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title: "분자 오비탈 도표: 결합 차수, 자기적 성질, s–p 혼합 | MolDraw 블로그"
url: https://www.moldraw.com/ko/blog/molecular-orbital-diagram-guide.html
description: "H2부터 Ne2, CO, NO, CN−까지 MO 도표를 그리고 읽는 법: s–p 혼합에 따른 오비탈 순서, 훈트 규칙, 결합 차수, 상자성, HOMO와 LUMO를 풀이 예제와 시험 팁으로 정리했습니다."
lang: ko
publisher: Scidart Academy
generated: 2026-10-26
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# 분자 오비탈 도표 완전 정리: 결합 차수, 자기적 성질, s–p 혼합 규칙

게시: 2026년 10월 19일 · 작성자: Scidart Academy · 읽는 시간: 약 7분

![O2의 분자 오비탈 도표: 양쪽에 2s와 2p 원자 오비탈, 가운데에 시그마와 파이 분자 오비탈, 파이 별 오비탈에 홀전자 두 개](https://www.moldraw.com/blog/thumbs/molecular-orbital-diagram-guide.webp)

O₂는 π*2p에 홀전자가 두 개 있어 상자성이며 결합 차수는 2입니다.

**짧은 답:** 분자 오비탈(MO) 도표는 원자 오비탈이 결합 오비탈과 반결합 오비탈로 합쳐지는 모습을 보여 줍니다. 훈트 규칙에 따라 아래부터 오비탈을 채운 뒤 **결합 차수 = (결합 전자 − 반결합 전자) / 2**를 쓰세요. O₂는 결합 차수 2에 홀전자 2개(상자성), N₂는 결합 차수 3에 반자성입니다. 전자가 14개 이하이면 π2p가 σ2p보다 아래에 있습니다. 무료 [MO 도표 생성기](https://www.moldraw.com/ko/tools/free-chem-tools/molecular-orbital-diagram-generator.html)는 H₂부터 Ne₂까지의 모든 이원자 분자와 CO, NO, CN⁻, HF를 그려 줍니다.

## 핵심 용어 한눈에 보기

| 분자 오비탈(MO) | 원자 오비탈이 합쳐져 만들어지며 분자 전체에 퍼져 있는 오비탈. |
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| 결합 MO | 원자 오비탈보다 에너지가 낮습니다. 전자 밀도가 핵 사이에 있습니다. 표기: σ, π. |
| 반결합 MO | 에너지가 더 높고 핵 사이에 마디가 있습니다. 표기: σ*, π*. |
| 결합 차수 | (결합 전자 − 반결합 전자) / 2. 결합 차수가 0이면 안정한 결합이 없습니다. |
| 상자성 | 홀전자가 하나 이상 있어 자기장 쪽으로 끌려갑니다. O₂가 대표적인 예입니다. |
| 반자성 | 모든 전자가 쌍을 이룹니다. 자기장에서 약하게 밀려납니다. N₂와 F₂가 예입니다. |
| HOMO와 LUMO | 가장 높은 점유 MO와 가장 낮은 비점유 MO. 반만 채워진 HOMO는 SOMO라고 합니다. |

## MO 도표를 그리는 규칙

1. **전자 수를 셉니다.** 원자 번호를 더하고, 양이온이면 전하만큼 빼고 음이온이면 더합니다. O₂는 16, O₂⁺는 15, O₂²⁻는 18입니다.
2. **오비탈 순서를 고릅니다.** 전자가 14개 이하(Li₂~N₂, CO, CN⁻, NO⁺)이면 σ2s, σ*2s, π2p, σ2p, π*2p, σ*2p를, 14개 초과(O₂, F₂, Ne₂, NO, O₂⁻)이면 σ2s, σ*2s, σ2p, π2p, π*2p, σ*2p를 씁니다.
3. **아래부터 채웁니다.** 각 오비탈에는 스핀이 반대인 전자가 2개까지 들어갑니다(파울리 원리).
4. **훈트 규칙을 적용합니다.** 축퇴된 π 또는 π* 쌍에서는 쌍을 짓기 전에 각 오비탈에 전자를 하나씩 넣습니다.
5. **결과를 읽습니다.** 결합 차수는 공식으로, 자기적 성질은 홀전자로, HOMO와 LUMO는 채워진 맨 위에서 읽습니다.

