학문
배위결합을 이루는 리간드가 결합할 수 있는 수가 정해져 있는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 리간드는 한자리 리간드도 있고 여러자리 리간드도 있어서 결합할 수 있는 수가 다양하다고 하는데요, 배위결합을 이루는 리간드가 결합할 수 있는 수가 정해져 있는 이유는 무엇인가요?
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안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 금속 이온과 리간드가 배위결합을 이룰 때 몇 개의 리간드가 결합할 수 있는지, 즉 배위수가 정해지는 것은 여러 화학적·공간적 요인들이 함께 작용하기 때문인데요, 우선 배위 결합은 금속 이온의 빈 궤도와 리간드의 전자쌍이 겹치면서 형성됩니다. 따라서 금속 이온이 사용할 수 있는 빈 궤도의 수와 공간적 배열이 리간드 결합 수를 제한하는데요, 예를 들어서 3d, 4s, 4p, 4d 궤도의 혼성화를 통해 [Fe(H₂O)₆]²⁺ 같은 배위수 6의 착물이 안정화될 수 있습니다. 또한 금속 이온 주위를 리간드가 둘러쌀 때, 서로의 부피, 즉 입체장애가 영향을 주는데요, 이때 H₂O, NH₃ 등과 같이 작은 리간드는 많이 들어갈 수 있지만, PPh₃, bulky chelating ligands 등의 큰 리간드는 적은 수만 안정적으로 결합할 수 있습니다. 게다가 금속 이온의 전하가 크면 많은 리간드를 끌어들일 수 있지만, 동시에 리간드 간의 전자쌍 반발도 커지기 때문에 따라서 정전기적으로 안정된 상태에서 균형이 잡히며, 일정한 배위수가 선호되는 것입니다. 감사합니다.