벤젠은 화학적 공식 C6H6 인 유기 분자, 무색 액체입니다. 구조는 전적으로 탄소와 수소이기 때문에 방향족 탄화수소로 분류됩니다. 화학 산업의 수많은 화합물을 합성하는 데 용매 또는 중개자로 자주 사용됩니다. 또한 무엇보다도 색상, 플라스틱, 세제, 살충제 및 의약품을 만드는 데 사용됩니다.
이 기사에서는 벤젠 분자 기하학적 의미와 벤젠 분자 기하학적 사례를 논의하여 벤젠의 혼성화를 이해할 것입니다.
벤젠 분자 형상
벤젠 분자 기하학적 의미를 이해하려면 벤젠 분자의 구조를 이해해야합니다. 벤젠 분자는 고리에 배열 된 6 개의 탄소 원자를 포함하며, 각각의 수소 원자를 함유한다. 우리는 벤젠을 탄화수소와 수소 원자를 함유하기 때문에 탄화수소로 분류합니다. 벤젠의 SP2 하이브리드 화가 존재한다.
또한, 각각의 탄소 원자는 단지 하나의 결합 대신 하이브리드 화 과정에서 2 개의 추가 비슷한 탄소 원자로 2 개의 별개의 결합을 형성한다. 따라서, 결합 각인 120 °의 벤젠은 삼각 평면 형상을 갖는다. 또한 벤젠은 육각형 형태로 인해 모든 C- 아톰 SP2가 혼성화 된 평면 육각형 구조를 가지고 있습니다.
우리가 그 구조를 볼 때, 우리는 모든 탄소 탄소 결합이 길이가 같은 것을 알 수 있습니다. 6 개의 p- 궤양 (각 c에 1 개)의 나머지 주기적 어레이는 겹치며 6 개의 분자 궤도, 3 개의 결합 및 3 개의 항 결합을 생성합니다. 벤젠 분자 형상 예제의 경우, 벤젠의 루이스 구조는 대체 단일 및 이중 결합을 갖는 평면 고리에 배열 된 6 개의 탄소 원자로 구성되며, 각각의 탄소 원자는 단일 결합에 의해 수소 원자에 연결되어있다.
.원자가 쉘 전자 쌍 반발 이론 (VSEPR)은 분자의 분자 형상을 계산합니다. 이 가설에 따르면, 분자의 형상과 구조는 원자가 쉘 전자 쌍 사이의 반발을 최소화함으로써 결정됩니다. 따라서, 각각의 탄소 원자는 루이스 구조에서 설명한 바와 같이, 주변 탄소 원자와 수소 원자를 갖는 3 개의 결합을 만듭니다. 결과적으로, 탄소는 3 개의 결합 전자 쌍을 함유하여 삼각 평면 형상을 초래합니다.
벤젠의 하이브리드 화
Pauling과 Slater는 혼성화의 개념을 제안했습니다. 그들은 비슷한 에너지를 가진 별개의 원자 궤도를 혼합한다고 주장합니다. "하이브리드 궤도"로 알려진 새로운 세트가 생성된다고 주장합니다.
.생성 된 하이브리드 궤도의 수는 혼합 원자 궤도의 수와 동일해야합니다. 원자가 본드 이론은 혼성화 개념 (VBT)을 이해하는 데 도움이됩니다. 이 아이디어에 따르면, 불완전하게 채워진 원자 궤도가 만나면 두 원자 사이에 화학적 결합이 확립됩니다.
따라서, 벤젠의 하이브리드 화는 다음 벤젠 분자 기하학적 예에서 보여 질 수있다. 우리는 화학 화합물 벤젠이 다수의 탄소 및 수소 원자를 포함한다는 것을 알고있다. 그러나, 탄소 원자는 벤젠을 생산하기 위해 결합을 형성하기 위해 하나의 수소와 2 개의 탄소가 필요합니다. 또한, 탄소 원자는 결합을 만들기에 충분한 짝을 이루지 않은 전자를 갖지 않습니다.
