분자 오비탈(MO) 다이어그램 생성기
O₂, N₂, CO, HF처럼 분자 이름만 넣으면 그 분자의 에너지 준위 도표가 나옵니다. 양쪽에 원자 오비탈, 가운데에는 그 분자가 실제로 갖는 순서대로 놓인 σ·π 분자 오비탈, 쌓음 원리와 훈트 규칙에 따라 채운 전자, 그리고 결합 차수까지. 아래에서 O₂의 라벨 버전과 빈칸 버전을 무료로 바로 볼 수도 있습니다.
또는 예시로 시작하기
라벨이 달린 O₂ 분자 오비탈 다이어그램 (정답지)
두 산소 원자의 2s·2p 오비탈, 순서대로 놓인 모든 σ·π 분자 오비탈, 12개의 원자가 전자, 결합 차수 2, 그리고 O₂를 상자기성으로 만드는 홀전자 π* 2개까지 담았습니다. 정답지로 인쇄하거나 복습용 자료로 나눠 주세요.
라벨을 채우는 빈칸 분자 오비탈 다이어그램
같은 O₂ 그림에서 전자 화살표는 그대로 두고 라벨 자리를 모두 빈 답 선으로 바꾼 버전입니다. 학생이 각 오비탈의 이름을 쓰고 결합 차수와 자성을 구합니다.
분자 오비탈 다이어그램이란?
분자 오비탈(MO) 다이어그램은 분자의 에너지 준위 도표입니다. 양쪽 바깥 열에 각 원자의 원자 오비탈을, 가운데에 그것들이 결합해 만든 분자 오비탈을 놓고(결합성 σ·π는 아래, 반결합성 σ*·π*는 위) 전자를 아래 준위부터 채웁니다. 전자를 세면 결합 차수 = (결합성 − 반결합성) / 2가 나오고, 홀전자가 있으면 그 분자는 상자기성입니다.
핵심 정리
- σ2p와 π2p의 순서는 N₂와 O₂ 사이에서 뒤바뀝니다. Li₂부터 N₂까지는 s-p 혼합 때문에 σ2p가 두 π2p보다 위로 밀려 올라가고, O₂와 F₂에서는 2s와 2p의 에너지 차가 커서 σ2p가 π2p 아래에 남습니다. O₂를 N₂의 순서로 그리는 것이 가장 흔한 실수입니다.
- 결합 차수 = (결합성 전자 수 − 반결합성 전자 수) / 2. N₂는 결합성 8개, 반결합성 2개의 원자가 전자로 결합 차수 3, O₂는 8개와 4개로 2, He₂는 2개와 2개로 0이어서 분자로 존재하지 않습니다.
- O₂가 자석에 끌리는 이유를 MO 이론이 설명합니다. 마지막 두 전자가 훈트 규칙에 따라 에너지가 같은 두 π*2p 오비탈에 하나씩 들어가 홀전자로 남기 때문입니다. 자기 저울로 측정되지만 루이스 구조에는 드러나지 않습니다.
- 들어간 오비탈 수만큼 분자 오비탈이 생깁니다. 1s 오비탈 두 개에서 σ1s와 σ*1s, 2p 오비탈 세 개짜리 두 묶음에서 σ2p, π2p 두 개, π*2p 두 개, σ*2p가 생깁니다. 여섯 개가 들어가 여섯 개가 나옵니다.
- 이핵 이원자 분자에서는 양쪽 열의 높이가 어긋납니다. CO, NO, HF에서는 전기 음성도가 큰 원자의 오비탈이 더 아래에 있고, 결합성 오비탈은 에너지상 그 원자 쪽에 더 가깝습니다. 원자가 전자가 11개인 NO의 결합 차수는 (8 − 3) / 2 = 2.5입니다.
분자 오비탈 다이어그램 생성기는 어떻게 작동하나요?
분자 지정하기
분자나 이온의 이름과 얼마나 자세히 그릴지 알려 주세요. 전자를 모두 채운 O₂, 간단한 H₂, N₂와 O₂ 나란히 등. 한 문장이면 충분합니다.
