과산화수소(H₂O₂)에서 **산소-산소 결합(O–O 결합)**이 약한 이유는 여러 전자적·구조적 요인 때문이에요.
하나씩 살펴보면 다음과 같습니다 👇
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🔬 1. O–O 결합 자체의 본질적 약함
산소 원자는 전기음성도가 매우 커서(3.44), 서로 전자를 강하게 끌어당깁니다.
그런데 두 개의 전기음성도가 큰 원자가 직접 결합하면, 공유된 전자쌍이 양쪽으로 강하게 끌려가서 결합 전자밀도가 줄어듭니다.
즉, 결합에 기여하는 전자밀도가 낮아 결합 에너지가 약해지는 것이에요.
→ 실제로 O–O 단일 결합 에너지는 약 146 kJ/mol,
반면 C–C 단일 결합은 약 348 kJ/mol로 훨씬 강합니다.
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⚡ 2. 비공유전자쌍 간의 반발
각 산소 원자는 비공유 전자쌍(lone pair)을 2개 가지고 있어요.
과산화수소에서는 O–O 결합 양쪽에 비공유전자쌍이 근접해 있으므로 강한 전자 반발이 발생합니다.
이 반발 때문에 O–O 결합이 더 길어지고, 더 약해지는 결과를 낳습니다.
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💧 3. H–O–O–H 구조의 비틀림(torsion)
과산화수소는 평면 구조가 아니고, 약 111°의 비틀린(non-planar) 구조를 가집니다.
이 비틀림은 비공유전자쌍 반발을 줄이기 위한 것이지만, 동시에 **σ-결합의 궤도 중첩(overlap)**을 방해합니다.
결과적으로 σ(O–O) 결합이 약화됩니다.
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☣️ 4. O–O 결합의 불안정성 (자기산화·환원 성향)
산소 원자는 산화수가 다양하게 변할 수 있는 원소예요 (–2, –1, 0 등).
과산화수소의 O–O 결합은 **한쪽이 산화되면서(–1 → 0), 다른 쪽이 환원(–1 → –2)**될 수 있어요.
이런 내부 산화·환원 반응이 쉽게 일어나므로 O–O 결합이 본질적으로 불안정합니다.
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📉 정리 표
원인 설명 결과
전기음성도 두 산소가 전자를 강하게 끌어당겨 결합 전자밀도 감소 결합 약화
비공유전자쌍 반발 전자 구름이 서로 밀어냄 결합길이 증가, 결합에너지 감소
비틀린 구조 σ궤도 중첩 저하 결합력 감소
산화·환원 가능성 자기분해 경향 존재 열적·화학적 불안정
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“전기음성도가 큰 산소끼리 결합하면서 비공유전자쌍 간 반발과 궤도 비틀림이 생겨 결합이 약하다”
라고 정리할 수 있습니다 💡
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원하신다면 이걸 그림(전자 배치와 구조 각도 중심)으로 시각화해드릴 수도 있어요.
그림으로 볼래요?
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