### 질소 다음에 순서가 바뀌는 이유

순서가 바뀌는 원인은 **s–p 혼합**입니다. B, C, N에서는 2s와 2p의 에너지가 가깝습니다. σ2s와 σ2p 오비탈은 대칭이 같아서 서로 상호작용하며 σ2p를 π2p 위로 밀어 올립니다. 산소부터는 2s–2p 간격이 커서(O는 약 16 eV, F는 약 21 eV) 혼합이 약해지고 σ2p가 π2p 아래로 내려갑니다.

s–p 혼합이 있는 N₂(전자 14개): π2p가 σ2p보다 아래에 있습니다. 결합 차수 3, 반자성.

s–p 혼합이 없는 O₂(전자 16개): σ2p가 π2p보다 아래에 있습니다. π*2p의 두 전자가 쌍을 이루지 않으므로 O₂는 결합 차수 2인 상자성입니다.

## MO 도표 생성기 단계별 사용법

1. [분자 오비탈 도표 생성기](https://www.moldraw.com/ko/tools/free-chem-tools/molecular-orbital-diagram-generator.html)를 엽니다.
2. **분자 또는 이온**에 화학종을 입력합니다. 예: `O2`, `N2+`, `O2 2-`, `NO`, `CO`, `CN-`. 또는 **원자 1**, **원자 2**, **전하**를 고릅니다.
3. 또는 **B₂**, **C₂**, **O₂⁻**, **HF** 같은 예제 버튼을 누릅니다.
4. **오비탈 순서**는 **자동 (14전자 규칙)**으로 두세요. 이 규칙이 왜 중요한지 보려면 **s–p 혼합 없음**으로 바꾸고 B₂가 반자성이 되는 것을 확인하세요.
5. 결과 표에서 결합 차수, MO 전자 배치, HOMO, LUMO, 자기적 성질을 읽습니다.
6. **SVG 다운로드**나 **PNG 다운로드**를 눌러 도표를 저장합니다.

## 풀이 예제

### 1. 산소, O₂

전자 16개: KK σ2s² σ*2s² σ2p² π2p⁴ π*2p². 결합 전자 = 10(σ1s² 포함), 반결합 전자 = 6. 결합 차수 = (10 − 6)/2 = **2**. 두 π* 전자는 평행한 스핀으로 서로 다른 오비탈에 있으므로 O₂는 **홀전자 2개**를 가진 상자성입니다. 액체 산소는 자석의 두 극 사이에 달라붙지만 액체 질소는 그렇지 않습니다.

### 2. 질소, N₂

전자 14개: KK σ2s² σ*2s² π2p⁴ σ2p². 결합 차수 = (10 − 4)/2 = **3**. 모든 전자가 쌍을 이루므로 N₂는 반자성입니다. HOMO는 σ2p, LUMO는 π*2p입니다. 삼중 결합은 945 kJ/mol이라는 높은 결합 에너지를 설명해 줍니다.

### 3. B₂와 C₂

B₂는 전자 10개: KK σ2s² σ*2s² π2p¹ π2p¹. 결합 차수 **1**, 홀전자 2개, **상자성**. C₂는 전자 12개: KK σ2s² σ*2s² π2p⁴. 결합 차수 **2**, **반자성**. 실제로 측정된 B₂의 상자성은 가벼운 원소에서 π2p가 σ2p보다 아래에 있다는 실험적 증거입니다.

### 4. 산소 계열

O₂⁺(15 e)는 π* 전자 하나를 잃습니다: 결합 차수 2.5, 결합 길이 112 pm. 초과산화 이온 O₂⁻(17 e): 결합 차수 1.5, 133 pm. 과산화 이온 O₂²⁻(18 e): 결합 차수 1, 149 pm, 반자성. 반결합 전자가 많을수록 결합이 길고 약해집니다.

### 5. NO와 NO⁺

NO는 전자 15개로 π*2p에 전자가 하나 있습니다: 결합 차수 **2.5**, 상자성. 그 전자를 떼어 내면 N₂와 등전자인 NO⁺(14 e)가 됩니다: 결합 차수 3, 반자성이며 결합 길이가 115 pm에서 106 pm으로 짧아집니다.

