입문 화학

학습 목표

이 섹션이 끝날 때까지 다음을 수행 할 수 있습니다:

  • 중성 원자와 이온에 대한 루이스 기호 쓰기
  • 간단한 분자에서의 결합을 묘사하는 루이스 구조를 그립니다.

우리는 원자 및/또는 이온 사이에 형성되는 다양한 유형의 결합을 논의했습니다. 모든 경우에 이러한 결합은 원자 사이의 원자가 껍질 전자의 공유 또는 전달을 포함합니다. 이 섹션에서는 원자가 껍질 전자와 화학 결합,즉 루이스 기호와 루이스 구조를 묘사하는 전형적인 방법을 모색 할 것입니다.

루이스 기호

우리는 원자와 단 원자 이온의 원자가 전자 구성을 설명하기 위해 루이스 기호를 사용합니다. 루이스 기호는 원자가 전자 각각에 대해 하나의 점으로 둘러싸인 원소 기호로 구성됩니다:

칼슘의 루이스 구조가 표시됩니다. 전자의 고독한 쌍은 기호의 오른쪽에 표시됩니다.

그림 1 은 주기율표의 세 번째 기간의 요소에 대한 루이스 기호를 보여줍니다.

3 개의 열과 9 개의 행이 있는 테이블이 표시됩니다. 머리글 행은

그림 1 을 읽습니다. 주기율표의 세 번째 기간에 각 원소에 대한 원자가 전자의 수를 보여주는 루이스 기호.

루이스 기호는 또한 나트륨과 칼슘에 대해 여기에 표시된 것처럼 원자에서 양이온의 형성을 설명하기 위해 사용될 수 있습니다:

두 개의 다이어그램이 표시됩니다. 왼쪽 다이어그램은 하나의 점이있는 나트륨의 루이스 도트 구조를 보여준 다음 위 첨자 더하기 기호,더하기 기호 및 문자가있는 나트륨 기호로 이어지는 오른쪽 방향 화살표를 보여줍니다

마찬가지로 염소 및 황에 대해 아래 그림과 같이 원자에서 음이온 형성을 표시하는 데 사용할 수 있습니다.:

두 개의 다이어그램이 표시됩니다. 왼쪽 다이어그램은 7 개의 점을 가진 염소의 루이스 도트 구조와

문자를 보여줍니다 그림 2 는 루이스 기호를 사용하여 이온 화합물을 형성하는 동안 전자의 전달을 보여줍니다.

테이블은 네 개의 행으로 표시됩니다. 머리글 행은

그림 2 를 읽습니다. 양이온은 원자가 전자를 잃을 때 형성되는 반면,음이온은 전자를 얻는 원자에 의해 형성됩니다. 전자의 총 수는 변하지 않습니다.

루이스 구조

우리는 또한 루이스 구조,분자 및 다 원자 이온의 결합을 설명하는 도면에 표시된 공유 결합의 형성을 나타 내기 위해 루이스 기호를 사용합니다. 예를 들어,두 개의 염소 원자가 염소 분자를 형성 할 때 한 쌍의 전자를 공유합니다:

루이스 도트 다이어그램은 반응을 나타낸다. 일곱 점으로 둘러싸인 두 개의 염소 기호는 각각 더하기 기호로 구분됩니다. 첫 번째 원자의 점은 모두 검은 색이고 두 번째 원자의 점은 모두 읽혀집니다. 문구,

루이스 구조는 각 씨엘 원자가 결합에 사용되지 않는 3 쌍의 전자(고독한 쌍이라고 함)와 하나의 공유 전자 쌍(원자 사이에 쓰여짐)을 가지고 있음을 나타냅니다. 대시(또는 선)는 때때로 공유 된 전자 쌍을 나타내는 데 사용됩니다:

두 개의 루이스 구조가 표시됩니다. 왼쪽 구조는 단일 결합으로 연결된 두 개의 시간 원자를 보여줍니다. 오른쪽 구조는 두 개의 씨 엘 단일 결합으로 연결된 원자와 각각 6 개의 점으로 둘러싸여 있습니다.

