산소는 기호 O로 표시되며 원자 번호 8을 갖습니다. 전자 구성은 1S22S22P4입니다. 그것은 그룹 16, 즉 칼코겐 그룹과 주기율표의 두 번째 기간에 속합니다. STP에서, 산소 원자는 O2 분자를 결합하고 형성한다. 그것은 dioxygen이라고 불리우며 무색뿐만 아니라 무취입니다. 그들 사이의 결합은 본질적으로 공유되고 결합 순서는 2입니다. 그것은 본질적으로 상자성이며 결합 각인 180 °의 선형 모양을 갖는다.
.O3로 표시되는 오존으로 알려진 또 다른 산소 분자가 있습니다. 산소의 반응성이 높은 동반입니다.
분자 형태를 결정하는 모델
분자 모양을 설명하는 데 사용되는 다양한 모델이 있습니다.
- 가장 간단한 모델은 원자가 쉘 전자 반발 이론 (VSEPR)입니다. 전자 그룹, 즉 고독한 쌍, 단일 결합, 다중 결합 및 단일 전자가 쿨롱 힘을 통해 서로 격퇴한다는 사실에 기초합니다. 분자 내부 원자의 전자 그룹 사이의 반발은 그 기하학을 지배합니다.
반발 순서 :L.P.-L.P.> L.P.-B.P.> B.P.-B.P.
유리한 기하학은 최소 반발을 가진 것입니다.
예를 들어, BECL2에는 2 개의 결합 쌍의 전자가 있습니다. 혼성화는 SP이며 180 ° 결합 각도로 선형입니다. 그러나, SNCL2에는 2 개의 결합 쌍과 1 개의 고독한 전자 쌍이있다. 이로 인해 하이브리드 화는 SP²이고 V 형태의 결합 <120 °입니다.
- 다음 이론은 VSEPR과 비교하여 발전되었으며 VBT (Valence Bond Theory)라고 불 렸습니다. 2 개의 원자가 서로 다가 오면 핵과 전자가 상호 작용합니다. 이러한 상호 작용으로 인해 시스템의 에너지가 감소하면 화학적 결합이 형성됩니다.
분자 내 원자의 원자가 전자는 원자 궤도 S, P, D, F 또는 하이브리드 화 된 궤도에 존재한다. 화학적 결합은 2 개의 원자의 절반으로 가득 찬 원자가 쉘 궤도가 겹칠 때 형성된다. 분자의 모양은 겹치는 궤도의 형상에 의해 결정됩니다.
분자의 하이브리드 화를 찾는 데 사용되는 일반적인 공식이 있습니다.
H =1/2 (V+M-C+A)
여기서, h =혼성화에 관여하는 궤도의 수,
v =원자가 쉘 전자,
m =1 가의 원자 수,
c =양이온 전하,
a =음이온의 전하.
예 :NH3 =½ (5+3+0-0) =8/2 =4; 따라서 하이브리드 화는 SP3입니다. 이 4 개의 궤도는 사면체 배열을 형성하기 위해 지향적이다.
O2 분자 :2 개의 짝을 이루지 않은 전자를 가지고 있으며 옥셋을 완료하려면 2 개의 전자 만 필요합니다. 다른 산소 원자는 2 개의 전자를 공유 할 수 있으므로 짝을 이루지 않은 전자가 없습니다. 짝을 이루지 않은 전자가 없을 때, 분자는 디아마그네틱이라고한다. 디아마그네틱 물질은 자기장에서 반발된다.
짝을 이루지 않은 전자가있는 경우 분자는 상자성입니다. 상자성 물질은 자기장에 끌립니다.
VBT에 따르면, O2는 디아마그네틱이라고한다. 그러나, O2가 외부 자기장에서 끌린다는 것이 실험적으로 발견된다. VBT는이 이상을 설명 할 수 없었습니다.
- 다음 이론은 분자 궤도 이론 (MOT)입니다. 이 이론은 전체 분자를 단위로 간주합니다. 원자 궤도와 마찬가지로 분자 핵 주위에 분자 궤도가 있습니다. 그것들은 비슷한 에너지의 원자 궤도의 조합에 의해 형성된다. 2 개의 원자 궤도가 분자 궤도를 형성 할 때, 분자 궤도 중 하나는 더 낮은 에너지 (결합 궤도)를 가지고 다른 하나는 더 높은 에너지 (항의 궤도)를 갖는다. 그것들은 겹치는 원자 궤도의 건설적이고 파괴적인 간섭으로 인해 형성됩니다.
이제 우리는 MOT를 사용하여 O2 분자의 자기 특성을 찾을 수 있습니다. 구성은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
"
위의 구성으로부터, 별도의 안티본 π* 궤도에 2 개의 전자가 있음을 알 수있다. 이러한 짝을 이루지 않은 전자로 인해, 이산 소는 이전 이론에서 예상되는 대신 동성애 대신에 자연적으로 상당히 상당하다.
.우리는 또한 다음 관계에서 결합 순서를 계산할 수 있습니다. 결합 순서 =½ [결합 궤도에있는 전자 수- 안티본 궤도에있는 전자 수]
따라서 본드 순서 =½ [8-4] =2
이것은 2 개의 산소 분자 사이에 이중 결합이 존재 함을 의미합니다.
결론
산소 분자의 공식은 O2입니다. 이것은 이중 결합으로 결합 된 2 개의 O 원자가 있음을 나타냅니다. VSEPR 및 VBT 이론에 표시된대로 선형 기하학이 있습니다. 결합 각은 180 °입니다. 그러나, 이들 이론은 짝을 이루지 않은 전자가 없었기 때문에 이산 소의 자기 특성이 디아마그성임을 잘못 보여 주었다. 그 후 분자 궤도 이론이 적용되었으며, 이는 결합 및 안티 본딩 분자 궤도의 개념을 갖는다. 2 개의 π* 궤도에 존재하는 전자가 짝을 이루지 않은 것으로 밝혀졌다. 이들 짝을 이루지 않은 전자의 존재로 인해 O2는 본질적으로 상자성 인 것으로 밝혀졌다. 이것은 왜 액체 산소가 외부 자기장에 끌리는지를 설명합니다.
결합 순서는 또한 2와 같다고 계산되었으며, 2 개의 산소 원자 사이에 이중 결합이 있음을 나타냅니다.
