[변리사 화학 기출] 11. 배위화학 (이성질체, 착화합물, 리간드, 결정장 에너지)

1. 이성질체

• 6자리 리간드  =>  정팔면체 구조 23
• 4자리 리간드  =>  정사면체 32 or 평면사각형 1112

• 정사면체 => 기하이성질체 없음 / 광학이성질체 없음

< 4자리 리간드 >

	cis 구조	trans 구조	광학이성질체
M A2 B2 평면 사각형	1	1	0
M A2 B2 정사면체	0	0	0
M (en) A2 평면사각형	0	0	0

 

< 6자리 리간드 >

	cis 구조	trans 구조	광학이성질체
M A3 B3 정팔면체	1	1	0
M A2 B4 정팔면체	1	1	0
M A2 B2 C2 정팔면체	1 (All-)	4 (A- / B- / C- / All-)	1 cis : (All-)
M A2 B2 C D 정팔면체	2 (All-, All-)	4 (A- / B- / CD- / All-)	2 cis : (All-, All-)

 

< en 한개 >

	cis 구조	trans 구조	광학이성질체
M (en) A3 B 정팔면체	1	1	0
M (en) A2 B2 정팔면체	1 (All-)	2 (A- / B-)	1 cis : (All-)
M (en) A2 B C 정팔면체	0	4 (A-/BA-/BC-/CA-)	2 trans : (BA- / CA-)

 

< en 여러개 >

	cis 구조	trans 구조	광학이성질체
M (en)2 A2 정팔면체	1	1	1 cis
M (en)3 정팔면체	0	0	2
M (gly)3 정팔면체	2 (fac, mer)		2 (fac, mer)

 

• cis / trans / fer / mer 구조 => 기하 이성질체
  • A-cis : 두 A가 서로 옆에 (90도)
  • B-cis : 두 B가 서로 옆에 (90도)
  • All-cis : 두 A가 서로 옆에 (90도) & 두 B도 서로 옆에 (90도)
    
    
  • A-trans : 두 A가 서로 반대편 (180도)
  • B-trans : 두 B가 서로 반대편 (180도)
  • All-trans : 두 A / 두 B / 두 C가 서로 반대편 (180도)
• xyz축 하나라도 대칭 있으면 => 광학이성질체 없다
  
  • 보통 All-cis 이면 광학이성질체 있다.

 

2. 결정장 갈라짐

• 약한장 리간드 = high 스핀 = Δ 작다 = 긴 파장의 빛 흡수    ex. Cl, I
• 강한장 리간드 = low 스핀 = Δ 크다 = 짧은 파장의 빛 흡수   ex. CN
• 두 자리 리간드 = 연속된 자리 2개 차지하는 리간드 
  • (약한장)  I ¯ < Br¯ < F¯ < OH¯ <  (중간) H₂O < NH₃ < en < CO < CN¯  (강한장)

팔면체 구조 23	사면체 구조 32	평면 사각형 구조 1112	선형 구조 2
리간드 6개	리간드 4개	리간드 4개
ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ	ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ	ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ ㅡ	ㅡ ㅡ
축 위로 공격	축 사이로 공격	xy축으로 공격	z축으로 공격

 

 

21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
Sc	Ti	V	Cr	Mn	Fe	Co	Ni	Cu	Zn
스칸듐	티타늄	바나듐	크로뮴	망간	철	코발트	니켈	구리	아연
[Ar] 4s2 3d1	[Ar] 4s2 3d2	[Ar] 4s2 3d3	[Ar] 4s1 3d5	[Ar] 4s2 3d5	[Ar] 4s2 3d6	[Ar] 4s2 3d7	[Ar] 4s2 3d8	[Ar] 4s1 3d10	[Ar] 4s2 3d10

• 스티바크 망철코니구아 (볼드는 예외성)
• +2가 양이온은 4s의 전자가 나가서 d오비탈의 전자 수는 동일하다
• ※ 중심금속은 리간드에게 주어야 하는 전자 개수로 몇 가인지 파악할 수 있다. => 산화수 개념
  이때 전자가 채워질 때는 4s -> 3d 순서 이지만  /  전자를 뺏길 때에도 4s 먼저 나간다는 점을 주의!
• 산화수 구하기
  H : +1  /  O : -2  / Cl : -1
• 결정장 안정화 에너지 = Σ (전자개수 × 에너지)  로 구한다    (2:3 을 기억하기)
• $x^2-y^2$, $z^2$ 오비탈은 면심을 향한다
• $xy, yz, xz$ 오비탈은 축 사이(모서리)를 향한다