단일 공유 전자 쌍을 단일 결합이라고합니다. 각 씨엘 원자는 8 개의 원자가 전자와 상호 작용합니다:6 개는 고독한 쌍이고 2 개는 단일 결합입니다.

옥텟 규칙

다른 할로겐 분자(에프 2,브롬 2,난 2,및 엣 2)는 염소 분자의 결합과 같은 결합을 형성합니다:원자 사이에 하나의 단일 결합과 원자 당 3 개의 고독한 전자 쌍. 이를 통해 각 할로겐 원자는 고귀한 가스 전자 구성을 가질 수 있습니다. 8 개의 원자가 전자를 얻기에 충분한 결합을 형성하는 주요 그룹 원자의 경향은 옥텟 규칙으로 알려져 있습니다.

원자가 형성 할 수있는 결합의 수는 종종 옥텟(8 개의 원자가 전자)에 도달하는 데 필요한 전자의 수로부터 예측할 수 있습니다. 예를 들어,그룹 14 원소의 각 원자는 가장 바깥 쪽 껍질에 4 개의 전자를 가지고 있으므로 옥텟에 도달하기 위해 4 개의 전자가 더 필요합니다. 이 4 개의 전자는 4 개의 공유 결합을 형성함으로써 얻을 수 있습니다. 수소는 원자가 껍질을 채우기 위해 두 개의 전자 만 필요하기 때문에 옥텟 규칙의 예외입니다. 전환 요소와 내부 전환 요소도 옥텟 규칙을 따르지 않습니다:

두 세트의 루이스 도트 구조가 표시됩니다. 질소와 같은 그룹 15 원소는 원자 루이스 기호에 5 개의 원자가 전자를 가지고 있습니다:하나의 고독한 쌍과 3 개의 짝이없는 전자. 옥텟을 얻기 위해 이들 원자는 다음과 같이 세 개의 공유 결합을 형성합니다. 그룹 16 의 산소 및 기타 원자는 두 개의 공유 결합을 형성하여 옥텟을 얻습니다:

레이블이 지정된 세 개의 루이스 구조,

이중 및 삼중 결합

앞에서 언급했듯이 한 쌍의 원자가 한 쌍의 전자를 공유 할 때이를 단일 결합이라고 부릅니다. 그러나 한 쌍의 원자는 필요한 옥텟을 달성하기 위해 한 쌍 이상의 전자를 공유해야 할 수도 있습니다. 이중 결합은 두 쌍의 전자가 한 쌍의 원자 사이에서 공유 될 때 형성되며,탄소(포름 알데히드)의 탄소와 산소 원자 사이와 탄소(에틸렌)의 두 탄소 원자 사이:두 쌍의 루이스 구조가 도시되어있다. 왼쪽 구조 쌍은 두 개의 수소 원자에 단일 결합을 형성하는 탄소 원자를 보여줍니다. 사이 4 개의 전자가 있습니다 씨 원자 과 영형 원자. 그만큼 영형 원자 또한 두 쌍의 점을 가지고 있습니다. 단어

삼중 결합은 질소 가스(엔 2)에서와 같이 한 쌍의 원자에 의해 3 개의 전자쌍이 공유 될 때 형성됩니다):

옥텟 규칙

로 루이스 구조를 쓰는 것은 매우 단순한 분자와 분자 이온에 대해 구성 원자에 짝이없는 전자를 페어링함으로써 루이스 구조를 쓸 수 있습니다. 다음 예를 참조하십시오:

