MolDraw › أدوات الكيمياء › حاسبة الشحنة الشكلية والتهجين
حاسبة الشحنة الشكلية والتهجين
باختصار: أدخل جزيئًا أو أيونًا واحصل على الشحنة الشكلية لكل ذرة محسوبة بـ FC = V − N − B/2، إضافة إلى أزواجها الحرة، وعددها الفراغي، وتهجينها (sp، sp²، sp³، sp³d، sp³d²)، والشكل الهندسي الإلكتروني، والشكل، وزاوية الرابطة التقريبية. الأداة مجانية وتعمل في متصفح الويب ولا تحتاج إلى تنزيل.
الصق سلسلة SMILES، أو اكتب صيغة مثل NO3- أو SO4^2-، أو اختر مثالًا. لكل ذرة يعرض الجدول إلكترونات التكافؤ، وإلكترونات الأزواج الحرة والإلكترونات الرابطة، والشحنة الشكلية مع خطوات الحساب، والعدد الفراغي، والتهجين، والشكل حولها.
جارٍ تحميل المحرر…
جارٍ التحميل…
تحقق يدوي من الشحنة الشكلية
لذرة واحدة في تركيب لويس رسمته بنفسك: اختر العنصر، وعُدّ الذرات المرتبطة بها، والروابط (الرابطة الثنائية تُحسب 2)، والأزواج الحرة.
معادلات الشحنة الشكلية والتهجين
الشحنة الشكلية FC = V − N − B/2 V = إلكترونات التكافؤ، N = الإلكترونات غير الرابطة، B = الإلكترونات الرابطة
العدد الفراغي SN = (الذرات المرتبطة) + (الأزواج الحرة) 2 → sp، 3 → sp²، 4 → sp³، 5 → sp³d، 6 → sp³d²
V هو رقم المجموعة لعناصر المجموعات الرئيسية (C = 4، N = 5، O = 6، الهالوجينات = 7). وكل زوج حر يمثل إلكترونين غير رابطين. وكل رابطة أحادية تضيف إلكترونين رابطين، والثنائية 4، والثلاثية 6. ومجموع الشحنات الشكلية لكل الذرات يساوي الشحنة الكلية.
العدد الفراغي والتهجين والشكل
| العدد الفراغي | التهجين | الشكل الهندسي الإلكتروني | الأشكال (الأزواج الحرة 0، 1، 2…) | مثال |
|---|---|---|---|---|
| 2 | sp | خطي | خطي (180°) | C في CO₂، HC≡CH |
| 3 | sp² | مثلثي مستوٍ | مثلثي مستوٍ (120°)، منحنٍ | C في C=O، وN في NO₃⁻، وO المركزية في O₃ |
| 4 | sp³ | رباعي الأوجه | رباعي الأوجه (109.5°)، هرمي ثلاثي (≈107°)، منحنٍ (≈104.5°) | CH₄، NH₃، H₂O |
| 5 | sp³d | هرمي ثلاثي مزدوج | هرمي ثلاثي مزدوج، أرجوحي، على شكل T، خطي | PCl₅، SF₄، ClF₃، I₃⁻ |
| 6 | sp³d² | ثماني الأوجه | ثماني الأوجه، هرمي مربع، مربع مستوٍ | SF₆، BrF₅، XeF₄ |
الأزواج الحرة المجاورة لروابط π
النيتروجين أو الأكسجين الذي يملك زوجًا حرًا مجاورًا لرابطة ثنائية (أو لمدار p فارغ) يضع عادةً هذا الزوج في مدار p ليتمكن من التوزع. فتصبح الذرة sp² ومستوية رغم أن العد البسيط يعطي 4. أمثلة: N في الأميدات والأنيلين والبيرول، وO في الإسترات والفوران والفينول، وO⁻ في الكربوكسيلات. وتميّز الأداة هذه الذرات بعلامة نجمة.
أمثلة محلولة
الأمونيوم، NH₄⁺
N: V = 5، لا أزواج حرة، أربع روابط N–H (B = 8).
FC = 5 − 0 − 8/2 = +1. أربع روابط σ، والعدد الفراغي 4.
N شحنتها +1، sp³، رباعية الأوجه (109.5°)
الأوزون، O₃
O المركزية: زوج حر واحد، ورابطة ثنائية وأخرى أحادية (B = 6): 6 − 2 − 3 = +1. وO الطرفية ذات الرابطة الأحادية: 6 − 6 − 1 = −1.
O المركزية +1، sp²، منحنية (≈117°)
السيانيد، CN⁻
C: زوج حر واحد، رابطة ثلاثية (B = 6): 4 − 2 − 3 = −1. N: زوج حر واحد: 5 − 2 − 3 = 0.
الشحنة على C؛ والذرتان كلتاهما sp
النيتروميثان، CH₃NO₂
N: لا أزواج حرة، B = 8: 5 − 0 − 4 = +1. O⁻: 6 − 6 − 1 = −1. وكتابة N برابطتين N=O تعطي N عشرة إلكترونات، وهذا غير مسموح.
