동핵 이원자 분자나 이온을 고르면 이 분자 오비탈 다이어그램 생성기가 양쪽 원자 오비탈과 그 사이의 결합·반결합 분자 오비탈을 그리고, 올바른 에너지 순서로 전자를 채웁니다. 결합 차수와 자성은 매번 정확하게 나옵니다.
결합 차수: 3
반자성 - 모든 전자가 짝을 이룹니다
분자 오비탈 이론은 단순한 전자점식으로는 답이 나오지 않는 지점에서 진가를 드러냅니다. 아래 네 사례는 위 도구와 같은 분자 오비탈 다이어그램 생성기로 그린 것으로, 일반화학·무기화학 수업에서 계속 반복되는 대표 예시입니다.
N2는 σ2s, 축퇴된 π2p 한 쌍, σ2p까지 결합성 오비탈을 모두 채우고 반결합성 오비탈은 하나도 건드리지 않습니다. 결합 차수는 정확히 3으로, 교과서에서 늘 그리던 질소 삼중 결합과 일치하고 전자가 전부 짝을 이루어 N2는 반자성입니다.
루이스 구조식으로 O2를 그리면 전자가 모두 짝을 이룬 것처럼 보이지만, 액체 산소는 자석에 뚜렷이 끌립니다. 이 다이어그램이 이유를 보여줍니다. 마지막 두 전자가 훈트 규칙에 따라 에너지가 같은 두 π*2p 반결합성 오비탈에 스핀을 나란히 하여 하나씩 들어가면서 홀전자 두 개가 남고, O2는 결합 차수 2의 상자성 분자가 됩니다.
헬륨 원자 두 개를 결합시키면 결합성 σ1s 오비탈을 채우는 전자 수만큼 반결합성 σ1s* 오비탈도 채워집니다. 결합 차수는 정확히 0이 되는데, 이는 분자를 이루어도 순 안정화가 없다는 뜻이며 상온·상압에서 헬륨이 He2 분자가 아니라 낱원자로 존재하는 이유입니다.
O2에 전자를 하나씩 더하면 갈 곳은 반결합성 π*2p 오비탈뿐입니다. 결합 차수는 O2가 2, 초과산화물 이온 O2⁻는 1.5로 낮아지고, 두 π* 오비탈이 모두 채워지는 과산화물 이온 O2²⁻는 1까지 떨어집니다. 산소-산소 결합은 단계마다 측정 가능할 만큼 약해지고 길어지며, 세 다이어그램을 나란히 두면 그 흐름이 한눈에 보입니다.
Li2부터 N2까지는 s-p 혼성이 σ2p를 π2p보다 위로 밀어 올리고, O2와 F2에서는 그 혼성이 약해져 σ2p가 다시 π2p 아래로 내려갑니다. 이 도구는 2주기 모든 분자에 하나의 고정된 순서를 적용하는 대신 정확한 경계에서 오비탈 순서를 바꿉니다. 단순한 다이어그램이 B2와 O2에서 가장 잘 틀리는 지점이 바로 여기입니다.
전자가 축퇴된 π2p나 π*2p 쌍에 도달하면 이 분자 오비탈 다이어그램 생성기는 짝을 이루기 전에 먼저 두 오비탈에 스핀을 나란히 한 전자를 하나씩 넣습니다. 원자의 p 오비탈에 적용하는 것과 같은 규칙을 분자 오비탈에도 정확히 적용한 것입니다.
모든 다이어그램에 내장된 계산은 결합성·반결합성 오비탈의 최종 전자 수를 읽어 수치로 된 결합 차수와 상자성·반자성 여부를 함께 보여주므로 직접 전자를 셀 필요가 없습니다.
전자 하나를 얻거나 잃으면 마지막으로 채워지는 오비탈이 바뀌고, 그 전자 하나만으로 결합 차수가 0.5 단위로 달라질 수 있습니다. 이 도구는 중성 분자와 함께 N2⁺, O2⁻, O2²⁻도 다루므로 이온화 관련 질문에도 다이어그램으로 답할 수 있습니다.