스타일 선택하기
기본은 깔끔한 플랫 교과서 스타일입니다. 흰 배경에 오비탈 가로선, 점선 상관선, 반쪽 화살표 전자. 잉크 선화, 3D 등 다른 마감도 적용할 수 있습니다.
다듬고 내보내기
결과물이 워크스페이스에 열리며, 부분 다시 그리기, 캔버스에서 라벨 직접 수정, 업스케일, 고해상도 내보내기가 가능합니다.
2주기 동핵 이원자 분자의 MO 다이어그램
Li₂부터 Ne₂까지 모든 동핵 이원자 분자의 원자가 전자 수, 오비탈 순서, 결합 차수, 자성을 OpenStax Chemistry 2e에 따라 정리했습니다. 어떤 다이어그램이든 가장 먼저 확인할 열은 오비탈 순서입니다.
| 분자 | 원자가 전자 수 | 2p 오비탈의 순서 | 결합 차수 | 자성 |
|---|---|---|---|---|
| Li₂ | 2 | π2p가 σ2p보다 아래 (s-p 혼합) | 1 | 반자성 |
| Be₂ | 4 | π2p가 σ2p보다 아래 (s-p 혼합) | 0 (생성되지 않음) | — |
| B₂ | 6 | π2p가 σ2p보다 아래 (s-p 혼합) | 1 | 상자기성, 홀전자 π 2개 |
| C₂ | 8 | π2p가 σ2p보다 아래 (s-p 혼합) | 2 | 반자성 |
| N₂ | 10 | π2p가 σ2p보다 아래 (s-p 혼합) | 3 | 반자성 |
| O₂ | 12 | σ2p가 π2p보다 아래 | 2 | 상자기성, 홀전자 π* 2개 |
| F₂ | 14 | σ2p가 π2p보다 아래 | 1 | 반자성 |
| Ne₂ | 16 | σ2p가 π2p보다 아래 | 0 (생성되지 않음) | — |
바뀌는 것은 2p 오비탈의 순서뿐입니다. 모든 분자에서 σ2s와 σ*2s가 맨 아래, σ*2p가 맨 위에 있고, 차이는 σ2p가 두 π2p보다 위에 있는지(Li₂~N₂) 아래에 있는지(O₂~Ne₂)입니다. 분자 이름을 지정하면 그 분자의 순서대로 그려집니다.
결합성 오비탈과 반결합성 오비탈의 차이
결합성 오비탈(σ, π)은 두 원자핵 사이의 전자 밀도를 높이고 원래의 원자 오비탈보다 에너지가 낮습니다. 반결합성 오비탈(σ*, π*)은 원자핵 사이에 마디면이 있고 에너지가 높습니다. 결합성 오비탈의 전자는 원자들을 붙잡아 두고, 반결합성 오비탈의 전자는 그 효과의 일부를 상쇄합니다.
| 결합성 오비탈 | 반결합성 오비탈 | |
|---|---|---|
| 기호 | σ, π | σ*, π* (별표가 반결합성을 뜻함) |
| 에너지 | 원래 원자 오비탈보다 낮음 | 원래 원자 오비탈보다 높음 |
| 원자핵 사이 전자 밀도 | 높아짐: 파동이 보강됨 | 마디면에서 0: 파동이 상쇄됨 |
| 결합에 미치는 영향 | 전자 하나당 결합 차수 ½ 증가 | 전자 하나당 결합 차수 ½ 감소 |
| 다이어그램에서의 위치 | 원자 오비탈 선보다 아래 | 원자 오비탈 선보다 위 |
| O₂에서는 | σ2s, σ2p, π2p 두 개: 전자 8개 | σ*2s, π*2p 두 개: 전자 4개, σ*2p는 비어 있음 |
먼저 반쪽 화살표를 확인하세요. 쌍을 이룬 전자는 서로 반대 방향이고, 에너지가 같은 오비탈에는 쌍을 이루기 전에 하나씩 들어가며(훈트 규칙), 한 선에는 전자가 최대 두 개입니다. O₂의 π* 전자 두 개를 쌍으로 그린 것이 가장 먼저 찾아야 할 실수입니다.