따라서, 탄소의 전자 구성은 1S2 2S2 2P2 인 반면, 수소 원자는 접지 상태에서 1S1을 갖는다. 그러나, 일단 흥분되면, 탄소 원자의 전자 구성은 1S2 2S1 2PX1 2PY1 2PZ1로 변합니다. 이제 원자가 껍질에 4 개의 짝을 이루지 않은 전자가 있습니다. 이 짝을 이루지 않은 전자는 본드 생성에 관여 할 것입니다. 그러나 4 개의 탄소 궤도가 모두 벤젠에 결합을 생성하는 데 사용되는 것은 아닙니다.
각각의 탄소 원자는 2 개의 다른 주변의 탄소 원자와 수소 원자와 근처의 탄소 원자 중 하나를 갖는 3 개의 시그마 결합을 가지기 때문에, 각 탄소 원자는 SP2 하이브리드 화되고 120 °의 각도로 단일 평면에 있습니다.
.비산화되지 않은 2pz- 궤도는 하이브리드 화 된 궤도 평면에 수직으로 놓을 것이다. 평면 위와 1 개의 엽이 2pz 궤도를 구성합니다. 이 궤도는 근처의 탄소 원자의 2pz 궤도와 옆으로 겹쳐서 형성되어 π- 결합이 형성됩니다. 따라서 벤젠 분자의 안정성의 이유는 π- 전자의 비편성입니다.
벤젠의 안정성
벤젠에서, 6 원 고리는 완벽한 육각형이다 (모든 탄소-탄소 결합은 길이가 1.40Å이다). Cyclohexatriene 기여는 단일 결합 (1.54Å)보다 이중 결합 (1.34Å)이 짧으며, 이중 결합 (1.34Å)은 다양한 결합 길이를 가져야합니다. 벤젠에서의 pi-Electron delocalization 은이 대체 형태 (육각형 내의 원)로 강조되며, 이는 단일 다이어그램이라는 장점이 있습니다. 이와 같은 상황에서, 공명으로 표시된 전자 비편성은 분자의 안정성을 향상시키고, 이들 분자로 구성된 화합물은 종종 뛰어난 안정성과 관련된 특징을 갖는다.
.6- 탄소 고리에서 이중 결합이 수소화 될 때 생성 된 열 측정 (수소가 촉매 적으로 첨가)하여 벤젠의 개선 된 열역학적 안정성에 대한 일반적인 생성물로 사이클로 헥산을 제공합니다. 사이클로 헥센에 수소를 첨가하면 사이클로 헥산이 생성되며, 이는 두더지 당 28.6 kcal을 방출합니다. 완전한 수소화시, 사이클로 헥사 디엔은 두더지 당 57.2 kcal을 방출해야하며,이 수치가 하나의 이중 결합을 6- 탄소 고리에 삽입하는 에너지 비용을 나타내는 경우 1,3,5- 사이클로 헥사 엔은 두더지 당 85.8 kcal을 방출해야합니다. 이러한 수소화 열은 화합물의 상대 열역학적 안정성을 반영합니다.
1,3- 시클로 헥사 디엔은 이중 결합 컨쥬 게이션으로 인해 2 kcal 차이로 예상보다 약간 더 안정적입니다. 반면, 벤젠은 36kcal/mole이며 예측보다 안정적입니다. 이러한 유형의 안정성 개선은 현재 모든 방향족 화합물의 특성으로 간주됩니다.
결론
벤젠은 구조가 전적으로 탄소와 수소로 구성되기 때문에 방향족 탄화수소로 분류 된 유기 분자입니다. 벤젠은 매우 안정적인 화합물이며 화학 산업에서 용매 또는 수많은 화합물을 합성하는 중개자로서 자주 사용됩니다. 벤젠 분자는 고리에 배열 된 6 개의 탄소 원자를 포함하며, 각각의 수소 원자를 함유한다.
따라서, 이들 노트를 통해, 본 발명자들은 벤젠 분자 기하학적 의미와 벤젠 분자 기하학적 예를 연구하여 벤젠의 혼성화를 이해 하였다.
