. 또, 받는 쪽은 전자가 비어 있는 빈자리가 있습니다. 그래서 한쪽이 전자쌍을 흔쾌히 건네주면 두 원자가 그걸 같이 붙잡아 주게되고, 그로인해서 단단한 결합을 이룰수 있느 겁니다.

​대표적인 예시로는 암모니아랑 수소이온이 만나서 생기는 암모늄 이온을 들수가 있겠습니다. 일단 암모니아의 질소가 가진 비공유 전자쌍을 전자가 없는 수소이온에게 건네주는 구조이죠. 거기다가 이러한 결합의 구조는 금속이온이랑 리간드 사이에서도 동일하게 일어납니다. 그래서 다채롭게 배위 화합물을 만들어낼수가 있는거죠.

Answer 2

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

배위 결합이 생기려면 한쪽에는 비공유 전자쌍이, 다른 쪽에는 비어 있는 오비탈이 있어야 해요. 전자쌍을 내주는 쪽을 루이스 염기, 빈 오비탈로 받는 쪽을 루이스 산이라고 불러요.

암모니아의 질소는 결합 세 개를 만들고도 전자쌍 하나가 남아 있어요. 전자가 없는 수소 이온(H⁺)은 1s 오비탈이 비어 있어서, 질소의 전자쌍이 그 자리로 들어가 네 번째 N–H 결합이 생겨요. 결합이 생긴 뒤에는 어느 것이 배위 결합이었는지 구분할 수 없어요. 네 결합의 길이와 세기가 모두 같고, 이온은 109.5° 정사면체 모양이 돼요. 물에 H⁺가 붙은 H₃O⁺도 같은 방식으로 생겨요.

배위 화합물에서는 금속 이온이 받는 쪽이에요. 전이 금속 이온은 빈 d, s, p 오비탈이 많아 NH₃, H₂O, CN⁻ 같은 리간드의 전자쌍을 여러 개 받아들여요. 황산구리 용액에 암모니아수를 넣으면 [Cu(NH₃)₄]²⁺가 생겨 짙은 남색으로 변하고, 헤모글로빈 속 철 이온이 산소를 붙잡는 것도 배위 결합이에요. 일산화탄소는 이 자리에 산소보다 훨씬 강하게 결합해서 산소 운반을 막아요 :)

Answer 3

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

배위 공유 결합은 일반적인 공유 결합과 달리 한쪽 원자가 비공유 전자쌍을 통째로 제공하고 다른 쪽 원자가 빈 오비탈을 제공하여 형성되는 특별한 결합입니다 전자를 제공하는 원자는 루이스 염기 받는 원자는 루이스 산으로 작용하여 두 원자 간에 안정적인 전자 공유를 이룹니다 대표적인 예로 암모니아의 질소가 가진 비공유 전자쌍이 수소 이온의 빈 오비탈과 결합해 만들어지는 암모늄 이온이 있습니다 또한 전이금속 주변에 여러 리간드가 결합하여 생성되는 다양한 금속 착화합물 역시 이 배위 공유 결합 원리로 설명됩니다 일단 결합이 형성된 후에는 일반적인 공유 결합과 결합 성질 면에서 아무런 차이가 없이 완전히 동일하게 작용합니다

Answer 4

안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.

배위 공유 결합은 한쪽 원자가 비공유 전자쌍을 통째로 제공하고, 다른 쪽 원자가 빈 오비탈로 이를 받아들이며 형성된답니다. 결합이 일단 형성되면 일반 공유 결합과 물리적으로 구별되지 않는답니다.