Формальный заряд
Как посчитать формальный заряд
В формуле Льюиса атому «принадлежат» все электроны его неподелённых пар и по одному электрону из каждой его связи. Если у атома так получается меньше электронов, чем у свободного атома, его формальный заряд положительный, если больше — отрицательный.
Как посчитать формальный заряд атома
- Возьмите число валентных электронов атома: C 4, N 5, O 6, галоген 7, H 1.
- Вычтите число электронов в его неподелённых парах (каждая пара — 2 электрона).
- Вычтите число его связей (двойная — 2, тройная — 3).
- Результат — формальный заряд. Ноль не пишут, остальное ставят у атома знаком \(\oplus\) или \(\ominus\).
Формальный заряд = валентные электроны − электроны пар − число связей.
Примеры
1. Кислород в ионе гидроксония \(\ce{H3O+}\). Три связи и одна пара: \(6 - 2 - 3 = +1\).
2. Азот в ионе аммония \(\ce{NH4+}\). Четыре связи, пар нет: \(5 - 0 - 4 = +1\).
3. Кислород в метоксид-ионе \(\ce{CH3O-}\). Одна связь и три пары: \(6 - 6 - 1 = -1\).
4. Углерод в метил-катионе \(\ce{CH3+}\). Три связи, пар нет: \(4 - 0 - 3 = +1\).
5. Углерод в метил-анионе \(\ce{CH3-}\). Три связи и одна пара: \(4 - 2 - 3 = -1\).
6. Нитрометан \(\ce{CH3NO2}\). Азот: четыре связи (одинарная с углеродом, двойная и одинарная с кислородами), пар нет — \(5 - 0 - 4 = +1\). Кислород с двойной связью: \(6 - 4 - 2 = 0\). Кислород с одинарной связью и тремя парами: \(6 - 6 - 1 = -1\). Молекула нейтральна: \(+1 - 1 = 0\).
errorЗаряд пишут у того атома, где он возник
В ионе гидроксония плюс принадлежит кислороду, а не «всей частице». Это важно для механизмов: изогнутые стрелки начинаются у атомов с парами и минусом и заканчиваются у атомов с плюсом.
edit_noteПопробуйте сами
Посчитайте формальные заряды обоих атомов в угарном газе \(\ce{C#O}\), если у каждого атома одна неподелённая пара.
expand_moreПоказать решение
Углерод: \(4 - 2 - 3 = -1\). Кислород: \(6 - 2 - 3 = +1\). Сумма равна нулю — молекула нейтральна.
Формальные заряды в молекуле и ионе
В сложной частице заряд считают для каждого атома отдельно — так видно, где в ней «плюс» и «минус», даже если в целом она нейтральна.
Как расставить формальные заряды в частице
- Нарисуйте формулу Льюиса со всеми парами.
- Посчитайте формальный заряд каждого атома, кроме водорода (у него всегда 0) и углерода с четырьмя связями (тоже 0).
- Проверьте: сумма зарядов равна заряду частицы. Не сошлось — ошибка в формуле или в счёте.
Примеры
1. Азид-ион \(\ce{N3-}\): \(\ce{N=N=N}\), у крайних атомов по две пары. Крайние атомы: \(5 - 4 - 2 = -1\) каждый; центральный: \(5 - 0 - 4 = +1\). Сумма: \(-1 + 1 - 1 = -1\) — заряд иона.
2. Диазометан \(\ce{H2C=N=N}\), у концевого азота две пары. Углерод: четыре связи — 0. Центральный азот: \(5 - 0 - 4 = +1\). Концевой азот: \(5 - 4 - 2 = -1\). Сумма 0.
3. Озон \(\ce{O=O-O}\). Кислород с двойной связью и двумя парами: 0. Центральный — три связи и одна пара: \(6 - 2 - 3 = +1\). Кислород с одинарной связью и тремя парами: \(-1\).
4. Ацетат-ион \(\ce{CH3COO-}\). Кислород группы C=O: 0; кислород с одинарной связью и тремя парами: \(-1\). Весь заряд иона — на одном атоме кислорода.
5. Оксид триметиламина \(\ce{(CH3)3N-O}\). Азот: четыре связи — \(+1\); кислород: одна связь и три пары — \(-1\). Молекула нейтральна, но внутри неё есть два заряда.
errorФормальный заряд — не степень окисления
Степень окисления отдаёт оба электрона связи более электроотрицательному атому, формальный заряд делит их поровну. Поэтому у углерода в \(\ce{CO2}\) степень окисления \(+4\), а формальный заряд 0.
edit_noteПопробуйте сами
Расставьте формальные заряды в ионе \(\ce{NO2+}\): \(\ce{O=N=O}\), у каждого кислорода по две пары.
expand_moreПоказать решение
Азот: \(5 - 0 - 4 = +1\). Каждый кислород: \(6 - 4 - 2 = 0\). Сумма \(+1\) — заряд иона.
push_pinГлавное
Формальный заряд атома = валентные электроны − электроны неподелённых пар − число связей. Ставят его только там, где он не ноль. Сумма формальных зарядов всех атомов равна заряду частицы, поэтому нейтральная молекула может содержать атомы с зарядами «+» и «−». Формальный заряд — не степень окисления: он делит электроны связи поровну.
Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.