크기가 같고 부호가 반대인 전하가 분리된 것이다.
쌍극자의 전하량의 크기(q)와 두 전하 사이의 거리(r)를 곱(qr)한 물리량이다.
기호로 μ로 나타내고, 단위는 주로 C⋅m를 사용한다.
쌍극자 모멘트 방향으로 전자가 약간 몰리며, 쌍극자 모멘트는 십자 화살표(⇸)를 통해 양(+)의 전하에서 음(−)의 전하 방향으로 나타낸다.
그림은 HF의 루이스 구조를 나타낸 것이다. 그림에서 HF의 쌍극자 모멘트를 표시해보자.
F는 H보다 전기 음성도가 크므로 공유 결합하고 있는 전자를 더 잘 끌어당겨 부분적인 음전하(δ−)를 띠고,
반대로 H는 부분적인 양전하(δ+)를 띤다.
쌍극자 모멘트는 십자 화살표(⇸)를 통해 양(+)의 전하에서 음(−)의 전하 방향으로 나타내므로 이를 그리면 아래 그림과 같다.
무극성 분자는 분자의 쌍극자 모멘트(각 쌍극자 모멘트의 합)가 0인 분자이고,
극성 분자는 분자의 쌍극자 모멘트(각 쌍극자 모멘트의 합)가 0이 아닌 분자이다.
N2, CO2, H2O, CCl4의 극성을 판단해보자. (단, 전기 음성도 크기는 H<C<Cl<O이다.)
- N2의 극성 판단:
N2의 루이스 구조를 그리면 아래 그림과 같다.
공유 결합을 하는 두 원자의 전기 음성도가 같으므로 공유 결합하고 있는 전자를 끌어당기는 능력도 같아 부분적인 전하가 생기지 않는다.
따라서 N2의 쌍극자 모멘트는 0이고, N2는 무극성 분자이다.
- CO2의 극성 판단:
CO2의 루이스 구조를 그리면 아래 그림과 같다.
C는 O 2개와 결합하고 있으므로 결합수는 2개이고, 비공유 전자쌍은 0개이므로
CO2는 직선형 구조이며, 결합각은 180∘이다.
O는 C보다 전기 음성도가 크므로 공유 결합하고 있는 전자를 더 잘 끌어당겨 부분적인 음전하(δ−)를 띠고,
반대로 C는 부분적인 양전하(δ+)를 띤다.
따라서 CO2의 구조에 쌍극자 모멘트를 표기하면 아래 그림과 같다.
결합각이 180∘이므로 크기가 같고 방향이 반대인 2개의 쌍극자 모멘트가 완전히 상쇄되어 CO2의 쌍극자 모멘트는 0이다.
그러므로 CO2는 무극성 분자이다.
- H2O의 극성 판단:
H2O의 루이스 구조를 그리면 아래 그림과 같다.
O는 H 2개와 결합하고 있으므로 결합수는 2개이고, 비공유 전자쌍은 2개이므로
H2O는 굽은형 구조이며, 결합각은 약 104.5∘이다.
O는 H보다 전기 음성도가 크므로 공유 결합하고 있는 전자를 더 잘 끌어당겨 부분적인 음전하(δ−)를 띠고,
반대로 H는 부분적인 양전하(δ+)를 띤다.
따라서 H2O의 3차원 구조에 쌍극자 모멘트를 표기하면 아래 그림과 같다.
결합각이 약 104.5∘이므로 2개의 쌍극자 모멘트가 완전히 상쇄되지 않아 H2O의 쌍극자 모멘트는 0이 아니다.
그러므로 H2O는 극성 분자이다.
- CCl4의 극성 판단:
CCl4의 루이스 구조를 그리면 아래 그림과 같다.
C는 Cl 4개와 결합하고 있으므로 결합수는 4개이고, 비공유 전자쌍은 0개이므로
CCl4는 사면체 구조이며, 결합각은 109.5∘이다.
Cl은 C보다 전기 음성도가 크므로 공유 결합하고 있는 전자를 더 잘 끌어당겨 부분적인 음전하(δ−)를 띠고,
반대로 C는 부분적인 양전하(δ+)를 띤다.
따라서 CCl4의 3차원 구조에 쌍극자 모멘트를 표기하면 아래 그림과 같다.