세 가지 반응이 루이스 도트 다이어그램으로 표시됩니다. 첫 번째는 하나의 빨간 점,더하기 기호 및 7 개의 점이있는 브롬을 가진 수소를 보여 주며,그 중 하나는 빨간색이며 오른쪽 화살표로 연결된 수소 및 브롬과 그 사이에 한 쌍의 빨간색 점이 있습니다. 또한 브롬에는 3 개의 고독한 쌍이 있습니다. 두 번째 반응은 2 개의 계수와 1 개의 빨간 점,더하기 기호 및 6 개의 점이있는 황 원자를 가진 수소를 보여 주며,그 중 2 개는 빨간색이며 두 개의 수소 원자와 하나의 황 원자에 대한 오른쪽 방향 화살표로 연결됩니다. 두 개의 수소 원자와 황 원자 사이에 두 개의 빨간색 점이 있습니다. 이 점들의 두 쌍은 모두 빨간색입니다. 황 원자는 또한 두 개의 고독한 점 쌍을 가지고 있습니다. 세 번째 반응은 두 개의 질소 원자를 각각 5 개의 점으로 표시하며,그 중 3 개는 빨간색,더하기 기호로 구분되며 오른쪽 화살표로 연결된 두 개의 질소 원자와 6 개의 빨간색 전자 점이 서로 사이에 있습니다. 각 질소 원자는 또한 하나의 고독한 전자 쌍을 가지고 있습니다.

보다 복잡한 분자 및 분자 이온의 경우 여기에 설명 된 단계별 절차를 따르는 것이 도움이됩니다:

  1. 원자가(외피)전자의 총 수를 결정합니다.
  2. 분자의 골격 구조를 그려 중심 원자 주위에 원자를 배열합니다. (일반적으로,가장 작은 전기 음성도 성분은 센터에서 두어야 합니다.)각 원자를 단일 결합(하나의 전자쌍)으로 중앙 원자에 연결하십시오.
  3. 나머지 전자를 말단 원자(수소 제외)에 고독한 쌍으로 분배하여 각 원자 주위에 옥텟을 완성합니다.
  4. 나머지 모든 전자를 중심 원자에 놓습니다.
  5. 외부 원자의 전자를 재 배열하여 가능한 옥텟을 얻기 위해 중심 원자와 다중 결합을 만든다.

위의 단계를 사용하여 루이스의 구조를 결정합시다:

  • 1 단계:원자가(외피)전자의 총 수를 결정합니다.

\큰\을 시작{array}{l}\\\팬텀{\규칙{0.8em}{0ex}}{\text{PBr}}_{3}\\\팬텀{\규칙{0.8em}{0ex}}\text{P:5 원자의 전자/atom}\번\text{1 원자}=5\\\밑줄{+\text{Br:7 원자가 전자/atom}\번\text{3 원자}=21}\\\\\팬텀{\규칙{15.이 경우 원자가 전자를 배열로 변환 할 수 있습니다.}

  • 2 단계:분자의 골격 구조를 그려 중심 원자 주위에 원자를 배열합니다. (일반적으로,가장 작은 전기 음성도 성분은 센터에서 두어야 합니다.)각 원자를 단일 결합(하나의 전자쌍)으로 중앙 원자에 연결하십시오.
루이스 다이어그램이 표시됩니다. 하나의 인은 세 개의 브롬 원자에 뼈.
  • 3 단계:나머지 전자를 말단 원자(수소 제외)에 고독한 쌍으로 분배하여 각 원자 주위에 옥텟을 완성합니다.
  •  3 개의 브롬 원자에 결합 된 인의 단일 원자. 각 브롬 원자는 3 개의 고독한 쌍을 가지고 있습니다.4 단계:나머지 모든 전자를 중심 원자에 놓습니다.
루이스 구조는 다음과 같습니다. 모든 원자는 옥텟을 가지고 있습니다. 포르 포러스 원자는 하나의 고독한 쌍을 가지고있는 반면,각 브롬은 세 개의 고독한 쌍을 가지고 있습니다.

참고:5 단계:모든 원자가 옥텟을 가지고 있기 때문에 필요하지 않습니다.

.

  • 1 단계: 원자가(외피)전자의 총 수를 결정하십시오.