분자 오비탈 다이어그램은 어디에 쓰이나요?
분자 오비탈 다이어그램은 주로 대학 일반화학과 무기화학 수업(과제, 시험 대비, 강의 슬라이드)과 결합·분광학·재료 분야의 연구 발표에 쓰입니다. 바뀌는 것은 분자입니다. 처음에는 H₂와 He₂, 다음은 2주기 이원자 분자와 CO, 유기화학과 재료화학에서는 프런티어 오비탈이 중심이 됩니다.
대학 일반화학
1학년 일반화학에서 다루는 H₂, He₂, 2주기 이원자 분자의 MO 다이어그램. 전자를 채운 그림에서 결합 차수와 자성을 바로 읽어 냅니다.
무기화학
CO, NO, HF 같은 이핵 이원자 분자. 전기 음성도가 큰 원자의 오비탈이 아래에 오는 원리가 금속 카보닐 착물과 리간드장 이론의 바탕이 됩니다.
시험 대비
N₂와 O₂를 나란히 놓고 오비탈 순서가 바뀌는 것(이 단원에서 가장 많이 묻는 내용)을 보여 주며 결합 차수와 홀전자까지 적은 한 장짜리 정리.
연구·교육용 그림
광화학, 유기 전자소자, 촉매 분야의 발표와 논문에 쓰는 HOMO·LUMO 에너지 도표. 두 준위의 간격이 분자가 흡수하는 빛을 결정합니다.
분자 오비탈 다이어그램에 관해 자주 묻는 질문
라벨이 달린 분자 오비탈 다이어그램에는 무엇이 들어가야 하나요?
양쪽 바깥 열에 각 원자의 원자 오비탈, 가운데에 이름을 단 모든 분자 오비탈(σ2s, σ*2s, σ2p, π2p, π*2p, σ*2p), 이를 잇는 점선, 반쪽 화살표로 그린 전자, 위쪽을 향한 에너지 축입니다. 대부분의 수업에서는 결합 차수와 상자기성·반자성 여부도 적도록 합니다.
학생들이 채우는 빈칸 분자 오비탈 다이어그램을 받을 수 있나요?
받을 수 있습니다. 이 페이지의 O₂ 빈칸 버전을 무료로 보거나, 원하는 분자를 빈 준위와 라벨 대신 답 선을 넣어 요청하세요. 라벨 버전이 그대로 정답지가 되므로 두 장을 한 쌍으로 인쇄할 수 있습니다.
O₂는 왜 상자기성인가요?
마지막 두 원자가 전자가 두 π*2p 오비탈에 하나씩, 홀전자로 들어가기 때문입니다. 두 오비탈의 에너지가 같아서 훈트 규칙에 따라 쌍을 이루기 전에 하나씩 채워집니다. 루이스 구조는 O₂의 전자를 모두 쌍으로 그려 액체 산소가 자석에 붙는 이유를 설명하지 못하지만, MO 다이어그램은 설명합니다.
N₂와 O₂의 오비탈 순서가 다른 이유는 무엇인가요?
s-p 혼합 때문입니다. Li₂부터 N₂까지는 2s와 2p의 에너지가 가까워 두 σ 조합이 섞이고, 그 결과 σ2p가 두 π2p보다 위로 올라갑니다. O₂와 F₂에서는 2s와 2p의 에너지 차가 커서 혼합이 순서를 바꿀 만큼 강하지 않고, σ2p는 π2p 아래에 남습니다.
MO 다이어그램에서 결합 차수는 어떻게 구하나요?
