Â÷·Ê | Á¦ 1Àå | Á¦ 2Àå | Á¦ 3Àå | Á¦ 4Àå | Á¦ 5Àå | Á¦ 6Àå | Á¦ 7Àå | Á¦ 8Àå
Áö±¸È­ÇÐ °³·Ð - Á¦ 4Àå °áÁ¤È­ÇÐ (Crystal Chemistry)
 
  4-1. ¿øÀÚÀÇ ÀüÀÚ±¸Á¶ - ÁÖ±âÀ²Ç¥
  4-2. ÀÌ¿Â ¹Ý°æ°ú ¹èÀ§¼ö
  4-3. È­ÇÐ °áÇÕÀÇ Á¾·ù¿Í ±×¿¡ µû¸¥ ¹°¸®È­ÇÐÀû ¼ºÁú
  4-4. Àü±âÀ½¼ºµµ¿Í À̿°áÇÕ¼º
  4-5. Á¤Ãâ ¼ø¼­¿Í dzȭ¿¡ ´ëÇÑ ÀúÇ×µµ
  Âü°í¹®Çå

4-4. Àü±âÀ½¼ºµµ¿Í À̿°áÇÕ¼º

    Æú¸µ(L. Pauling)Àº Àü±âÀ½¼ºµµ (electronegativity)¶õ '¿øÀÚ (¶Ç´Â ºÐÀÚ)°¡ ÀüÀÚ¸¦ ±× Àڽſ¡°Ô ²ø¾î ´ç±â·Á´Â ´É·ÂÀÇ Á¤µµ'¶ó°í Á¤ÀÇÇÏ¿´´Ù (Pauling, 1960). Æú¸µÀÌ Àü±âÀ½¼ºµµ¸¦ ÀÌ¿Í °°ÀÌ Á¤ÀÇÇÑ °ÍÀº ±×°¡ ¿øÀÚ°¡°è»ê¹ý(Valance Bond Method)À» ÅëÇØ ¾çÀÚ¿ªÇÐÀû °è»êÀ» ÇÒ ¶§, °áÇÕÀÇ À̿°áÇÕ Á¤µµ¸¦ Æò°¡Çϱâ À§Çؼ­¿´´Ù. ¿ø·¡ 'Àü±âÀ½¼ºµµ'¶ó´Â ¿ë¾î´Â Æú¸µ ÀÌÀü¿¡µµ »ç¿ëµÇ¾úÁö¸¸, ±¸Ã¼ÀûÀÎ °ªÀ» ºÎ¿©ÇÑ °ÍÀº Æú¸µÀÌ Ã³À½ÀÌ´Ù. À̶§ Æú¸µÀº Àü±âÀ½¼ºµµ¸¦ »ó´ëÀûÀÎ °³³äÀÇ °ªÀ¸·Î Á¤ÀÇÇÏ¿´´Âµ¥, ÈÄ¿¡ ¸¹Àº ¿¬±¸ÀÚµéÀÌ ´Ù¾çÇÑ ¹æ¹ýÀ¸·Î Àü±â À½¼ºµµ¸¦ Àý´ëÀûÀÎ °ªÀ¸·Î Á¤ÇÏ·Á ³ë·ÂÇÏ¿´´Ù (Ç¥ 4-4-1). ¾Æ·¡ Ç¥ 4-4-1ÀÇ °ªÀ» »ìÆ캸¸é Á¶±Ý¾¿ ±× °ªÀÌ ´Ù¸¥µ¥, ±× Áß ¾î¶² °ªÀ» »ç¿ëÇصµ Å« ¹®Á¦´Â ¾ø´Ù. ´Ù¸¸ °ªÀ» »ç¿ëÇÒ ¶§, »ç¿ë ¸ñÀû¿¡ ¸ÂÃç ÇϳªÀÇ µ¥ÀÌÅÍ ¼Â¿¡¼­ ÀÏ°üµÇ°Ô »ç¿ëÇϱ⸸ ÇÏ¸é µÈ´Ù. ¿ì¸®´Â ÀÌÁ¦ºÎÅÍ Æú¸µÀÇ Àü±âÀ½¼ºµµ¸¦ »ç¿ëÇϱâ·Î ÇÏÀÚ. Àü±âÀ½¼ºµµ´Â ÈçÈ÷ 'X'·Î Ç¥½ÃÇÑ´Ù

