옥텟 규칙에 따르지 않는 분자들의 예시는 무엇이며, 왜 규칙에서 벗어날 수 있나요?
안녕하세요. 최외각 전자를 2개까지 가질 수 있는 수소를 제외하고는 모든 원자들은 체외각 전자 8개를 만족하는 옥텟 규칙을 만족했을 때 가장 안정하다고 하던데요, 옥텟 규칙에 따르지 않는 분자들의 예시는 무엇이며, 왜 규칙에서 벗어날 수 있나요?
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 옥텟 규칙은 많은 분자들의 안정성을 잘 설명해 주지만, 실제로는 모든 화합물이 이를 따르지 않는데요 이는 원자의 전자 배치, 궤도함수의 성질, 그리고 결합 형성 시의 에너지적 유리함에 따라 달라지는 것입니다. 우선은 옥텟을 채우지 못하는 경우가 있는데요, 중심 원자가 전자를 충분히 얻지 못해 8개를 채우지 못하는 경우로 대표적인 예시로는 BF₃가 있습니다. 붕소는 원자가 전자가 3개라서 공유 결합을 통해 최대로 얻을 수 있는 전자가 6개뿐인데요, 이 경우 붕소는 전자 부족 상태로 남게 되며, 이러한 화합물은 종종 강한 루이스 산으로 작용합니다.
반면에 확장형 옥텟 분자가 있는데요, 이는 옥텟을 초과하는 경우입니다. 주로 주기 3 이상의 원소에서 나타나는데요, 이들은 d 오비탈이 비어 있어 추가적인 전자를 수용할 수 있기 때문에 최외각 전자가 8개를 넘어갈 수 있습니다. 대표적인 예시로는 SF₆가 있는데요, 황 원자가 총 12개의 전자를 둘러싸고 있으며, 이러한 경우는 결합 형성 시 더 많은 전자를 공유하는 것이 전체 분자의 안정성 측면에서 유리하기 때문에 나타나는 것입니다.
마지막으로는 분자 자체가 전자 수가 홀수여서 모든 원자가 8개를 채울 수 없는 경우가 있는데요, 대표적인 예시로는 NO와 같은 일산화질소가 있으며, 이들은 전자 수가 홀수여서 한 원자는 반드시 7개 전자만 갖게 되고, 이러한 분자는 매우 반응성이 크고 종종 라디칼 반응에 관여합니다. 감사합니다.