\원자가전자/원자 1 개,원자 2 개,원자 2 개,밑줄 4 개,원자가전자/원자 1 개,원자가전자/원자 1 개,원자가전자/원자 1 개,원자가전자/원자 1 개,원자가전자/원자 1 개,원자가전자/원자 1 개,원자가전자/원자 1 개,원자가전자/원자 1 개,원자가전자/원자 1 개,원자가전자/원자 1 개,원자가전자/원자 1 개,원자가전자/원자 1 개,원자가전자/원자 1 개,원자가전자/원자 1 개,원자가전자/원자 1 개,원자가전자/원자 1 개,원자가전자/원자 1 개,원자가전자/원자 1 개,원자가전자/원자 1 개,원자가전자/원자 1 개,원자가전자/원자 1 개,원자가전자 이 경우,원자가 전자를 생성 할 때 원자가 전자를 생성 할 때 원자가 전자를 생성 할 때 원자가 전자를 생성 할 때 원자가 전자를 생성 할 때 원자가 전자를 생성 할 때 원자가 전자를 생성 할 때 원자가 전자를 생성 할 때 원자가 전자를 생성 할 때 원자가 전자를 생성 할 때 원자가 전자를 생성 할 때 원자가 전자를 생성 할 때 원자가 전자를 생성한다.}

  • 2 단계:분자의 골격 구조를 그려 중심 원자 주위에 원자를 배열합니다. (일반적으로,가장 작은 전기 음성도 성분은 센터에서 두어야 합니다.)각 원자를 단일 결합(하나의 전자쌍)으로 중앙 원자에 연결하십시오.
루이스 다이어그램 표시. 중심 원자는 하나의 산소와 두 개의 수소에 결합 된 탄소입니다.
  • 3 단계:나머지 전자를 말단 원자(수소 제외)에 고독한 쌍으로 분배하여 각 원자 주위에 옥텟을 완성합니다.
  • 4 단계:모든 전자가 배치 되었기 때문에 필요하지 않습니다. 그러나,탄소는 옥텟을 가지지 않는다,
  • 5 단계: 가능한 옥텟을 얻기 위해 중심 원자와 여러 결합을 만들기 위해 외부 원자의 전자를 재 배열.

예 1:루이스 구조 작성

나사의 카시니-호이겐스 임무는 토성의 위성 중 하나 인 타이탄에서 독성 시안화 수소의 큰 구름을 발견했습니다. 이 분자의 루이스 구조는 무엇입니까?

쇼 1 단계

1 단계:원자가 전자의 수를 계산합니다.
: (1 × 1) + (4 × 1) + (5 × 1) = 10

2 단계

2 단계를 표시합니다. 골격을 그리고 원자를 단일 결합으로 연결하십시오. 그 시간은 결코 중심 원자가 아니라는 것을 기억하십시오:

쇼 3 단계

3 단계:필요한 경우,터미널 원자에 전자를 배포:

4 단계

4 단계:필요한 곳에 나머지 전자를 중앙 원자에 놓습니다.:

전자가 남아 있지 않습니다.

쇼 단계 5

단계 5: 필요한 경우,각 원자에 대한 옥텟을 얻기 위해 여러 결합을 형성하기 위해 전자를 재 배열하십시오.

학습 확인

이산화탄소,이산화탄소는 화석 연료의 연소의 산물입니다. 이산화탄소는 지구 기후 변화에 연루되어 있습니다. 이산화탄소의 루이스 구조는 무엇입니까?

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주요 개념 및 요약

원자가 전자 구조는 루이스 기호(원자 및 단원자 이온의 경우)와 루이스 구조(분자 및 다원자 이온의 경우)를 그려서 시각화 할 수 있습니다. 고독한 쌍,짝이없는 전자 및 단일,이중 또는 삼중 결합은 원자가 전자가 루이스 구조의 각 원자 주위에 위치하는 위치를 나타내는 데 사용됩니다. 대부분의 구조—특히 두 번째 행 요소를 포함하는 구조-는 모든 원자(시간 제외)가 8 개의 전자로 둘러싸인 옥텟 규칙을 따릅니다. 홀수 전자 분자(자유 라디칼),전자 결핍 분자 및 다가 분자에 대해서는 옥텟 규칙의 예외가 발생합니다.