[Ç¥ 4-4-1] ¿ø¼Òµé¿¡ ´ëÇÑ Àü±âÀ½¼ºµµ °ªµéÀÇ ºñ±³ (´ÜÀ§; Æú¸µ ´ÜÀ§)
¿øÀÚ
¹øÈ£
¿ø¼Ò Paulinga Sandersonb Alled-Rowchowc Orbital or
hybrid
Mulliken-Jaffed
1 H 2.2 2.31 2.20 s 2.21
2 He 3.2 s 3.0
3 Li 0.98 0.86 0.97 s 0.84
4 Be 1.57 1.61 1.47 sp 1.40
5 B 2.04 1.88 2.01 sp3
sp2
1.81
1.93
6 C 2.55 2.47 2.50 p
sp3
sp2
sp
1.75
2.48
2.75
3.29
7 N 3.04 2.93 3.07 p
23% s
sp3
sp2
sp
2.28
3.56
3.68
4.13
5.07
8 O 3.44 3.46 3.50 p
20% s
sp3
sp2
3.04
4.63
4.93
5.54
9 F 3.98 3.92 4.10 p 3.90
10 Ne 4.38 5.1
11 Na 0.93 0.85 1.01 s 0.74
12 Mg 1.31 1.42 1.23 sp 1.17
13 Al 1.61 1.54 1.47 sp2 1.64
14 Si 1.90 1.74 1.74 sp3
2.25
15 P 2.19 2.16 2.06 p
sp3
1.84
2.79
16 S 2.58 2.66 2.44 p
sp3
2.28
3.21
17 Cl 3.16 3.28 2.83 p 2.95
18 Ar 3.92 3.3
19 K 0.82 0.74 0.91 s 0.77
20 Ca 1.00 1.06 1.04 sp 0.99
21 Sc 1.36 1.09 1.20
22 Ti(II) 1.54 1.13 1.32
23 V(II) 1.63 1.24 1.45
24 Cr(II) 1.66 1.35 1.56
25 Mn(II) 1.55 1.44 1.60
26 Fe(II)
Fe(III)
1.83
1.96
1.47 1.64
27 Co(II) 1.88 1.47 1.70
28 Ni(II) 1.91 1.47 1.75
29 Cu(I)
Cu(II)
1.90
2.0
1.74 1.75 s 1.36
30 Zn(II) 1.65 1.86 1.66 sp 1.49
31 Ga(II) 1.81 2.10 1.82 sp2 1.82
32 Ge(IV) 2.01 2.31 2.02 sp3 2.50
33 As(III) 2.18 2.53 2.20 sp3
sp
2.58
1.59
34 Se 2.55 2.76 2.48 p
23% s
sp3
2.18
3.07
35 Br 2.96 2.96 2.74 p 2.62
36 Kr 2.9 3.17 3.1
a;Alled, A.L.(1961) J. Inorg.Nucl. Chem., 17, 215.
  Pauling, L. (1960) "The Nature of the Chemical Bonds" Cornell Press, N.Y., p.93.
b;Sanderson, T.(196) "Inorganic Chemistry", Van Nostrand-Reinhold, N.Y., pp.72-76.
c;Alled, A.L. and Rochow, E.G. (1958) J. Inorg.Nucl. Chem., 5, 264.
d;From various sources. See Huheey (1978) "Inorganic Chemistry" Harper & Row, N.Y. pp.162-164.

    ¿ì¸®´Â ÀÌ¹Ì ÀÌ¿Â °áÇÕ ¹× °øÀ¯ °áÇÕ¿¡ ´ëÇØ À̾߱âÇÏ¿´´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ °áÇÕ°ú °áÇÕ ±¸¼º¿ø¼ÒÀÇ Àü±âÀ½¼ºµµ´Â ¾î¶² °ü°è°¡ ÀÖÀ»±î?

