Formele ladingen

Sommige moleculen of polyatomische ionen kunnen worden weergegeven door meerdere Lewis-structuren, maar hoe bepaal je welke de dominante structuur is? Door de formele ladingen van de atomen te berekenen, kan de Lewis-structuur die het dichtst bij de werkelijke structuur van het molecuul ligt, worden bepaald. Elk atoom krijgt een hypothetische lading toegewezen die de formele lading wordt genoemd en die de lading op het atoom zou zijn als alle andere atomen in het molecuul dezelfde elektronegativiteit hadden.

Het veronderstelt dat elk bindend elektron gelijkelijk wordt gedeeld door de twee atomen. Denk aan waterstofchloride. Om de formele lading op elk atoom te bepalen, voeg je eerst het aantal niet-bindende elektronen toe aan de helft van het aantal bindende elektronen en trek je vervolgens de verkregen waarde af van het aantal valentie-elektronen.

Een totaal van alle formele ladingen in een molecuul of ion is gelijk aan de nettolading van het molecuul of ion. Distikstofoxide kan bijvoorbeeld worden weergegeven door drie mogelijke Lewis-structuren een met twee dubbele bindingen, een met een drievoudige binding tussen de stikstofatomen en een met een drievoudige binding tussen de stikstof en zuurstof die allemaal voldoen aan het octet. De beste Lewis-structuur wordt geïdentificeerd door formele ladingberekeningen.

Stikstof heeft vijf valentie-elektronen en zuurstof heeft zes valentie-elektronen. De berekening op basis van het aantal niet-bindende elektronen en de helft van het aantal bindende elektronen geeft de formele lading voor elke structuur. Omdat distikstofoxide een neutraal molecuul is, moet de som van alle formele ladingen nul zijn.

Over het algemeen zijn de formele ladingen op de individuele atomen in een dominante Lewis-structuur het dichtst bij nul. Daarom kan de derde structuur met een hogere formele lading worden genegeerd. Bovendien moet een negatieve formele lading, indien aanwezig, worden gedragen door het meest elektronegatieve atoom.

Omdat zuurstof elektronegatiever is dan stikstof, wordt de tweede structuur, met de negatieve formele lading op de zuurstof, geïdentificeerd als de dominante structuur voor distikstofoxide. Formele ladingen zijn niet de feitelijke ladingen van moleculen of atomen, maar een boekhoudkundige conventie. De werkelijke lading van het molecuul hangt af van verschillende factoren, waaronder het verschil in elektronegativiteit tussen de samenstellende atomen.