유기화학 강의

개요

• 초점: 유기 화합물 (탄소 원자를 포함한 화합물)
• 탄소는 일반적으로 4개의 결합을 형성함
• 다른 원소가 형성하는 결합을 아는 것의 중요성:
  • 수소: 1개의 결합
  • 베릴륨: 2개의 결합
  • 붕소: 3개의 결합
  • 질소: 3개의 결합
  • 산소: 2개의 결합
  • 할로겐 (플루오린, 염소, 브롬, 요오드): 보통 1개의 결합

루이스 구조 그리기

• 예: 물 (H₂O)
  • 산소는 2개의 결합을 형성하고, 수소는 1개의 결합을 형성함
  • 루이스 구조: H—O—H (산소에 2개의 비공유 전자쌍)
  • 수소 결합: 특수한 유형의 공유 결합

극성 및 비극성 결합

• 극성 결합:
  • 전기음성도 차이 ≥ 0.5
  • 예: 탄소-플루오린 결합
  • 정의: 전자가 불평등하게 공유되는 결합
• 비극성 결합:
  • 전기음성도 차이 < 0.5
  • 예: 탄소-수소 결합
  • 정의: 전자가 평등하게 공유되는 결합
• 공유 결합의 유형:
  • 비극성: 전자의 평등한 공유
  • 극성: 전자의 불평등한 공유
  • 특수 극성 결합: 수소 결합

이온 결합

• 정의: 전자가 공유되지 않고 전달됨
• 예: NaCl
  • 나트륨 (Na) 는 전자를 잃음 -> Na⁺ (양이온)가 됨
  • 염소 (Cl)는 전자를 얻음 -> Cl⁻ (음이온)가 됨
  • 이온 결합: 이온 간의 정전기적 힘

알케인, 알켄 및 알카인

• 알케인: 포화 탄화수소 (단일 결합만 존재)
  • 일반식: CnH2n+2
  • 명명 예:
    • 메테인 (CH₄)
    • 에테인 (C₂H₆)
    • 프로페인 (C₃H₈)
• 알켄: 최소 하나의 이중 결합을 가진 탄화수소
  • 예: 에텐 (C₂H₄)
• 알카인: 최소 하나의 삼중 결합을 가진 탄화수소
  • 예: 에틴 (C₂H₂)

결합 길이와 강도

• 결합 길이:
  • 단일 결합 > 이중 결합 > 삼중 결합
• 결합 강도:
  • 시그마 결합: 파이 결합보다 강함
  • 단일 결합: 가장 약함, 삼중 결합: 가장 강함

혼성화

• 빠른 방법: 탄소 주위의 원자/비공유 전자쌍을 세기
  • SP³: 4개의 그룹
  • SP²: 3개의 그룹
  • SP: 2개의 그룹
• 예: CH₄ (SP³ 혼성화됨)

시그마 및 파이 결합

• 시그마 결합: 단일 결합 (모든 단일 결합은 시그마 결합임)
• 파이 결합: 이중 결합 또는 삼중 결합의 일부
• 이중 결합: 1 시그마 + 1 파이 결합
• 삼중 결합: 1 시그마 + 2 파이 결합

결합 차수

• 단일 결합: 결합 차수 = 1
• 이중 결합: 결합 차수 = 2
• 삼중 결합: 결합 차수 = 3

형식 전하 계산

• 공식: 형식 전하 = 원자가 전자 - (결합 + 비공유 전자쌍)
• 예:
  • HSO₄⁻의 황: 형식 전하 = 6 - (1 결합 + 6 비공유 전자쌍) = -1
  • NH₄⁺의 질소: 형식 전하 = 5 - (4 결합) = +1

작용기 및 루이스 구조

• 알코올 (에탄올): CH₃CH₂OH
• 알데하이드 (에탄알): CH₃CHO
• 에터 (디메틸 에터): CH₃OCH₃
• 케톤 (프로판온): CH₃COCH₃
• 에스터 (메틸 에탄산): CH₃COOCH₃
• 카복실산 (펜탄산): CH₃(CH₂)₃COOH

도전 과제 및 추가 개념

• 복잡한 구조 확장 및 그리기 연습
• 화합물의 작용기를 인식하고 이름 붙이기
• 정확한 결합 길이 및 혼성화 확인