### 6. CO와 HF (이핵 분자)

CO는 N₂처럼 전자가 14개입니다: 결합 차수 3, 반자성. 산소의 전기 음성도가 더 크므로 산소의 원자 오비탈이 더 낮게 놓입니다. HOMO(σ2p, 3σ라고도 함)는 주로 탄소의 비공유 전자쌍이며, 그래서 CO는 탄소 쪽으로 금속에 결합합니다. HF에서는 H 1s가 F 2p 오비탈 하나와만 겹칩니다. 나머지 F 오비탈은 비결합성이므로 HF의 결합 차수는 1입니다.

## 요약 표

| 화학종 | 전자 수 | 원자가 전자 배치 | 결합 차수 | 자기적 성질 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| H₂ | 2 | σ1s² | 1 | 반자성 |
| He₂⁺ | 3 | σ1s² σ*1s¹ | 0.5 | 상자성 (1) |
| Li₂ | 6 | σ2s² | 1 | 반자성 |
| Be₂ | 8 | σ2s² σ*2s² | 0 | 불안정 |
| B₂ | 10 | σ2s² σ*2s² π2p² | 1 | 상자성 (2) |
| C₂ | 12 | σ2s² σ*2s² π2p⁴ | 2 | 반자성 |
| N₂, CO, CN⁻, NO⁺ | 14 | σ2s² σ*2s² π2p⁴ σ2p² | 3 | 반자성 |
| NO, O₂⁺ | 15 | … σ2p² π2p⁴ π*2p¹ | 2.5 | 상자성 (1) |
| O₂ | 16 | σ2s² σ*2s² σ2p² π2p⁴ π*2p² | 2 | 상자성 (2) |
| O₂⁻ | 17 | … π*2p³ | 1.5 | 상자성 (1) |
| F₂, O₂²⁻ | 18 | … π*2p⁴ | 1 | 반자성 |
| Ne₂ | 20 | … π*2p⁴ σ*2p² | 0 | 불안정 |

## 흔한 실수

- B₂, C₂, N₂에 O₂의 순서를 쓰는 것. 그러면 B₂와 C₂의 자기적 성질이 틀리게 나옵니다.
- π*에서 전자를 너무 일찍 쌍 짓는 것. 그러면 O₂가 반자성처럼 보이는데, 이는 틀립니다.
- 이온의 전자 수를 바꾸는 것을 잊는 것.
- 공식의 한쪽에서는 내부 전자를 세고 다른 쪽에서는 세지 않는 것. 모든 전자를 세든 원자가 전자만 세든, 결합과 반결합에 같은 방식을 쓰세요.
- 홀수 전자 화학종만 상자성이라고 생각하는 것. O₂(16)와 B₂(10)는 짝수이지만 상자성입니다.

## 시험 팁

- **시험 대비:** 2주기 이원자 분자의 결합 차수를 전체 전자 수로 외우는 요령을 익히세요. 10이면 1, 12이면 2, 14이면 3, 15이면 2.5, 16이면 2, 17이면 1.5, 18이면 1, 20이면 0입니다. 홀수는 항상 상자성입니다. 짝수 중에서는 10(B₂)과 16(O₂, NO⁻)도 상자성입니다.
- **시험 대비:** 결합 길이 순위는 결합 차수 순위를 뒤집으면 됩니다: O₂²⁻ > O₂⁻ > O₂ > O₂⁺.
- **AP 화학:** MO 이론은 루이스 구조가 설명하지 못하는 것을 설명합니다. O₂는 루이스 구조에서 모든 전자가 쌍을 이루는데도 상자성입니다.
- **A-level 및 IB:** σ 결합과 π 결합을 정면 겹침과 측면 겹침으로 정의하고, π 결합이 σ 결합보다 약한 이유를 설명할 수 있어야 합니다.
- **대학:** 동핵 이원자 분자에는 g와 u 표기(σg, σu*, πu, πg*)를 쓰고, MO 도표를 광전자 스펙트럼 및 금속 카보닐에서 CO의 역결합과 연결해 보세요.

