화학 · 원자·이온·결합 / 원리와 탐구
분자 모양과 극성 실험 해설
극성 결합이 있는 분자가 언제나 극성 분자인 것은 아닙니다. 물·암모니아·이산화탄소·메테인의 입체 모양을 돌려 보며 결합 쌍극자의 방향을 비교해 보세요. 결합 하나의 극성과 분자 전체의 극성을 벡터의 합과 대칭성으로 구분하는 활동입니다.
어떤 원리인가요?
H₂O·NH₃는 극성, CO₂·CH₄는 무극성이에요. 극성 결합이 있어도 대칭이면 합이 0일 수 있어요.
핵심 관계
분자 쌍극자 = 결합 쌍극자의 벡터 합
이렇게 관찰해 보세요
- 분자를 끌어서 회전해요. 좌우·위아래 회전 슬라이더로도 조작할 수 있어요. 실행하면 결합 쌍극자와 합을 확인해요.
- H₂O와 CO₂를 각각 실행·기록해 결합각과 극성을 비교해요.
- NH₃와 CH₄를 기록해 대칭성과 벡터 상쇄를 비교해요. 회전은 관찰 시점만 바꾸어요.
결과를 읽는 기준
H₂O는 극성이고 CO₂는 무극성인 까닭은?
분자 극성은 3차원 결합 쌍극자의 벡터 합으로 판단해요. 시점을 돌려도 분자 자체의 극성은 같아요.
모형의 범위와 한계
H₂O 104.5°, CO₂ 180°, NH₃ 107°, CH₄ 약 109.47°의 고정된 이상 구조예요. 같은 분자 안의 각 결합 쌍극자 크기를 1 상대 단위로 놓았어요. 분자 사이 크기 비교나 Debye 실측값이 아니에요. 새 안정 구조·전자밀도·진동은 계산하지 않아요. 화살표는 음전하 쪽을 향해요. 결합각은 투영된 화면 각도가 아닌 3차원 각도예요.