유기화학은 전기화학, 생화학 등 다양한 분야에서 사용되는 화학의 꽃으로 블로그에 꼭 남겨두고 싶었기에 저번 학기에 배운 지식을 바탕으로 작성해 보려고 한다.
교재는 有机化学（第二版）清华大学出版社이다.
https://www.xuetangx.com/course/THU07031000429?channel=i.area.manual_search
위 링크를 통하면 같은 교재를 사용한 칭화대학 Tsinghua University의 교수님이자 교재의 저자가
설명하는 무료 온라인 MOOC 수업을 수강할 수 있다.
Carbon 탄소는 유기화학에서 핵심 원자로 2s²2p² 이다.
고로 4개의 valence electron을 가지고 있고 4개의 covalent bond를 생성할 수 있다.
Covalent Bond
공유결합은 유기화학에서 아주 중요한 핵심 역할을 한다.
여기서 octect rule이라는 것이 있는데 이는 8개의 전자가 있을때 안정적인 구조를 나타낸다는 말이다.
그리고 valence-bond theory에 대한 이야기도 나오는데
이는 공유 결합 형성을 위한 이론으로 각 원자의 오비탈이 서로 겹쳐서 공유 결합을 이루는 것을 말한다.
여기서 σ결합 (시그마 결합) 이라는 개념이 나오는데
시그마 결합은 두 오비탈의 축이 같은 직선상에 있는 상태에서 한곳에서만 서로 겹쳐진 결과물이다.
그리고 π결합 (파이 결합)이라는 개념도 나온다.
이는 오비탈이 두 곳에서 동시에 겹쳐지고 두 축이 같은 직선상에 있지 않은 상태에서 측면으로 겹쳐서 두 곳에서 결합을 이루게 되는 결합을 뜻한다.
여기서 조금 헷갈리고 어려운 개념이 나온다.
오비탈의 혼성화인 hybridized이다.
이는 결합에 참여하기 위해 기존의 오비탈이 합성되어 새로운 오비탈을 형성하는 것이다.
오비탈 혼성화에 대해서 추가적인 설명을 해보려고 한다.
sp³ 혼성화는 3개의 p 오비탈과 1개의 s 오비탈이 혼성화를 통해 4개의 sp³오비탈이 형성되는 것이다.
여기서 4개는 모두 동등한 에너지 준위의 결합이 형성된다.
sp²혼성화는 2개의 p 오비탈과 1개의 s 오비탈이 혼성화를 통해 3개의 sp²오비탈이 형성되는 것이며
여기서도 3개의 오비탈은 동등한 에너지 준위를 가지고 있다.
sp 혼성화는 1개의 p 오비탈과 1개의 s 오비탈이 혼성화를 통해 2개의 sp오비탈을 형성하는 것이다.
여기서도 2개의 오비탈은 동등한 에너지 준위를 가지고 있다.
다음으로는 molecular-orbital theory이다.
이는 두 개의 분자 궤도의 에너지 합이 원래 분자궤도 에너지의 합과 동일하다는 이론이다.
즉, 원래 에너지의 합 > 두 개의 합 인 경우에는 bonding orbital
두 개의 합 > 원래 에너지의 합 인 경우에는 antibonding orbital 이라고 한다.
다음으로는 유기화학에서 중요하게 여겨지는 변수에 대한 이야기 이다.
bond length는 결합 거리로, 결합의 길이가 짧을수록 적은 에너지로 결합을 끊을 수 있다.
bond angle은 결합 각으로 분자와의 공간으로 주변 원자에게 큰 영향을 준다.
electronegativity는 전기음성도와 dipole moment 쌍극자 모먼트는 굉장히 중요한 개념이다.
전기음성도는 서로 다른 원자들 간의 공유결합에 있어 전자쌍을 끌어당기는 정도로 H C N O F Cl Br 정도만 알아두면 좋다.
쌍극자 모멘트는 반대되는 두 전하로 이루어진 계의 극성을 나타내는 물리량이다.
Acid and Base
산과 염기 또한 유기화학에서 아주 중요한 개념이다.
그리고 굉장히 헷갈린다.
Bronsted의 Acid 산은 H+를 내놓을 수 있는 물질, Base 염기는 H+를 받아드릴 수 있는 물질이다.
H+가 이동함에 따라 산과 염기가 되는 물질을 짝산과 짝염기라고 부른다.
다음으로 Lewis의 Acid 산은 전자쌍을 받는 물질, Base는 전자쌍을 주는 물질이다.
여기까지가 유기화학의 가장 기본적인 개념이다.