이산화탄소와 물 분자 구조의 차이에서 비롯되는 극성 여부는 어떤 점이 다른가요?

Question

안녕하세요. 이산화탄소와 물 분자는 둘 다 이원자 분자에 해당하는데요, 이때 이산화탄소와 물 분자 구조의 차이에서 비롯되는 극성 여부는 어떤 점이 다른가요?

Answer 1

말씀해주신 것처럼 이산화탄소(CO₂)와 물(H₂O)은 모두 원자들 사이의 공유결합으로 이루어진 분자이며, 각각 산소의 전기음성도가 높아 결합 자체는 모두 극성 결합을 형성하는데요, 하지만 전체 분자가 극성을 가지는지는 분자의 기하학적 구조에 따라 달라지게 됩니다.

우선 이산화탄소는 직선형 구조의 분자이며, O=C=O의 구조식을 가지고 있고산소 원자 두 개가 탄소를 중심으로 180°로 배치됩니다. 즉 이때 각 C=O 결합은 극성을 띠지만, 두 벡터가 정반대 방향으로 대칭적으로 존재하기 때문에 서로 상쇄되며 따라서 분자 전체는 비극성 분자에 해당합니다.

반면에 물 분자의 경우에는 굽은 형태를 이루고 있으며 이때 결합각이 약 104.5°입니다. 물 분자의 경우에는 산소가 중심에 있고, 수소 두 개가 산소의 비공유 전자쌍 때문에 벌어진 V자 형태를 이루고 있으며 각 O–H 결합이 극성을 띠며, 이 벡터들이 대칭적으로 상쇄되지 않습니다. 그 결과 분자 전체는 극성을 나타내게 되는 것입니다. 감사합니다.