[화학] VBT(원자가 결합 이론)(1) - VBT와 시그마,파이 결합

 

VBT란?

VBT는 한국어로 '원자가 결합 이론' 입니다.

VBT는 편재화된 결합 모형으로서 전자를 입자관점에서 설명하며 전자의 위치가 고정되어 있다고 생각합니다.

전자쌍은 특정 원자에 편재화(고립 전자쌍)되어 있거나 두 원자 사이 공간(결합 전자쌍)에 편재화됩니다.

 

이 이론은 홀전자가 포함된 원자 오비탈끼리의 공유 결합을 설명하기 위한 이론으로 대표적인 예시로는 루이스 구조, 공명, 혼성 오비탈, VSEPR을 들 수 있겠습니다.

 

이 모형의 장점은 분자 모양을 알아보고 예측하기 용이하다는 것이고

단점은 분자의 자기적 성질, 결합 차수, 분광학적 성질 등을 알기 어렵다는 것입니다.

VBT의 단점은 곧 MOT의 장점이기도 합니다. MOT에 대해서는 추후에 설명하도록 하겠습니다.

 

원자가 결합은 다음과 같이 형성됩니다. 

홀전자를 가진 서로 다른 원자 오비탈이 접근 -> 오비탈 겹침 -> 원자 사이에서 전자 발견 확률 증가

-> 양쪽 원자핵에 의해 인력을 받으며 공유 결합 형성

 

시그마 결합이란?

VBT에서는 결합을 주로 시그마, 파이결합으로 설명합니다.

시그마 결합이란 핵 간을 연결하는 축에 대해 180도 회전했을 때, 부호가 바뀌지 않는 결합을 말하는데요.

직관적으로 얘기하면 오비탈끼리 정면충돌하여 생기는 결합입니다.

이 결합은 핵과 핵 사이를 잇는 결합으로 마디가 없다는 특징을 가지고 있습니다.

또한 모든 단일 결합은 이 시그마 결합으로 이루어져 있습니다.

 

파이 결합이란?

파이 결합이란 핵 간을 연결하는 축에 대해 180도 회전했을 때, 부호가 바뀌는 결합을 말합니다.

직관적으로 얘기하면 오비탈끼리 측면 충돌하여 생기는 결합입니다.

이 결합은 핵과 핵 사이를 잇지 않는 결합으로 마디면을 형성한다는 특징을 가지고 있습니다.

또한 정면충돌하는 시그마 결합에 비해 결합의 세기가 비교적 약하죠.

예외적인 경우가 있을 수 있지만 거의 모든 다중 결합에서는 한 개의 시그마 결합을 제외하고는 모두 파이 결합입니다.

질소 분자처럼 3중결합되어 있는 분자는 1개의 시그마 결합과 2개의 파이 결합을 형성합니다.

(시그마, 파이 결합 이외에도 델타 결합 같은 것이 존재하지만 거의 다루지 않는 내용이므로 생략하겠습니다.)

 

지금까지 분자 구조의 결합을 결정하는 시그마 결합과 파이 결합에 대해 살펴보았습니다.

다음에는 혼성 오비탈에 대해 알아보겠습니다.

 

>>혼성오비탈(sp3) https://nomadsjh.tistory.com/29

>>혼성오비탈(sp2) https://nomadsjh.tistory.com/30

>>혼성오비탈(sp) https://nomadsjh.tistory.com/31