연습

  1. 다음 이온 각각에 대해 루이스 기호를 씁니다.:
  • 다음과 같은 요소 목록에서 형성된 이온을 포함하여 많은 단원 자 이온이 바닷물에서 발견됩니다. 다음 요소로 형성된 단원 자 이온에 대한 루이스 기호를 작성하십시오:
    1. Cl
    2. Mg
    3. 캘리포니아
    4. K
    5. Br
    6. Sr
    7. F
  • 쓰 루이스의 상징이온에서 다음 각 호의 이온화합물과 루이스 기호 아날로그 전자기구,디지털 전자기에서 그들이 형성되:
    1. MgS
    2. Al2O3
    3. GaCl3
    4. K2O
    5. Li3N
    6. KF
  • 에서 루이스 구조 아래에 나열된 M X 을 나타내는 다양한 요소의 세 번째 기간에 정기적이다. 각 원소의 화학 기호를 사용하여 각 화합물의 공식을 작성하십시오:
    1. 두 개의 루이스 구조가 나란히 표시되며 각 구조는 괄호로 둘러싸여 있습니다. 왼쪽 구조는 기호를 보여줍니다 미디엄 위 첨자가있는 두 개의 양수 기호. 오른쪽은 기호를 보여줍니다 엑스 4 개의 고독한 전자 쌍으로 둘러싸여 있으며 괄호 바깥쪽에 두 개의 음수 기호가 있습니다.
    2. 두 개의 루이스 구조가 나란히 표시되며 각 구조는 괄호로 둘러싸여 있습니다. 왼쪽 구조는 기호를 보여줍니다 미디엄 위 첨자 세 개의 양수 기호가 있습니다. 오른쪽 구조는 기호를 보여줍니다 엑스 4 개의 고독한 전자 쌍으로 둘러싸인 위 첨자 음수 부호와 괄호 바깥 쪽 모두 아래 첨자 3 개가 있습니다.
    3. 두 개의 루이스 구조가 나란히 표시되며 각 구조는 괄호로 둘러싸여 있습니다. 왼쪽 구조는 기호를 보여줍니다 미디엄 위 첨자 양수 기호와 괄호 바깥 쪽 아래 첨자 두 개가 있습니다. 오른쪽 구조는 기호를 보여줍니다 엑스 4 개의 고독한 전자 쌍으로 둘러싸여 있으며 괄호 바깥쪽에 두 개의 음수 기호가 있습니다.
    4. 두 개의 루이스 구조가 나란히 표시되며 각 구조는 괄호로 둘러싸여 있습니다. 왼쪽 구조는 기호를 보여줍니다 미디엄 위 첨자 세 개의 양수 기호와 괄호 바깥 쪽 아래 첨자 두 개가 있습니다. 오른쪽 구조는 기호를 보여줍니다 엑스 4 개의 고독한 전자 쌍으로 둘러싸인 위 첨자 두 개의 음수 부호와 괄호 바깥 쪽 모두 아래 첨자 세 개가 있습니다.
  • 이원자 분자에 대한 루이스 구조 쓰기 피 2,고온 인 증기에서 발견되는 불안정한 인 형태.
  • 다음에 대한 루이스 구조를 작성하십시오.
  • 다음 사항에 대한 루이스 구조를 작성하십시오.
  • 선택한 답변

    1. 각 이온에 대한 루이스 기호는 다음과 같습니다:

    1. 8 개의 전자:
      루이스 도트 다이어그램은 비소에 대한 기호를 보여줍니다.
    2. 8 개의 전자:
      루이스 도트 다이어그램은 요오드에 대한 기호를 보여줍니다.
    3. 전자 없음 2+
    4. 8 개의 전자:
      루이스 도트 다이어그램은 산소 기호를 보여줍니다.
    5. 전자 없음 가 3+
    6. 전자 없음 리튬+
    7. 8 개의 전자:
      루이스 도트 다이어그램은 질소 기호를 보여줍니다 엔,8 개의 점으로 둘러싸여 있고 위 첨자 세 개의 음수 기호가 있습니다.