[±×¸² 4-4-1] °áÇÕ ¿ø¼Ò°£ Àü±â À½¼ºµµÀÇ Â÷ÀÌ¿¡ µû¸¥ ÀüÀÚÀÇ ºÐÆ÷ º¯È­. Á¡Àº ÀüÀÚ¸¦ À½¿µÀº ÀüÀÚ ±¸¸§À» ³ªÅ¸³»´Â °ÍÀÌ´Ù.
a; µ¶¸³µÈ ¿øÀÚ.
b; XA = XB ¿ÏÀüÇÑ °øÀ¯°áÇÕ.
c; XA > XB ºÎºÐ °øÀ¯°áÇÕ / ºÎºÐ À̿°áÇÕ.
d; XA >> XB °ÅÀÇ ¿ÏÀüÇÑ À̿°áÇÕ.

    ¿·ÀÇ ±×¸² 4-4-1°ú °°ÀÌ °áÇÕÀ» ÀÌ·ç´Â µÎ °³ÀÇ ¿øÀÚ A¿Í B¸¦ »ý°¢Çغ¸ÀÚ. ÀÌµé µÎ ¿øÀÚ°¡ ¹«ÇÑÈ÷ ¶³¾îÁ® ¼­·Î ¾Æ¹«·± °áÇÕÀ» ÀÌ·çÁö ¾ÊÀ» ¶§´Â, °¢ ¿øÀÚÀÇ ÀüÀÚ ±¸¸§Àº ¾Æ¹«·± µÚƲ¸² ¾øÀÌ Á¤»óÀûÀ¸·Î ºÐÆ÷ÇÒ °ÍÀÌ´Ù (±×¸² 4-4-1a). ¸¸ÀÏ ÀÌ µÎ ¿øÀÚ°¡ ¼­·Î °¡±îÀÌ ´Ù°¡¼­°í ±Þ±â¾ß È­ÇÐ °áÇÕÀ» ÀÌ·ç¸é °¢ ¿øÀÚ A¿Í BÀÇ ÃÖ¿Ü°¢ ÀüÀÚ´Â °áÇÕ ±Ëµµ¸¦ ¸¸µé°í ÀÌ ±Ëµµ »ó¿¡ Á¸ÀçÇÏ°Ô µÈ´Ù. À̶§ ¸¸ÀÏ µÎ ¿øÀÚÀÇ Àü±âÀ½¼ºµµ°¡ °°´Ù¸é, Áï XA = XB ÀÌ¸é °áÇÕÀ» ÀÌ·ç´Â ÀüÀÚ´Â A¿Í B ¾î´À ÂÊ¿¡µµ Ä¡¿ìÄ¡Áö ¾Ê°í ±× »çÀÌ¿¡ Á¸ÀçÇÏ¸ç ¾çÂÊ ¿øÀÚ¿¡ ÀÇÇØ ¿Ïº®ÇÏ°Ô °øÀ¯µÈ´Ù (±×¸² 4-4-1b). ÀÌ·¯ÇÑ °æ¿ì°¡ ¹Ù·Î ÀÌ»óÀûÀÎ °øÀ¯ °áÇÕÀÌ´Ù. ¸¸ÀÏ °áÇÕÀ» ÀÌ·ç´Â µÎ ¿øÀÚÁß AÀÇ Àü±âÀ½¼ºµµ°¡ Bº¸´Ù ÈξÀ Å©´Ù¸é, Áï XA >> XB¶ó¸é °áÇÕ ÀüÀÚ´Â AÂÊÀ¸·Î ¿ÏÀüÈ÷ ²ø·Á¼­ Á¸ÀçÇÏ°Ô µÈ´Ù (±×¸² 4-4-1d). ÀÌ °ÍÀº °á°úÀûÀ¸·Î A´Â ÀüÀÚ¸¦ Çϳª ¾ò¾î -1°¡ ÀÌ¿ÂÀÌ µÇ°í B´Â ÀüÀÚ¸¦ ÀÒ¾î +1°¡ ÀÌ¿ÂÀÌ µÇ´Â °Í°ú °°À¸¸ç, ÀÌ·¸°Ô ¸¸µé¾îÁø ÀÌ¿Â °£¿¡´Â Á¤Àü±âÀû ÀηÂÀÌ ÀÛ¿ëÇÑ´Ù. ÀÌ °ÍÀÌ ¹Ù·Î ÀÌ»óÀûÀÎ ÀÌ¿Â °áÇÕÀÌ´Ù. ÀÌ»óÀûÀÎ °øÀ¯°áÇÕÀÇ ¿¹´Â °°Àº ¿øÀÚ °£ÀÇ °áÇÕ, Áï ´ÙÀ̾Ƹóµå, È濬, Áú¼Ò ºÐÀÚ µî¿¡¼­ ½±°Ô ã¾Æº¼ ¼ö ÀÖ´Ù. ±×·¯³ª, ÀÌ»óÀûÀÎ ÀÌ¿Â °áÇÕÀÇ ¿¹´Â ÈçÄ¡ ¾Ê´Ù. ¿Ö³ÄÇϸé, °áÇÕÀ» ÀÌ·ç´Â ¿øÀÚ °£ Àü±âÀ½¼ºµµÀÇ Â÷ÀÌ°¡ ¾Æ¹«¸® Å©´Ù Çصµ ÀüÀÚ¸¦ ¿ÏÀüÈ÷ »¯±â°í »¯¾î ÀÌ¿ÂÀÌ µÇ±â´Â ½±Áö ¾Ê±â ¶§¹®ÀÌ´Ù. ÀÌ¿Â °áÇÕÀÇ ¿¹·Î ÀÚÁÖ ÀοëµÇ´Â ¼Ò±Ý (NaCl)ÀÇ °æ¿ìµµ Na¿Í Cl °£ÀÇ Àü±âÀ½¼ºµµ Â÷ÀÌ°¡ ¿ÏÀüÇÑ ¾çÀ̿°ú À½ÀÌ¿ÂÀ» ¸¸µé Á¤µµ·Î ÃæºÐÈ÷ Å©Áö ¸øÇÏ´Ù. ½ÇÁ¦·Î ÀÚ¿¬°è¿¡¼­ÀÇ ´ëºÎºÐÀÇ °áÇÕÀº, °°Àº ¿ø¼Ò °£ÀÇ °áÇÕÀ» Á¦¿ÜÇÏ°í´Â, ºÎºÐÀûÀÎ ÀÌ¿Â °áÇÕ (µû¶ó¼­ ºÎºÐÀûÀÎ °øÀ¯ °áÇÕ)À» ÇÏ°í ÀÖ´Ù. ÀÌ °æ¿ì ÀÌ¿Â °áÇÕÀÇ Á¤µµ´Â °áÇÕÀ» ÀÌ·ç´Â µÎ ¿ø¼Ò°£ Àü±âÀ½¼ºµµ Â÷ÀÌ¿¡ µû¶ó °áÁ¤µÈ´Ù (±×¸² 4-4-1c).

    Æú¸µÀº µÎ ¿øÀÚ °£ÀÇ °áÇÕ¿¡ À־ À̿°áÇÕÁ¤µµ(ionicity)¸¦ ´ÙÀ½°ú °°Àº ½ÄÀ» ÅëÇØ °è»êÇÏ¿´´Ù:

I = 1 - exp[-0.25(XA - XB)2].           (4-4)