N +1 (sp²)، وإحدى ذرتي O −1، وكربون CH₃ sp³
الكبريتات، SO₄²⁻ (بأسلوب JEE / NEET)
مع رابطتين S=O ورابطتين S–O⁻: S = 6 − 0 − 12/2 = 0، وكل O⁻ = −1. وفي صيغة الثمانية ذات الروابط الأحادية كلها S = +2.
S sp³، رباعية الأوجه؛ المجموع −2
الأسيتاميد، CH₃CONH₂
N: زوج حر واحد وثلاث روابط σ، فالعد البسيط 4 (sp³). لكن الزوج الحر مجاور لرابطة π في C=O فيتوزع عليها.
N الأميد sp² ومستوية
أخطاء شائعة
- عدّ الروابط بدلًا من الإلكترونات الرابطة. استخدم B/2 (عدد الروابط) لا B. والرابطة الثنائية تضيف 2 إلى B/2.
- نسيان الأزواج الحرة. N عدد الإلكترونات غير الرابطة، لذا يُحسب كل زوج حر 2.
- عدّ الرابطة الثنائية منطقتين. في العدد الفراغي تُعد الرابطة الثنائية أو الثلاثية منطقة واحدة.
- إعطاء N أو O أكثر من 8 إلكترونات. لا تستطيع ذرات الدورة الثانية توسيع ثمانيتها. اكتب مجموعات النيترو على هيئة N⁺–O⁻ لا N(=O)=O.
- اعتبار N الأميد أو الأنيلين sp³. الأزواج الحرة المقترنة تقع في مدارات p، لذا هذه الذرات sp².
- الخلط بين الشحنة الشكلية وعدد التأكسد. لكل منهما قواعد مختلفة لعدّ الإلكترونات، وهما عادةً عددان مختلفان.
ارسمها بإتقان. افتح البنية في محرر MolDraw المجاني لإضافة الأزواج الحرة والشحنات الشكلية والأسهم، ثم صدّرها بصيغة PNG أو SVG للملاحظات والشرائح.
افتح محرر MolDrawالأسئلة الشائعة
كيف تُحسب الشحنة الشكلية؟
استخدم FC = V − N − B/2، حيث V عدد إلكترونات التكافؤ في الذرة الحرة، وN عدد الإلكترونات غير الرابطة (الأزواج الحرة) على الذرة، وB عدد الإلكترونات الرابطة حولها. لذرة N في النترات: FC = 5 − 0 − 8/2 = +1.
ما الشحنة الشكلية لكل ذرة في CO2؟
الشحنة الشكلية للذرات الثلاث كلها 0 في O=C=O. الكربون: 4 − 0 − 8/2 = 0. وكل أكسجين: 6 − 4 − 4/2 = 0. والكربون مهجّن sp والجزيء خطي.
كيف أجد تهجين ذرة؟
احسب العدد الفراغي: عدد الذرات المرتبطة بها مضافًا إليه أزواجها الحرة. 2 = sp، و3 = sp²، و4 = sp³، و5 = sp³d، و6 = sp³d². والروابط الثنائية والثلاثية تُحسب مرة واحدة. والزوج الحر المجاور لرابطة π يكون عادةً في مدار p، مما يجعل الذرة sp².
لماذا يكون نيتروجين الأميد sp2 لا sp3؟
الزوج الحر على النيتروجين مجاور لرابطة π في C=O، فيتوزع عليها (رنين). ولكي يتداخل معها يجب أن يكون الزوج الحر في مدار p، لذا يكون النيتروجين sp² ومستويًا. والأمر نفسه ينطبق على نيتروجين الأنيلين والبيرول والإينامين.
هل الشحنة الشكلية هي نفسها عدد التأكسد؟
لا. تفترض الشحنة الشكلية أن الإلكترونات الرابطة مشتركة بالتساوي، بينما يفترض عدد التأكسد أنها كلها تذهب إلى الذرة الأعلى كهرسلبية. ففي CO2 تكون الشحنة الشكلية للكربون 0 لكن عدد تأكسده +4.
أي تراكيب لويس أفضل عند تعددها؟
فضّل التركيب الذي تكون شحناته الشكلية أقرب إلى الصفر، وتكون فيه أي شحنة شكلية سالبة على الذرة الأعلى كهرسلبية، ولا تضع أبدًا أكثر من 8 إلكترونات على ذرة من الدورة الثانية مثل C أو N أو O.
هل مجموع الشحنات الشكلية يساوي شحنة الأيون؟
نعم. مجموع الشحنات الشكلية لكل الذرات يساوي الشحنة الكلية. ففي الكبريتات SO4 2− يكون المجموع −2، وفي الأمونيوم NH4+ يكون +1.
أدوات كيمياء ذات صلة
اقرأ الدليل الكامل: كيف تحسب الشحنة الشكلية والتهجين.
آخر تحديث: