Lewis electron-dot diagram
noble gas 처럼 s2p6 configuration을 만족할 경우, 즉 valence electron이 8개 일 경우 특별히 안정하다고 가정. (Octet rule)
Resonance
어떤 atom이 multiple bonds로 연결되어 있는지 할당하는 것은 사실 임의적이다. 따라서 여러 방식이 존재할 수 있는데, 이럴 경우 모든 경우를 그려서 각 경우가 resonance 하고 있다고 생각함.
예) CO32-, NO3-, SO3
한 molecule이 여러개의 isoelectronic resonance 구조를 가지고 있다면 electron이 넓은 공간을 차지할 수 있으므로 전체적인 electronic energy는 감소하게 된다. 마치 particle in a box 에서 box의 사이즈가 커지면 에너지가 낮아지는 것 처럼.
Formal charge
Lewis 구조에서 charge를 assign 하는 방식으로, 실제 charge와는 다르다. 하지만 resonance structures 중에서 bonding을 assign 하는데 도움을 줄 수 있다.
Formal charge = (# of valence e- in a free atom) - (Total # of electron for that atom)
= (# of valence e- in a free atom) - (# of unshared e-) - (# of bonds)
Resonance 구조 중에서 어떤 구조가 안정한 지 판단하는 기준은,
1) minimize formal charges
2) place negative formal charges on more electronegative elements
3) smaller separation of charges
예) SCN1-
Oxidation state 는 covalent bond의 모든 electron을 more electronegative element로 할당한다는 점에서 formal charge와 다르다.
Expanded shell
octet rule을 만족시키면서 electronic structure를 그릴 수 없을 때, 분자의 central atom에 electron을 증가시킴. 당연히 이때 central atom은 d orbital을 가져야 하므로, 최소 3rd period element여야 한다.
예) ClF3, SF6
어떤 molecule들은 octet rule을 만족시킬 수 있더라도, formal charge를 고려했을 때, expanded shell이 더 나은 구조를 가지는 경우도 있다.
예) SNF3, SO2Cl2, XeO3, SO42-, SO32-