공유 결합의 극성이 분자의 전체 극성과 반드시 일치하지 않는 이유는 무엇인가요?

Question

안녕하세요. 전기 음성도에 차이가 나타나는 원자로 구성된 분자의 경우 극성 공유 결합을 가지고 있다고 하더라도, 공유 결합의 극성이 분자의 전체 극성과 반드시 일치하지 않는 이유는 무엇인가요?

Answer 1

네, 말씀해주신 것과 같이 공유 결합이 극성을 갖는다고 해서 분자 전체가 반드시 극성을 가지는 것은 아닌데요, 그 이유는 분자의 3차원 구조와 결합 쌍극자들의 벡터 합을 고려해야 하기 때문입니다. 우선 전기음성도의 차이로 인해 전자 구름이 한쪽으로 치우친 결합을 극성 공유결합이라고 하는데요, 예를 들어서 H–Cl 결합에서 Cl 쪽으로 전자 구름이 치우치며 결합 쌍극자가 발생하게 됩니다. 다음으로 분자의 극성이란 분자 내 모든 결합 쌍극자의 벡터 합인데요, 단순히 결합 하나가 극성을 갖는다고 해서 분자 전체가 극성을 갖는 것은 아닙니다. 각각의 결합이 극성이라고 하더라도 전체 분자는 극성을 나타내지 않을 수 있는데요, 예를 들어서 대칭 구조를 이루는 CO2의 경우 두 C–O 결합은 극성이지만, 방향이 반대이기 때문에 쌍극자가 서로 상쇄되면서 분자 자체는 비극성을 이루게 되는 것입니다. 감사합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.

결론부터 말씀드리면 분자의 기하학적 구조 때문입니다.

극성공유결합은 원자사이에서 발생하고 분자전체의 극성은 쌍극자 모멘트의 합으로 결정되는데 원자사이의 결합이 비대칭이어도 이러한 쌍극자 모멘트의 합이 대칭적으로 배열되면 서로 상쇄되어 무극성을 띌수도 있습니다.

대표적으로 CO2 인 이산화탄소를 들 수 있는데 C-O 사이는 극성공유결합을 가지고 있습니다. 하지만 두개의 C-O 결합이 반대방향으로 위치하게 되면서 쌍극자 모멘트의 합이 서로 상쇄되어 무극성 분자가 됩니다.

그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)