도구스학업·수학

분자 구조 예측기 (VSEPR)

결합 원자 수와 고립 전자쌍 수로 분자 모양과 결합각을 예측합니다. 전자쌍 배열과 분자 모양을 구분해 보여 줍니다.

이중·삼중 결합도 하나로 셉니다.

AX₂E₂ · 입체수 4

굽은형

전자쌍은 사면체로 놓이고, 고립 전자쌍 2개 자리를 빼면 굽은형이 됩니다. 예: H₂O · H₂S · OF₂

입체수 (X + E)4
표기AX₂E₂
전자쌍 배열사면체
분자 모양굽은형
이상 결합각109.5°
실제 결합각104.5° (H₂O)
극성극성
예시 분자H₂O · H₂S · OF₂
전자쌍 배열과 분자 모양은 다릅니다. 물은 전자쌍 넷이 사면체로 놓이지만 두 자리가 고립 전자쌍이라 보이는 모양은 굽은형입니다. 모양을 말할 때는 원자만 세고 고립 전자쌍은 세지 않습니다 — 이 둘을 섞는 것이 가장 흔한 실수입니다.
고립 전자쌍이 결합각을 좁힙니다. 고립 전자쌍은 원자핵 하나에만 묶여 있어 더 퍼져 있고 그만큼 세게 밉니다. 그래서 사면체의 이상각 109.5°가 암모니아에서 107°, 물에서 104.5°로 줄어듭니다 — 고립 전자쌍이 하나 늘 때마다 2~3°씩 좁아지는 셈입니다.

고립 전자쌍 세기 (단일 결합만)

고립 전자쌍 E2쌍 — (6 − 0 − 2) ÷ 2
위 칸에 넣으면X = 2, E = 2

단일 결합만 있을 때만 맞습니다. 이중·삼중 결합이 있으면 이 식이 어긋납니다 — SO₂ 는 이 식으로 2가 나오지만 실제 고립 전자쌍은 하나입니다. 다중 결합이 있으면 루이스 구조를 직접 그려서 세세요.

전체 구조표

표기분자 모양실제 각
AX₂직선형 · 직선180°

CO₂ · BeCl₂ · HCN

AX₃평면 삼각형 · 평면 삼각120°

BF₃ · SO₃ · CO₃²⁻

AX₂E굽은형 · 평면 삼각약 119° (SO₂)

SO₂ · O₃ · NO₂⁻

AX₄정사면체 · 사면체109.5°

CH₄ · CCl₄ · NH₄⁺

AX₃E삼각뿔형 · 사면체107° (NH₃)

NH₃ · PCl₃ · H₃O⁺

AX₂E₂굽은형 · 사면체104.5° (H₂O)

H₂O · H₂S · OF₂

AX₅삼각쌍뿔형 · 삼각쌍뿔120° / 90°

PCl₅ · PF₅

AX₄E시소형 · 삼각쌍뿔약 102° / 87° (SF₄)

SF₄ · SeF₄

AX₃E₂T자형 · 삼각쌍뿔약 87.5° (ClF₃)

ClF₃ · BrF₃

AX₂E₃직선형 · 삼각쌍뿔180°

XeF₂ · I₃⁻

AX₆정팔면체 · 팔면체90°

SF₆ · PF₆⁻

AX₅E사각뿔형 · 팔면체약 85° (BrF₅)

BrF₅ · IF₅

AX₄E₂평면 사각형 · 팔면체90°

XeF₄ · ICl₄⁻

AX₃E₃T자형 · 팔면체약 90°

드물다

삼각쌍뿔에서는 고립 전자쌍이 적도 자리에 먼저 들어갑니다. 축 자리는 90°로 가까운 이웃이 셋인데 적도 자리는 둘뿐이라 덜 밀리기 때문입니다. SF₄가 삼각뿔이나 평면사각형이 아니라 시소형이 되는 이유이고, ClF₃가 T자형이 되는 이유도 같습니다.
CO₂는 무극성인데 H₂O는 극성입니다. 결합은 둘 다 극성인데 모양이 갈랐습니다. CO₂는 직선이라 양쪽 극성이 정확히 상쇄되지만, 물은 굽어 있어 상쇄되지 않고 한쪽 방향이 남습니다. XeF₂(직선)와 XeF₄(평면 사각형)도 고립 전자쌍이 있는데도 대칭이라 무극성입니다 — 고립 전자쌍이 있으면 무조건 극성이라고 외우면 틀립니다.

계산 방법

  1. 1중심 원자에 결합한 원자 수와 고립 전자쌍 수를 넣습니다.
  2. 2전자쌍 배열과 분자 모양, 결합각, 극성이 나옵니다.
  3. 3고립 전자쌍 수를 모르면 아래 보조 계산으로 구할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

중심 원자 둘레의 전자쌍끼리 서로 밀어내므로 가장 멀리 떨어지는 배열을 잡는다는 이론입니다. 결합 원자 수와 고립 전자쌍 수만 세면 모양이 정해지며, 원자 하나하나의 성질을 몰라도 됩니다.

전자쌍 배열은 고립 전자쌍까지 포함한 배치이고, 분자 모양은 원자만 보고 말합니다. 물은 전자쌍이 사면체로 놓이지만 두 자리가 고립 전자쌍이라 모양은 굽은형입니다. 이 둘을 섞는 것이 가장 흔한 실수입니다.

사면체의 이상각은 109.5°인데 고립 전자쌍 두 쌍이 결합 전자쌍보다 세게 밀어 좁혀 놓기 때문입니다. 고립 전자쌍은 원자핵 하나에만 묶여 있어 더 퍼져 있습니다. 고립 전자쌍이 하나인 암모니아는 107°로 그 중간입니다.

하나로 셉니다. 이중·삼중 결합도 방향이 하나뿐이라 배열에 미치는 영향이 단일 결합과 같습니다. 다만 전자가 많아 조금 더 세게 밀기 때문에 결합각이 살짝 넓어집니다.

아닙니다. XeF₂는 직선, XeF₄는 평면 사각형이라 고립 전자쌍이 있어도 대칭이어서 무극성입니다. 반대로 CO₂는 결합이 극성인데도 직선이라 상쇄되어 무극성입니다. 결합의 극성과 모양을 함께 봐야 합니다.

입체수 5의 삼각쌍뿔에서 고립 전자쌍이 적도 자리에 먼저 들어가기 때문입니다. 축 자리는 90°로 가까운 이웃이 셋인데 적도 자리는 둘뿐이라 덜 밀립니다. 같은 이유로 ClF₃가 T자형이 됩니다.

알아두면 좋은 점

  • 결합각은 대표 예시 분자에서 실측된 값입니다. 같은 표기라도 원소에 따라 조금씩 다릅니다.
  • 극성 판정은 결합한 원자가 모두 같다고 볼 때입니다.
  • 입체수 7 이상(IF₇ 등)은 VSEPR로 잘 설명되지 않아 다루지 않습니다.

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마지막 검증: 2026년 8월 29일 · 결과는 참고용 추정치입니다.