Формальный заряд

Некоторые молекулы или многоатомные ионы могут быть представлены несколькими структурами Льюиса, но как решить, какая из них является доминирующей? Вычисляя формальные заряды атомов, можно определить структуру Льюиса, наиболее близкую к реальной структуре молекулы. Каждому атому назначается гипотетический заряд, называемый формальным зарядом, который был бы зарядом атома, если бы все другие атомы в молекуле имели такую же электроотрицательность.

Предполагается, что каждый связывающий электрон в равной степени используется двумя атомами. Рассмотрим хлористый водород. Чтобы определить формальный заряд каждого атома, сначала добавьте количество несвязывающих электронов к половине количества связывающих электронов, а затем вычтите полученное значение из количества валентных электронов.

Совокупность всех формальных зарядов в молекуле или ионе равна чистому заряду молекулы или иона. Например, закись азота может быть представлена тремя возможными структурами Льюиса одна с двумя двойными связями, одна с тройной связью между атомами азота и одна с тройной связью между азотом и кислородом всё, что удовлетворяет октету. Наилучшая структура Льюиса определяется путем формального расчета заряда.

Азот имеет пять валентных электронов, а кислород шесть валентных электронов. Расчет на основе количества несвязывающих электронов и половины количества связывающих электронов дает формальный заряд для каждой структуры. Поскольку закись азота является нейтральной молекулой, сумма всех формальных зарядов должна быть равна нулю.

Как правило, формальные заряды на отдельных атомах в доминирующей структуре Льюиса наиболее близки к нулю. Следовательно, можно игнорировать третью структуру с более высоким формальным зарядом. Кроме того, отрицательный формальный заряд, если он присутствует, должен нести наиболее электроотрицательный атом.

Поскольку кислород более электроотрицателен, чем азот, вторая структура с отрицательным формальным зарядом кислорода определяется как доминирующая структура для закиси азота. Формальные заряды это не фактические заряды молекул или атомов, а условное обозначение. Фактический заряд молекулы зависит от нескольких факторов, включая разницу в электроотрицательности между составляющими атомами.