¿©±â¼­, I = À̿°áÇÕÁ¤µµÀ̸ç, XA ¹× XB´Â °áÇÕÀ» ÀÌ·ç´Â µÎ ¿ø¼Ò A¿Í BÀÇ Àü±âÀ½¼ºµµ ÀÌ´Ù. ÇÚ³×ÀÌ¿Í ½º¸¶À̽º (Hannay and Smyth, 1946)´Â Æú¸µÀÇ ½Ä¿¡ ÀÇÇØ °è»êµÈ ÀÌ¿Â °áÇÕ Á¤µµ¿Í ½ÇÇè½Ç¿¡¼­ ÃøÁ¤µÈ ÀÌ¿Â °áÇÕ Á¤µµ¸¦ ºñ±³ÇÏ¿´´Ù. ±× °á°ú, Æú¸µÀÇ ½ÄÀÌ ÀÌ¿Â °áÇÕ¼ºÀÌ ³ôÀ»¼ö·Ï ÀÌ¿Â °áÇÕ Á¤µµ¸¦ °ú´ë Æò°¡ÇÑ´Ù´Â °ÍÀ» ¹ß°ßÇÏ¿´´Ù. ÀÌ¿¡ ±×µéÀº ½ÇÇè ÃøÁ¤ °ª¿¡ ¸Â´Â ´ÙÀ½°ú À̿°áÇÕÁ¤µµ Æò°¡½ÄÀ» Á¦½ÃÇÏ¿´´Ù:

I = 0.16(XA - XB) + 0.035(XA - XB)2.           (4-5)

À̶§ ¹Ýµå½Ã XA>XBÀ̾î¾ß ÇÑ´Ù. ÀÌ ¹Û¿¡µµ ¸î¸î ¿¬±¸Àڵ鿡 ÀÇÇØ À̿°áÇÕÁ¤µµ¸¦ Æò°¡ÇÏ´Â ¹æ¹ýÀÌ Á¦½ÃµÇ¾úÀ¸³ª, ¿ì¸®´Â Çî³»ÀÌ¿Í ½º¸¶À̽º ¹æ¹ýÀ» ÀÌ¿ëÇϱâ·Î ÇÏÀÚ.

½Ä (4-4) ¹× (4-5)´Â ´Ü¼øÈ÷ µÎ °³ÀÇ ¿øÀÚ°¡ °áÇÕÀ» ÀÌ·ê °æ¿ì ±× °áÇÕÀÇ À̿°áÇÕÁ¤µµ¸¦ Æò°¡ÇÏ´Â ½ÄÀÌ´Ù. ¸¸ÀÏ, ¿ì¸®°¡ ÈçÈ÷ ´Ù·ç´Â ±¤¹°¿¡¼­¿Í °°ÀÌ ÇϳªÀÇ ¿øÀÚ°¡ ¿©·¯ °³ÀÇ ´Ù¸¥ ¿øÀÚ¿¡ ÀÇÇØ ¹èÀ§µÇ¸é¼­ °áÇÕÀ» ÀÌ·é´Ù¸é ´ÙÀ½°ú °°ÀÌ ÀÌ¿Â °áÇÕ Á¤µµ¸¦ Æò°¡ÇÏ¿©¾ß ÇÑ´Ù:

Ic = (N/M)I + (1-N/M).             (4-6)

¿©±â¼­, Ic´Â ¹èÀ§µÈ °áÇÕÀÇ À̿°áÇÕÁ¤µµÀ̸ç, NÀº ¹èÀ§µÈ ¿øÀÚÀÇ ¿øÀÚ°¡ ÀüÀÚ¼ö(number of valance electrons), MÀº ¹èÀ§¼ö(coordination number)ÀÌ´Ù. ¾Æ·¡ Ç¥ 4-4-2´Â ±Ô»ê¿° ±¤¹°¿¡¼­ ÈçÈ÷ ³ªÅ¸³ª´Â °áÇÕÀÇ À̿°áÇÕÁ¤µµ¸¦ À§ ½Ä (4-6)¿¡ ÀÇÇØ °è»êÇÑ °á°ú¸¦ Á¤¸®ÇÑ °ÍÀÌ´Ù.

