사중 결합

사중 결합()는 8개의 전자를 포함하는 두 원자 사이의 화학 결합의 일종이다. 이 결합은 보다 익숙한 이중 결합과 삼중 결합의 연장이다. 안정적인 사중 결합은 d-구역의 중간에 있는 레늄, 텅스텐, 테크네튬, 몰리브덴 그리고 크롬과 같은 전이 금속 사이에서 가장 흔하다. 일반적으로, 사중 결합을 할 수 있는 리간드는 π-받개가 아니라 π-주개이다.

역사 
아세트산 크로뮴(II), Cr2(μ-O2CCH3)4(H2O)2은 사중 결합을 포함한 최초의 합성 화합물이다. 1844년 Eugène-Melchior Péligot에 의해 사중 결합이 설명되었지만, 독특한 결합으로 인해 한 세기가 넘도록 인정받지 못했다.

사중 결합을 가진 화합물에 대한 최초의 결정학 연구는 소련 화학자들에 의해 의 염에 대하여 이루어졌다. 매우 짧은 Re–Re 결합 길이가 주목받았다. 이렇게 짧은 길이(염의 반자성)은 Re–Re 결합을 나타냈다. 그러나 이 연구원들은 음이온을 Re(II), 즉 의 유도체로 잘못 공식화했다.

머지 않아 그 후에, F. 알버트 코튼과 C.B. 해리스가 포타슘 옥타클로로다이레네이트, K2[Re2Cl8]·2H2O의 결정 구조를 보고했다. 이 구조적 분석은 이전의 정의들이 잘못되었다는 것을 보여준다. 코튼과 해리스는 사중 결합을 분명히 나타내는 결합에 대한 분자 궤도 근거를 공식화했다. 이 화합물의 레늄–레늄 결합 길이는 224 pm에 불과하다. 분자궤도함수 이론에서는 결합을 σ2π4δ2와 한 개의 시그마 결합, 두 개의 파이 결합 그리고 한 개의 델타 결합으로 기술한다.

구조와 결합 

[Re2Cl8]2− 이온은 왼쪽과 같이 가려진 형태(eclipsed conformation)이다. 델타 결합 오비탈은 각 레늄 원자의 d 오비탈의 중첩으로 형성되며, Re-Re 축에 직각이고 Re-Cl 결합 사이에 있다. d 오비탈은 Re-Cl 결합을 따라 향하며, 염소 리간드 오비탈과의 상호작용으로 안정화된다. 또, Re-Re 결합에 기여하지 않는다. 이와 대조적으로, 두 개의 전자를 더 갖는 [Os2Cl8]2− 이온(σ2π4δ2δ*2)은 Os-Os 삼중 결합과 엇갈린 형태를 갖는다.

전이 금속 원자 사이에 사중 결합을 갖는 다른 많은 화합물들은 F. 알버트 코튼과 그의 동료들에 의해 종종 설명되었다. 전자수가 같은 다이레늄 화합물은 염 K4[Mo2Cl8] (포타슘 옥타클로로다이몰리브데이트)이다. 사중 결합을 갖는 다이텅스텐 화합물의 예에는 다이텅스텐 테트라(hpp)가 있다.

전형 원소의 원자 사이의 사중 결합은 알려져 있지 않다.

같이 보기 
 공유 결합
 결합 차수

각주

참고 문헌 

화학 결합