반군∥

제가 화학1을 배울 때 가장 궁금했던 것이 물이 왜 굽은형 구조인가하는 것이었습니다.
생각을 아무리 해봐도 물의 구조는 왼쪽과 같아야 한다는 게 제 생각이었거든요.

화학1에서 물의 굽은형 구조에 대한 자세한 설명은 안 하더군요. 아는 분께 물어봤지만 제가 이해가 안 되던 부분을 제 생각과 똑같이 설명하셨습니다.

결국 혼자 고민하다가 한참 후에 제가 간과한 사실이 있단 것을 알아냈습니다.

위의 그림을 보면, 보통 H2O의 루이스 구조를 나타낼 때 왼쪽같이 나타냅니다. 당시 평면에서 루이스 구조밖에 모르던 저는 당연히 O 주의의 전자쌍들이 평면에 있는 줄만 알았습니다.

그런데 왜 꼭 이렇게만 그릴까요? 오른쪽처럼 그릴 수 있는데 말이죠.
사실 이 구조가 더 타당하지 않을까요? 비공유전자쌍간 반발력이 공유전자쌍간 반발력보다 더 크니까요.

하지만 O 주위의 전자쌍들은 평면에만 있는 게 아니라 입체상에 있습니다.
왼쪽의 구조로 있으면 전자쌍간 각도가 90도인 반면 오른쪽처럼 입체상에 전자쌍이 퍼져있으면 전자쌍이 정사면체 구조를 이루면서 사이각이 109.5도가 되지요. 결합각이 클수록 안정한 구조이므로 물의 전자쌍들은 오른쪽같이 퍼져있습니다.

그런데 물은 정사면체 구조 중 두 꼭지점은 수소, 나머지 둘은 전자이므로 오른쪽같은 구조가 나온겁니다.
수소의 사이각이 104.5도로 109.5도보다 작은 것은 공유전자쌍간의 반발력이 비공유전자쌍간의 반발력과 공유전자쌍과 비공유전자쌍간의 반발력보다 더 크기 때문에 생긴 결과이고요.


화학2를 배우면 금방 알 수 있는 사실이지만 안 배우셨으면 화학1을 배울 때 많이 궁금해하실 수도 있을 듯하여 글을 써봤습니다. 이 사실을 처음 알았을 때엔 대단한 것을 깨우친 것 같았지만 지금 보니 유치한거 같기도- [타앙]