מטענים פורמליים

חלק מהמולקולות או היונים הפולי-אטומיים יכולים להיות מיוצגים על ידי כמה מבני לואיס, אך איך אפשר להחליט איזה מבנה הוא הדומיננטי? באמצעות חישוב של המטענים הרשמיים של האטומים, ניתן לקבוע מהו מבנה לואיס הקרוב ביותר למולקולה. כל אטום מקבל מטען היפותטי הנקרא מטען רשמי, שהיה המטען על האטום אם לכל האטומים האחרים במולקולה הייתה אותה אלקטרושליליות.

ההנחה היא שכל אלקטרון קושר משותף באופן שווה על ידי שני אטומים. לדוגמה, מימן כלורי. כדי לקבוע את המטען הרשמי של כל אטום, חברו ראשית את מספר האלקטרונים הבלתי קושרים למחצית מספר האלקטרונים הקושרים ואז החסירו את הערך שקיבלתם ממספר אלקטרוני הערכיות.

חיבור של כל המטענים הרשמיים במולקולה או ביון שווה למטען הכולל של המולקולה או היון. לדוגמה, ניתן לייצג את תחמצת החנקן בשלושה מבני לואיס אפשריים, אחד עם שני קשרים כפולים, אחד עם שלושה קשרים בין אטומי החנקן ואחד עם קשר משולש בין החנקן לחמצן, כולם משלימים אוקטט. ניתן לזהות את מבנה לואיס הטוב ביותר על ידי חישוב המטען הפורמלי.

לחנקן יש חמישה אלקטרוני ערכיות ולחמצן יש שישה אלקטרוני ערכיות. החישוב, המבוסס על מספר האלקטרונים הבלתי קושרים ועל מחצית האלקטרונים הקושרים, נותן את המטען הרשמי של כל מבנה. כיוון שתחמוצת חנקן היא מולקולה ניטרלית, סך כל המטענים הרשמיים צריך להיות אפס.

באופן כללי, המטענים הרשמיים של האטומים האינדיבידואליים במבנה לואיס הדומיננטי הם אלו שקרובים לאפס. לכן ניתן להתעלם מהמבנה השלישי עם המטען הרשמי הגבוה יותר. בנוסף לכך, מטען רשמי שלילי, אם קיים, צריך להיות של האטום האלקטרושלילי ביותר.

כיוון שחמצן הוא אלקטרושלילי יותר מחנקן, המבנה השני, עם המטען הרשמי השלילי של החמצן מזוהה כמבנה הדומיננטי של תחמוצת חנקן. מטענים רשמיים הם לא המטענים בפועל של מולקולות או אטומים, אלא מוסכמת רישום. המטען בפועל של המולקולה תלוי בכמה גורמים, כולל ההבדל באלקטרושליליות בין האטומים המרכיבים אותה.