Formalladungen

Einige Moleküle oder polyatomare Ionen können durch mehrere Lewis-Strukturen dargestellt werden, aber wie kann man entscheiden, welche davon die dominierende Struktur ist? Durch Berechnung der formalen Ladungen der Atome kann die der tatsächlichen Struktur des Moleküls am ähnlichsten Lewis-Struktur bestimmt werden. Jedem Atom wird eine hypothetische Ladung zugeordnet, die als formale Ladung bezeichnet wird.

Dies wäre die Ladung des Atoms, wenn alle anderen Atome im Molekül dieselbe Elektronegativität hätten. Es wird angenommen, dass jedes Bindungselektron zu gleichen Teilen von den beiden Atomen geteilt wird. Betrachten Sie Chlorwasserstoff.

Um die formale Ladung auf jedem Atom zu bestimmen, addieren Sie zunächst die Anzahl der nicht-bindenden Elektronen zur Hälfte der bindenden Elektronen und subtrahieren dann den erhaltenen Wert von der Anzahl der Valenzelektronen. Die Summe aller formalen Ladungen in einem Molekül oder Ion ist gleich der Nettoladung des Moleküls oder Ions. Zum Beispiel kann Distickstoffmonoxid durch drei mögliche Lewis-Strukturen dargestellt werden eine mit zwei Doppelbindungen, eine mit einer Dreifachbindung zwischen den Stickstoffatomen und eine mit einer Dreifachbindung zwischen dem Stickstoff und dem Sauerstoff-die alle die Oktett-Regel erfüllen.

Die beste Lewis-Struktur wird durch formale Ladungsberechnungen ermittelt. Stickstoff hat fünf Valenzelektronen, und Sauerstoff hat sechs Valenzelektronen. Die Berechnung auf der Grundlage der Anzahl der nicht-bindenden Elektronen und der halben Anzahl der bindenden Elektronen ergibt die formale Ladung für jede Struktur.

Da Distickstoffmonoxid ein neutrales Molekül ist, muss die Summe aller formalen Ladungen Null ergeben. Im Allgemeinen liegen die formalen Ladungen an den einzelnen Atomen in einer dominanten Lewis-Struktur nahe bei Null. Daher kann die dritte Struktur mit der höheren formalen Ladung ignoriert werden.

Zusätzlich sollte eine negative formale Ladung, falls vorhanden, vom elektronegativsten Atom getragen werden. Da Sauerstoff elektronegativer als Stickstoff ist, wird die zweite Struktur mit der negativen formalen Ladung des Sauerstoffs als die dominierende Struktur für Distickstoffmonoxid identifiziert. Formale Ladungen sind nicht die tatsächlichen Ladungen von Molekülen oder Atomen, sondern eine buchhalterische Konvention.

Die tatsächliche Ladung des Moleküls hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich des Unterschieds in der Elektronegativität zwischen den teilnehmenden Atomen.