Addebiti formali

Alcune molecole o ioni poliatomici possono essere rappresentati da più strutture di Lewis, ma come decidere qual è la struttura predominante? Calcolando le cariche degli atomi, è possibile determinare la struttura di Lewis più vicina alla struttura effettiva della molecola. Ad ogni atomo viene assegnata una carica ipotetica, detta carica formale, che sarebbe la carica sull'atomo se tutti gli altri atomi nella molecola avessero la stessa elettronegatività.

Si presume che ogni elettrone di legame sia equamente condiviso dai due atomi. Considerate l'acido cloridrico. Per determinare la carica formale su ciascun atomo, occorre aggiugere prima il numero di elettroni non leganti alla metà del numero di elettroni leganti, e quindi sottrarre il valore ottenuto dal numero di elettroni di valenza.

Un insieme di tutte le cariche formali in una molecola o ione è uguale alla carica netta della molecola o dello ione. Per esempio, il protossido di azoto può essere rappresentato da tre possibili strutture di Lewis:una con due doppi legami, una con un triplo legame fra gli atomi di azoto, e una con un triplo legame fra l'azoto e l'ossigeno:tutte e tre soddisfano l'ottetto. La migliore struttura di Lewis è identificata da calcoli di carica formali.

L'azoto ha cinque elettroni di valenza e l'ossigeno ha sei elettroni di valenza. Il calcolo basato sul numero di elettroni non leganti e sulla metà del numero di elettroni leganti fornisce la carica formale per ciascuna struttura. Poiché il protossido di azoto è una molecola neutra, la somma di tutte le cariche formali deve essere zero.

In generale, le cariche formali sui singoli atomi in una struttura di Lewis dominante sono più vicine allo zero. Quindi, la terza struttura con una carica formale più elevata può essere ignorata. Inoltre, una carica formale negativa, se presente, dovrebbe essere trasportata dall'atomo più elettronegativo.

Poiché l'ossigeno è più elettronegativo dell'azoto, la seconda struttura, con la carica formale negativa sull'ossigeno, è identificata come la struttura dominante per il protossido di azoto. Le cariche formali non sono le cariche effettive di molecole o atomi, ma una convenzione numerabile. La carica effettiva della molecola dipende da diversi fattori, fra cui la differenza di elettronegatività fra gli atomi costituenti.