억울하게 비난 받았던 원자의 삼각관계
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억울하게 비난 받았던 원자의 삼각관계
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두 개 원자 사이에 삼자가 뛰어 든다는 이론 박대 받아

세 번째 원자가 화학 결합에 참여할 수도 있다는 아이디어는   
 
   
  ⓒ 뉴스타운  
 
 너무 불쾌하여 처음 제안되었을 때 수십 년간의 맹렬한 상호 비난을 유발시켰다.
 
화학 결합이란 두 원자 간의 결합이다. 하지만 가끔은 세 번째 원자가 침실에 뛰어든다는 아이디어가 처음 제안되었을 때는 너무나 불쾌해서 수십 년간의 맹렬한 상호 비난을 유발시켰다.
 
모든 것은 1940년대에 시작되었다. 음(陰)으로 대전된 그룹들을 교체하는 것을 포함하는 유기 분자의 어떤 반응을 설명하려는 시도였다. 

 
그러한 그룹 하나가 떨어져 나가면 남아 있는 분자들은 카르보카티온(carbocation, 탄소 양이온)이 되는데, 그렇게 되면 이온 하나가 양으로 대전된 탄소 원자를 포함하게 되는 것이다. 당연히 이를 교체할 그룹은 양으로 대전된 원자, 즉, 같은 장소에 달라붙어야 한다.
 
일부 화학자들, 특히 LA의 캘리포니아 대학 샘 윈스타인 같은 화학자는 깜짝 놀랄 설명을 옹호했다. 카르보카티온에서 양전하가 세 개의 탄소 원자로 된 삼각 배열 사이에 스며든다고 설명한 것이다(위 그림). 이러한 “비(非) 고전적” 결합 구조는 교체 그룹으로 하여금 하나 이상의 장소에 도킹(dock)할 수 있도록 한다. 일시적으로, 그리고 다소 이단적으로 탄소 원자들 중의 하나에 보통처럼 넷이 아니라 다섯 파트너를 허용한다.
 
미국의 화학자 허버트 브라운은 1979년 붕소 화합물 연구로 노벨상을 수상했는데, 이러한 제안에 특히나 격분하였다. 1961년 그는 실험 유기 화학 영역에서는 관례적인 ‘동일한 조심스러움, 동일한 건전한 실험적 바탕’이 부족하다고 하여 비(非) 고전적 이온에 대한 아이디어를 묵살하면서 자신이 말하는 “거룩한 전쟁”을 펼쳤다.
 
실험 결과를 해석할 확실한 방법의 부재 속에서, 이 논쟁은 이십 년간 지속되었는데, 결국 1980년대 초가 되어서야 식식대면서 멈춰 서게 되었다. 

 
그때쯤에야 허버트 브라운을 제외한 대부분의 화학자들이 비(非) 고전적 결합이 실재한다고 받아들였다. 그리고 나중에 밝혀진 일이지만, 윈스타인이나 브라운 어느 쪽도 충분히 철저하지는 않았다. 윈스타인과 브라운 양쪽 다 헝가리에서 망명한 젊은 화학자 조지 올라(George Olah)가 상대적으로 수명이 긴 카르보카티온을 분리했다는 주장이 잘못되었다고 말했다. 

 
이것은 또 다른 “일어날 수 없는 화학 반응”이라고 그들이 주장했는데, 왜냐하면 카르보카티온은 너무나 불안정하기 때문이다. 그러나 핵자기 공명 분광학을 이용하여 올라(Olah)는 자신이 옳았다는 것과 세 개의 원자로 된 비(非) 고전적 결합이 정말로 존재함을 밝혔다.
 
올라(Olah)는 카르보카티온에 관한 연구로 결국 1994년에 노벨상을 수상했다.
  
 출처 : 뉴 사이언티스트(New Scientist) 2012년 1월 23일자(현지시각) 기사
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