메테인의 결합각을 정확히 구해보자 | 메탄은 가스가 어울리는데 메테인은 왠지 게에스라고 해야할 것 같아

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루이스 전자점식과 전자쌍 반발원리에 따르면 메테인(CH4) 분자는 탄소 원자를 중심으로 네 개의 수소 원자가 정사면체를 이룹니다.

그리고 책에서 메테인의 결합각은 109.5도라고 배우죠. 왜 그런지 알아보면

 

 

중심의 탄소원자를 기준으로 각 원자들 사이의 힘을 벡터로 두었을 때 벡터의 합은 평형을 이루고 각 벡터의 크기는 같으므로 두 벡터가 이루는 각의 크기를 θ로 두고 내적공식을 응용하면 cosθ=-1/3임을 얻을 수 있습니다. 따라서 둔각인 이 각을 재거나 코사인의 역함수를 이용하면 정확한 θ의 값을 찾을 수 있습니다.

arccos(-1/3)을 구해보자

 

 

참 쉽죠?

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결합각(結合角, bond angle)은 화학 결합의 각도로, 분자기하의 주요 구성 요소입니다. 결합각은 분자 내의 원자의 크기나 배향, 혼성 오비탈에 따라 다릅니다. 벤트 규칙에 따르면 결합각에 따라 혼성 오비탈에 얼마나 많은 특정 오비탈이 기여하였는지를 알 수 있습니다.

 

메테인은 탄소 하나에 수소 4개가 붙어 있는 가장 간단한 탄소 화합물로, 상온에서 무색 무취의 가연성 가스입니다. 자연 상태에서는 유기물이 물속에서 부패 또는 발효될 때 생기기 쉬워 늪지대의 바닥에서 주로 발생하는데, 생물체에 의해 만들어지는 가스라는 이유로 바이오가스라고 불리기도 하며, 천연가스의 주 성분이기도 합니다.