[MO 도표 생성기](https://www.moldraw.com/ko/tools/free-chem-tools/molecular-orbital-diagram-generator.html)로 어떤 답이든 몇 초 만에 확인하고, 노트용으로 도표를 다운로드하세요.

## 질문과 답변

### 분자 오비탈 도표란 무엇인가요?

두 원자의 원자 오비탈을 양옆에, 그것들이 만드는 분자 오비탈을 가운데에 나타낸 에너지 도표입니다. 전자는 화살표로 그리며, 도표에서 결합 차수, 자기적 성질, HOMO, LUMO를 알 수 있습니다.

### MO 도표에서 결합 차수는 어떻게 계산하나요?

결합 차수 = (결합 오비탈의 전자 수 − 반결합 오비탈의 전자 수) / 2. O₂는 (10 − 6)/2 = 2, N₂는 (10 − 4)/2 = 3입니다.

### O₂는 왜 상자성인가요?

마지막 두 전자가 축퇴된 두 π*2p 오비탈에 평행한 스핀으로 하나씩 들어갑니다(훈트 규칙). 홀전자 두 개 때문에 O₂는 상자성입니다.

### σ2p가 π2p보다 아래에 오는 경우는 언제인가요?

O₂, F₂, Ne₂ 등 전자가 14개보다 많은 화학종입니다. Li₂부터 N₂까지, 그리고 전자가 14개 이하인 화학종에서는 s–p 혼합 때문에 σ2p가 π2p 위로 올라갑니다.

### 결합 차수가 3인 이원자 분자는 무엇인가요?

N₂, CO, CN⁻, NO⁺입니다. 모두 전자가 14개이고 전자 배치가 KK σ2s² σ*2s² π2p⁴ σ2p²입니다.

### He₂는 왜 존재하지 않나요?

He₂는 결합 전자 2개와 반결합 전자 2개를 가지므로 결합 차수가 0입니다. 알짜 결합이 없습니다. He₂⁺는 결합 차수가 0.5이며 실제로 존재합니다.

### B₂는 상자성인가요, 반자성인가요?

B₂는 각 π2p 오비탈에 하나씩 홀전자 2개를 가진 상자성입니다. 이는 π2p가 σ2p보다 아래에 있을 때만 성립하므로, B₂는 s–p 혼합의 증거입니다.

## 관련 도구

[분자 오비탈 도표 생성기](https://www.moldraw.com/ko/tools/free-chem-tools/molecular-orbital-diagram-generator.html) [결정장 갈라짐 도표](https://www.moldraw.com/ko/tools/free-chem-tools/crystal-field-splitting-diagram.html) [동위 원소 패턴 계산기](https://www.moldraw.com/ko/tools/free-chem-tools/isotope-pattern-calculator.html) [전자 배치 계산기](https://www.moldraw.com/ko/tools/free-chem-tools/electron-configuration-calculator.html) [루이스 구조 생성기](https://www.moldraw.com/ko/tools/free-chem-tools/lewis-structure-generator.html) [VSEPR 구조 계산기](https://www.moldraw.com/ko/tools/free-chem-tools/vsepr-molecular-geometry-calculator.html) [점군 판별기](https://www.moldraw.com/ko/tools/free-chem-tools/point-group-finder.html)

## 관련 가이드

[결정장 이론 가이드](https://www.moldraw.com/ko/blog/crystal-field-theory-splitting-guide.html) [동위원소 패턴 가이드](https://www.moldraw.com/ko/blog/isotope-pattern-mass-spec-guide.html) [3D 점군](https://www.moldraw.com/ko/blog/symmetry-plugin-point-groups-3d.html) [MolDraw에서 비공유 전자쌍 추가하는 방법](https://www.moldraw.com/ko/blog/how-to-add-lone-pair-in-moldraw.html) [무료 화학 도구 및 계산기](https://www.moldraw.com/ko/blog/free-chemistry-tools-and-calculators.html) [MolDraw 무료 화학 도구 전체](https://www.moldraw.com/ko/blog/moldraw-all-free-chemistry-tools-guide.html)

최종 업데이트: 2026년 10월 19일