[Ç¥ 4-4-2] °áÇÕ ¿ø¼ÒÀÇ Á¾·ù ¹× ¹èÀ§¼ö¿¡ µû¸¥ À̿°áÇÕÁ¤µµ
°áÇÕ ¹èÀ§¼ö À̿°áÇÕÁ¤µµ
Si-O 4 0.3294
Al-O 4 0.5575
Al-O 6 0.7050
Fe(III)i-O 6 0.6567
Fe(II)-O 6 0.7828
Mg-O 6 0.8332
K-O 6 0.9432
Na-O 6 0.9370
Ca-O 6 0.8663
K-O 12 0.9686
Na-O 12 0.9666
Ca-O 12 0.8754
H-O 1 0.2522

    ¿ì¸®´Â ±Ô»ê¿° ±¤¹°ÀÇ ±¸Á¶ ±âº» ´ÜÀ§ÀÎ Si-O »ç¸éü¸¦ +4°¡ÀÇ Si¿Í -2°¡ÀÇ O°¡ °áÇÕÇÏ¿© ¸¸µé¾ú´Ù´Â ¸»À» µè´Â´Ù. ÀÌ ¸»Àº ¸Â´Â ¸»ÀÌ´Ù. À§ ¸î °¡ ÇÏ´Â °ÍÀº ¹Ù·Î ¿øÀÚ°¡ ÀüÀÚ¼ö (valence electron number)¸¦ ÀǹÌÇÏ´Â °ÍÀÌ´Ù. ±×·¯³ª, À̸¦ +4°¡ÀÇ Si ¾çÀ̿°ú -2°¡ÀÇ O À½ÀÌ¿ÂÀÌ ÀÌ¿Â °áÇÕÇÏ¿© ¸¸µé¾ú´Ù°í Çϸé Ʋ¸° °ÍÀÌ´Ù. À§ Ç¥ 4-2-2ÀÌ À̿°áÇÕÁ¤µµ °è»ê °á°ú¸¦ º¸¸é, »ç¸éü¿¡¼­ÀÇ Si-O °áÇÕÀÇ ÀÌ¿Â °áÇÕ Á¤µµ´Â °Ü¿ì 33% ¹Û¿¡ µÇÁö ¾Ê´Â°ÍÀ» ¾Ë ¼ö ÀÖ´Ù. ¿ÀÈ÷·Á ÀÌ °áÇÕÀº °øÀ¯°áÇÕ ¼º°ÝÀÌ 67%³ª µÇ, Â÷¶ó¸® °øÀ¯°áÇÕ¿¡ °¡±õ´Ù°í ÇÒ ¼ö ÀÖÀ» °ÍÀÌ´Ù. ¶Ç ÇÑ °¡Áö À§ °è»ê¿¡¼­ Àç¹Ì ÀÖ´Â °ÍÀº ÈçÈ÷ ÀüÇÏ ±ÕÇüÀ» ¸ÂÃß±â À§ÇØ Ä¡È¯ÇÏ´Â ¿ø¼Òµé¿¡ °üÇÑ °ÍÀÌ´Ù. ÀÌ ¿ø¼ÒµéÀº K, Na, Ca µîÀε¥, ±Ô»ê¿° ±¤¹° ³»¿¡¼­ ´ë°³ 6-12ÀÇ ¹èÀ§¼ö¸¦ °®´Â´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ ¿ø¼ÒµéÀÇ À̿°áÇÕÁ¤µµ´Â ´ëºÎºÐ 90%³Ñ¾î, ¿ì¸®°¡ À̵éÀÇ °áÇÕÀ» ÀÌ¿Â °áÇÕÀ̶ó ºÎ¸£´Â °ÍÀÌ Å©°Ô Ʋ¸®Áö ¾ÊÀ½À» ¾Ë ¼ö ÀÖ´Ù.

4-5. Á¤Ãâ¼ø¼­¿Í dzȭ¿¡ ´ëÇÑ ÀúÇ×µµ¿¡ °è¼Ó

Â÷·Ê | Á¦ 1Àå | Á¦ 2Àå | Á¦ 3Àå | Á¦ 4Àå | Á¦ 5Àå | Á¦ 6Àå | Á¦ 7Àå | Á¦ 8Àå