루이스 구조식은 두 원자 사이에 결합이 몇 개인지, 비공유 전자쌍이 어디 있는지는 알려주지만 모든 결합을 똑같이 취급해 결합이 실제로 얼마나 강한지는 말해주지 못합니다. 분자 오비탈 이론은 대신 두 원자의 원자 오비탈을 합쳐 새로운 분자 오비탈 집합을 만듭니다. 일부는 원래보다 에너지가 낮고(결합성), 일부는 높으며(반결합성), 전자는 원자 오비탈을 채우던 것과 같은 규칙으로 채워집니다. 에너지가 낮은 순서로, 짝을 이루기 전에 오비탈마다 먼저 하나씩, 오비탈 하나에 최대 둘까지입니다.
이 구조에서 전자점식으로는 얻을 수 없는 두 값이 나옵니다. 하나는 결합 차수로, (결합성 전자 수 - 반결합성 전자 수) ÷ 2로 계산되어 정수에 갇히지 않고 결합 세기를 나타냅니다. 다른 하나는 자성으로, 홀전자가 하나라도 남는지에 따라 곧바로 결정됩니다. 산소가 교과서적인 예입니다. 루이스 구조식은 전자가 완벽히 짝지어진 것처럼 보이지만, 분자 오비탈 에너지 다이어그램은 두 전자가 에너지가 같은 별도의 반결합성 오비탈에 나뉘어 들어가는 모습을 보여주며, 이 어긋남이 액체 산소가 자석에 붙는 이유입니다.
대신 적용 범위는 한정됩니다. 수업에서 다루는 대부분의 분자 오비탈 처리와 마찬가지로 이 생성기도 두 원자가 에너지가 같은 원자 오비탈을 제공하는 동핵 이원자 분자만 다룹니다. 이핵 분자는 에너지가 다른 원자 오비탈을 서로 다른 비중으로 섞고, 이원자를 넘어서는 분자는 완전한 분자 대칭성 분석이 필요합니다. 전체적인 기하 구조와 형식 전하가 필요하면 루이스 구조식을, 질문의 핵심이 결합 차수나 자성이면 분자 오비탈 다이어그램을 선택하세요.
아래 모든 다이어그램은 이 도구가 화면에서 쓰는 것과 같은 결정론적 규칙에서 나오므로 미리보기와 다운로드가 항상 일치합니다.
1주기의 H2·He2, 2주기의 Li2부터 F2까지, 그리고 N2⁺, O2⁻, O2²⁻ 같은 대표 이온까지 검증된 목록에서 고릅니다.
이 도구는 에너지 순서대로 전자를 배치하며 파울리 배타 원리와 훈트 규칙을 자동으로 적용합니다. 축퇴된 π 오비탈 쌍은 짝을 이루기 전에 먼저 하나씩 채워집니다.
다이어그램 옆에 (결합성 전자 수 - 반결합성 전자 수) ÷ 2로 구한 결합 차수와, 홀전자 유무에 따른 상자성·반자성 판정이 함께 표시됩니다.
보고서나 발표 자료에는 벡터 SVG를, 공유에는 PNG를 내보낼 수 있습니다. 두 형식 모두 화면에 그려진 것과 완전히 같습니다.
두 모델 모두 같은 분자를 설명하지만 답할 수 있는 질문이 다릅니다. 아래 표로 어느 쪽을 써야 할지 판단하세요.
전자는 분자 전체에 속한다
전자는 특정 원자나 결합에 속한다
일반화학·무기화학에서 결합 단원을 배우는 학생과 조교가 가장 많이 묻는 질문입니다.
결합과 구조 단원을 통째로 다루려면 이 분자 오비탈 다이어그램 생성기와 함께 쓸 수업용 생성기들입니다.
분자 선택기는 이 페이지 맨 위에 있습니다. 종을 바꾸고 결합 차수를 비교하며, 다음 질문이 생길 때마다 이 분자 오비탈 다이어그램 생성기에서 새 SVG나 PNG를 바로 내려받으세요.