결합각이 109.5∘이므로 4개의 쌍극자 모멘트가 완전히 상쇄되어 CCl4의 쌍극자 모멘트는 0이다.
그러므로 CCl4는 무극성 분자이다.
정답: $2$
CH4, H2O, CO2의 극성을 판단해보자.
H2O의 극성 판단:
H2O의 루이스 구조를 그리면 아래 그림과 같다.
O는 H 2개와 결합하고 있으므로 결합수는 2개이고, 비공유 전자쌍은 2개이므로
H2O는 굽은형 구조이며, 결합각은 약 104.5∘이다.
O는 H보다 전기 음성도가 크므로 공유 결합하고 있는 전자를 더 잘 끌어당겨 부분적인 음전하(δ−)를 띠고,
반대로 H는 부분적인 양전하(δ+)를 띤다.
따라서 H2O의 3차원 구조에 쌍극자 모멘트를 표기하면 아래 그림과 같다.
결합각이 약 104.5∘이므로 2개의 쌍극자 모멘트가 완전히 상쇄되지 않아 H2O의 쌍극자 모멘트는 0이 아니다.
그러므로 H2O는 극성 분자이다.
CO2의 극성 판단:
CO2의 루이스 구조를 그리면 아래 그림과 같다.
C는 O 2개와 결합하고 있으므로 결합수는 2개이고, 비공유 전자쌍은 0개이므로
CO2는 직선형 구조이며, 결합각은 180∘이다.
O는 C보다 전기 음성도가 크므로 공유 결합하고 있는 전자를 더 잘 끌어당겨 부분적인 음전하(δ−)를 띠고,
반대로 C는 부분적인 양전하(δ+)를 띤다.
따라서 CO2의 구조에 쌍극자 모멘트를 표기하면 아래 그림과 같다.
결합각이 180∘이므로 2개의 쌍극자 모멘트가 완전히 상쇄되어 CO2의 쌍극자 모멘트는 0이다.
그러므로 CO2는 무극성 분자이다.
CH4의 극성 판단:
CH4의 루이스 구조를 그리면 아래 그림과 같다.
C는 H 4개와 결합하고 있으므로 결합수는 4개이고, 비공유 전자쌍은 0개이므로
CH4는 사면체 구조이며, 결합각은 109.5∘이다.
C는 H보다 전기 음성도가 크므로 공유 결합하고 있는 전자를 더 잘 끌어당겨 부분적인 음전하(δ−)를 띠고,
반대로 H는 부분적인 양전하(δ+)를 띤다.
따라서 CH4의 3차원 구조에 쌍극자 모멘트를 표기하면 아래 그림과 같다.
결합각이 109.5∘이므로 4개의 쌍극자 모멘트가 완전히 상쇄되어 CH4의 쌍극자 모멘트는 0이다.
그러므로 CH4는 무극성 분자이다.
CH4, H2O, CO2 중 CH4, CO2는 무극성 분자, H2O는 극성 분자이고,
CH4, H2O, CO2 중 CO2만 다중 결합이 있으므로 ㉠, ㉡, ㉢은 각각 H2O, CO2, CH4이다.
따라서 답은 2번이다.
정답: $1$
Se는 F 6개와 결합하고 있으므로 결합수는 6개이고, 비공유 전자쌍은 0개이므로
SeF6는 팔면체 구조이며, 수평면에서 결합각은 90∘이고,
수평면과 수직 방향의 결합각은 90∘이다.
F는 Se보다 전기 음성도가 크므로 공유 결합하고 있는 전자를 더 잘 끌어당겨 부분적인 음전하(δ−)를 띠고,
반대로 Se는 부분적인 양전하(δ+)를 띤다.
따라서 SeF6의 3차원 구조에 쌍극자 모멘트를 표기하면 아래 그림과 같다.
6개의 쌍극자 모멘트가 완전히 상쇄되어 SeF6의 쌍극자 모멘트는 0이다.
그러므로 SeF6는 무극성 분자이다.
ㄱ. Se는 부분적인 양전하(δ+)를 띤다. (O)
ㄴ. 수평면에서 결합각은 90∘이고, 수평면과 수직 방향의 결합각은 90∘이므로 인접한 결합각은 90∘이다.
그러므로 α=90∘이다. (X)
ㄷ. SeF6는 무극성 분자이다. (X)
따라서 답은 1번이다.