    3. 루이스 기호는 다음과 같습니다:

    1. 두 개의 루이스 구조가 표시됩니다. 왼쪽은 기호 미디엄 지 위 첨자 두 개의 양수 기호가있는 반면 오른쪽은 기호 에스 8 개의 점으로 둘러싸여 있고 위 첨자 두 개의 음수 기호.
    2. 두 개의 루이스 구조가 표시됩니다. 오른쪽은 8 개의 점으로 둘러싸인 기호 오와 위 첨자 두 개의 음수 기호를 표시하는 동안 왼쪽은 기호에게 위 첨자 세 개의 긍정적 인 기호 리터를 보여줍니다.
    3. 두 개의 루이스 구조가 표시됩니다. 왼쪽에는 기호 지 에이 윗 기호가 세 개있는 양수 기호가 있고 오른쪽에는 기호 씨 엘 8 개의 점과 윗 기호가 있는 음수 기호로 둘러싸여 있습니다.
    4. 두 개의 루이스 구조가 표시됩니다. 왼쪽은 기호 케이 위 첨자 양수 기호가있는 반면 오른쪽은 기호 오 8 개의 점으로 둘러싸여 있고 위 첨자 두 개의 음수 기호.
    5. 두 개의 루이스 구조가 표시됩니다. 왼쪽은 기호를 보여줍니다 엘 나는 위 첨자 양수 기호가있는 반면 오른쪽은 기호를 보여줍니다 엔 8 개의 점과 위 첨자 세 개의 음수 기호로 둘러싸여 있습니다.
    6. 두 개의 루이스 구조가 표시됩니다. 왼쪽에는 기호 케이 위 첨자 양수 기호가 있고 오른쪽에는 기호 에프 8 개의 점과 위 첨자 음수 기호로 둘러싸여 있습니다.

    루이스 다이어그램은 하나의 고독한 전자쌍과 함께 각각 결합 된 두 개의 인 원자를 보여줍니다.

    7. 루이스 구조는 다음과 같습니다:

    1. 2:
      루이스 구조는 두 개의 산소 원자가 이중 결합 된 것을 보여 주며 각각 두 개의 고독한 전자 쌍을 가지고 있습니다.
      이 경우,루이스 구조는 실험적 연구가 각 산소 분자에 2 개의 짝없는 전자를 보여 주었다는 사실을 묘사하기에는 부적절하다.
    2. 수소:
    3. 루이스 구조는 3 개의 불소 원자에 단일 결합 된 비소 원자를 나타낸다. 각 불소 원자는 고독한 전자 쌍을 가지고 있습니다.
    4. 4:
      루이스 구조는 4 개의 염소 원자에 단일 결합 된 실리콘 원자를 나타낸다. 각 염소 원자는 3 개의 고독한 전자 쌍을 가지고 있습니다.
      두 개의 루이스 구조가 도시된다. 왼쪽은 4 개의 염소 원자에 결합 된 단일 탄소 원자를 묘사하며,각각 3 개의 고독한 전자 쌍이 있습니다. 오른쪽은 두 개의 고독한 전자 쌍을 가진 산소 원자에 이중 결합 된 탄소 원자를 보여줍니다. 탄소 원자는 또한 두 개의 염소 원자에 단일 결합되며,각 원자는 세 개의 고독한 전자 쌍을 가지고 있습니다.

    용어집

    이중 결합:두 쌍의 전자가 두 원자 사이에서 공유되는 공유 결합

    자유 라디칼:홀수의 전자를 포함하는 분자

    가 분자:원자가 껍질에 8 개 이상의 전자를 가진 적어도 하나의 주요 그룹 요소를 포함하는 분자

    루이스 구조:분자 또는 이온 내의 전자의 고독한 쌍과 결합 쌍을 보여주는 다이어그램

    루이스 기호: 요소 또는 이온의 각 원자가 전자를 나타 내기 위해 점을 사용하는 요소 또는 단원 자 이온에 대한 기호

    고독한 쌍:공유 결합을 형성하는 데 사용되지 않는 두 개의(한 쌍의)원자가 전자

    옥텟 규칙:주요 그룹 원자가 8 개의 원자가 전자가 각 핵과 상호 작용하는 구조를 형성하고 결합 전자가 결합에 의해 연결된 두 원자와 상호 작용하는 것을 계산한다는 지침

    단일 결합:전자 쌍은 두 원자 사이에서 공유

    삼중 결합: 두 원자 사이에 세 쌍의 전자가 공유되는 결합

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