학문
루이스 산염기 반응에서 금속 이온이 강한 루이스 산으로 작용할 수 있는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 루이스 산염기 반응은 비공유 전자쌍을 주고받는 관계에서 산과 염기를 정의하게 되는데요, 루이스 산염기 반응에서 금속 이온이 강한 루이스 산으로 작용할 수 있는 이유는 무엇인가요?
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안녕하세요. 질문해주신 루이스 산염기 반응은 전자쌍을 받는 종인 루이스 산과 전자쌍을 주는 종인 루이스 염기의 상호작용으로 설명할 수 있는데요, 우선 금속 이온은 양전하를 띠기 때문에 전자에 대한 인력이 강합니다. 특히 전하/반지름 비율(전하 밀도, Z/r)이 클수록 주위의 전자쌍을 강하게 끌어당길 수 있는데요 예를 들어, Al³⁺, Fe³⁺와 같은 다가 양이온은 전자가 부족하고 반지름이 작아 매우 강한 루이스 산으로 작용합니다. 반면에 금속 이온은 부분적으로 비어 있는 d, p, 혹은 s 궤도를 가지므로 루이스 염기가 제공하는 전자쌍을 받아 안정한 배위결합을 형성할 수 있는데요 예를 들자면 Cu²⁺는 d궤도 일부가 비어 있어 물(H₂O), 암모니아(NH₃) 같은 염기의 전자쌍을 쉽게 받아들이게 됩니다. 또한 금속 이온이 전자쌍을 받아 배위결합을 형성하면, 금속의 전자 부족 상태가 완화되고 동시에 루이스 염기는 안정성을 얻게 되기 때문에 즉 이러한 상호 보완적 안정화 때문에 금속 이온은 강력한 루이스 산으로 작용할 수 있는 것입니다. 감사합니다.