결합성 오비탈과 반결합성 오비탈의 전자를 각각 세어 뺀 다음 2로 나눕니다. O₂라면 결합성 8개(σ2s, σ2p, π2p 두 개)에서 반결합성 4개(σ*2s, π*2p 두 개)를 빼 (8 − 4) / 2 = 2로, 루이스 구조의 이중 결합과 같습니다. He₂나 Ne₂처럼 결합 차수가 0이면 분자가 생성되지 않습니다.
CO나 HF 같은 이핵 이원자 분자의 MO 다이어그램은 어떻게 그리나요?
전기 음성도가 큰 원자의 오비탈을 그 원자의 열에 더 낮게 그립니다. CO에서는 산소의 2s·2p가 탄소보다 아래에 있고, 원자가 전자 10개(N₂와 같은 수)로 결합 차수는 3입니다. HF에서는 수소의 1s가 플루오린의 2p 오비탈 하나와 σ·σ* 쌍을 이루고, 플루오린의 2s와 나머지 2p 두 개는 비결합성으로 남아 결합 차수는 1입니다.
MO 다이어그램과 루이스 구조는 어떻게 다른가요?
루이스 구조는 결합을 두 원자가 공유한 전자쌍으로 그리고, MO 다이어그램은 전자를 분자 전체에 퍼진 오비탈에 에너지 순으로 배치합니다. 결합 차수는 대개 같지만, O₂의 홀전자나 NO의 2.5 같은 분수 결합 차수는 MO 다이어그램만 보여 줍니다. 루이스 구조는 이 사이트의 루이스 구조 생성기로 그릴 수 있습니다.
분자 오비탈 다이어그램과 오비탈 전자 배치도는 같은 것인가요?
다릅니다. 오비탈 전자 배치도는 원자 하나의 전자 배치를, 분자 오비탈 다이어그램은 두 원자의 오비탈이 합쳐지는 모습을 나타냅니다. 전자 배치도는 1s, 2s, 2p 등을 상자나 선으로 그리고 각각 화살표를 최대 두 개 넣습니다. MO 다이어그램은 그것을 양쪽에 하나씩 두고 가운데에 분자 오비탈을 그립니다. 둘 다 요청해서 만들 수 있습니다.
원자가 세 개 이상인 분자도 MO 다이어그램을 만들 수 있나요?
정성적인 도표로는 가능합니다. 벤젠의 π 전자계, 물의 분자 오비탈, HOMO-LUMO 간격 등입니다. 준위는 계산값이 아니라 교과서의 순서대로 그려집니다. 양자화학 계산 값이 있다면 요청에 적어 주세요. 그 숫자에 맞춰 그립니다.
일반 AI 이미지 생성기와 무엇이 다른가요?
주제에 대한 지시가 내장되어 있습니다. 모든 이미지는 교과서의 표현(에너지는 위쪽, O₂와 F₂에서는 σ2p가 π2p 아래이고 Li₂~N₂에서는 위, 에너지가 같은 오비탈은 하나씩 채운 뒤 쌍을 이룸, 각 오비탈을 σ, σ*, π, π*로 정확히 표기)을 따르도록 지시받습니다. 인쇄 전에 수업 내용과 맞는지 확인하세요. 캔버스에서 어떤 라벨이든 그 자리에서 고칠 수 있습니다.
생성한 다이어그램을 수업이나 논문에 사용할 수 있나요?
사용할 수 있습니다. 생성한 그림은 여러분의 것입니다. 학습지, 발표 자료, 유인물, 학위 논문, 투고 논문에 쓸 수 있습니다. 모델에 따라 최대 4K 고해상도 래스터로 내보냅니다.
생성 후에 라벨을 수정할 수 있나요?
있습니다. 결과는 다이어그램의 라벨을 인식하는 캔버스 작업 공간에서 열립니다. 글자를 고치거나 번역하고, 선을 옮기고, 일부를 다시 그리거나 색을 바꾸는 일을 전체를 다시 만들지 않고 할 수 있습니다.
더 살펴보기
다른 다이어그램 도구와, 그 배경을 설명한 가이드.
