路易斯结构和形式电荷

路易斯结构是原子间化学键的简化表示。以乙烯为例，其中两个碳原子各有四个价电子，周围有四个氢原子，每个氢原子有一个价电子。因此，乙烯共有十二个价电子。

两个碳原子需要24个电子以满足八隅体结构，四个氢原子需要满足双电子结构。因此，原子之间必须共享12个电子。由于仅有12个电子可用，所有电子都必须作为成键电子，才能使所有原子达到稳定的电子构型。

有时，多原子结构中的原子不表现出标准数量的价电子。在这种情况下，该异常原子会带有非零的形式电荷 F。形式电荷等于中性原子的价电子数减去该原子上的化学键数和未共享电子数。

例如，在铵离子中，每个氢原子在其电中性状态下有一个价电子，并通过单键成键，因此其形式电荷为零。

这使得氮原子只有四个价电子，而不是通常的五个价电子。由于缺少一个电子，氮原子带有+1的形式电荷。因此，铵离子的整体电荷为+1。

稳定的构型通常会最小化形式电荷。对于某些较大的元素，八隅体规则可以扩展，通过共享超过八个电子，以达到形式电荷更少的构型。

例如，三氧化硫中的硫原子可以与周围的氧原子形成单键和双键。然而，双键排列更受青睐，因为它能降低原子上的整体形式电荷。

八隅体规则的其他例外包括含硼化合物，这类化合物的目标是形成六个共用电子而非八个，因为达到八电子结构会引入形式电荷。