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Calcolatore di carica formale e ibridazione
In breve: inserisci una molecola o uno ione e ottieni la carica formale di ogni atomo, calcolata come FC = V − N − B/2, oltre a coppie solitarie, numero sterico, ibridazione (sp, sp², sp³, sp³d, sp³d²), geometria elettronica, geometria molecolare e angolo di legame approssimato. È gratuito, funziona nel browser web e non richiede download.
Incolla una stringa SMILES, scrivi una formula come NO3- o SO4^2- oppure scegli un esempio. Per ogni atomo la tabella mostra gli elettroni di valenza, gli elettroni delle coppie solitarie e di legame, la carica formale con il calcolo, il numero sterico, l'ibridazione e la geometria intorno all'atomo.
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Verifica manuale della carica formale
Per un atomo in una struttura di Lewis che hai disegnato tu: scegli l'elemento, conta gli atomi a cui è legato, i legami (un doppio legame conta 2) e le coppie solitarie.
Formule di carica formale e ibridazione
Carica formale FC = V − N − B/2 V = elettroni di valenza, N = elettroni non leganti, B = elettroni di legame
Numero sterico SN = (atomi legati) + (coppie solitarie) 2 → sp, 3 → sp², 4 → sp³, 5 → sp³d, 6 → sp³d²
V è il numero del gruppo per gli elementi dei gruppi principali (C = 4, N = 5, O = 6, alogeni = 7). Ogni coppia solitaria corrisponde a 2 elettroni non leganti. Ogni legame singolo aggiunge 2 elettroni di legame, un doppio legame 4 e un triplo legame 6. Le cariche formali di tutti gli atomi sommate danno la carica complessiva.
Numero sterico, ibridazione e geometria
| Numero sterico | Ibridazione | Geometria elettronica | Geometrie (coppie solitarie 0, 1, 2…) | Esempio |
|---|---|---|---|---|
| 2 | sp | lineare | lineare (180°) | C in CO₂, HC≡CH |
| 3 | sp² | trigonale planare | trigonale planare (120°), piegata | C in C=O, N in NO₃⁻, O centrale in O₃ |
| 4 | sp³ | tetraedrica | tetraedrica (109,5°), piramidale trigonale (≈107°), piegata (≈104,5°) | CH₄, NH₃, H₂O |
| 5 | sp³d | bipiramidale trigonale | bipiramidale trigonale, ad altalena, a T, lineare | PCl₅, SF₄, ClF₃, I₃⁻ |
| 6 | sp³d² | ottaedrica | ottaedrica, piramidale quadrata, planare quadrata | SF₆, BrF₅, XeF₄ |
Coppie solitarie adiacenti a legami π
Un azoto o un ossigeno con una coppia solitaria adiacente a un doppio legame (o a un orbitale p vuoto) di solito mette quella coppia in un orbitale p per poterla delocalizzare. L'atomo è allora sp² e planare, anche se il conteggio semplice dà 4. Esempi: l'N di ammidi, anilina e pirrolo, l'O di esteri, furano e fenolo, e l'O⁻ dei carbossilati. Lo strumento segna questi atomi con un asterisco.
Esempi svolti
Ammonio, NH₄⁺
N: V = 5, nessuna coppia solitaria, quattro legami N–H (B = 8).
FC = 5 − 0 − 8/2 = +1. Quattro legami σ, numero sterico 4.
N è +1, sp³, tetraedrico (109,5°)
Ozono, O₃
O centrale: 1 coppia solitaria, un legame doppio e uno singolo (B = 6): 6 − 2 − 3 = +1. O terminale con legame singolo: 6 − 6 − 1 = −1.
O centrale +1, sp², piegato (≈117°)
Cianuro, CN⁻
C: 1 coppia solitaria, triplo legame (B = 6): 4 − 2 − 3 = −1. N: 1 coppia solitaria: 5 − 2 − 3 = 0.
La carica sta sul C; entrambi gli atomi sono sp
Nitrometano, CH₃NO₂
N: nessuna coppia solitaria, B = 8: 5 − 0 − 4 = +1. O⁻: 6 − 6 − 1 = −1. Scrivere l'N con due legami N=O gli darebbe 10 elettroni, il che non è ammesso.
N +1 (sp²), un O −1, carbonio del CH₃ sp³
Solfato, SO₄²⁻ (stile JEE / NEET)
Con due S=O e due S–O⁻: S = 6 − 0 − 12/2 = 0, ciascun O⁻ = −1. Nella forma con ottetto e soli legami singoli S = +2.
S è sp³, tetraedrico; totale −2
Acetammide, CH₃CONH₂
N: 1 coppia solitaria e tre legami σ, quindi il conteggio semplice dà 4 (sp³). La coppia solitaria è adiacente al legame π C=O e si delocalizza.
L'N ammidico è sp², planare
Errori comuni
- Contare i legami invece degli elettroni di legame. Usa B/2 (il numero di legami), non B. Un doppio legame aggiunge 2 a B/2.
- Dimenticare le coppie solitarie. N è il numero di elettroni non leganti, quindi ogni coppia solitaria conta 2.
- Contare un doppio legame come due domini. Per il numero sterico, un legame doppio o triplo è un solo dominio.
- Dare a N o O più di 8 elettroni. Gli atomi del secondo periodo non possono espandere l'ottetto. Scrivi i gruppi nitro come N⁺–O⁻, non N(=O)=O.
- Chiamare sp³ l'N di ammidi o anilina. Le coppie solitarie coniugate stanno in orbitali p, quindi questi atomi sono sp².
- Confondere carica formale e numero di ossidazione. Usano regole diverse per contare gli elettroni e di solito danno numeri diversi.
Disegnalo per bene. Apri la struttura nell'editor gratuito MolDraw per aggiungere coppie solitarie, cariche formali e frecce, poi esporta un PNG o SVG per appunti e presentazioni.
Apri l'editor MolDrawDomande frequenti
Come si calcola la carica formale?
Usa FC = V − N − B/2, dove V è il numero di elettroni di valenza dell'atomo libero, N il numero di elettroni non leganti (delle coppie solitarie) sull'atomo e B il numero di elettroni di legame intorno a esso. Per l'N del nitrato: FC = 5 − 0 − 8/2 = +1.
Qual è la carica formale di ogni atomo nella CO2?
Tutti e tre gli atomi hanno carica formale 0 in O=C=O. Carbonio: 4 − 0 − 8/2 = 0. Ciascun ossigeno: 6 − 4 − 4/2 = 0. Il carbonio è ibridato sp e la molecola è lineare.
Come trovo l'ibridazione di un atomo?
Conta il numero sterico: gli atomi legati più le coppie solitarie. 2 = sp, 3 = sp², 4 = sp³, 5 = sp³d, 6 = sp³d². I doppi e tripli legami contano una volta. Una coppia solitaria adiacente a un legame π di solito sta in un orbitale p, il che rende l'atomo sp².
Perché l'azoto di un'ammide è sp2 e non sp3?
La coppia solitaria dell'azoto è adiacente al legame π C=O, quindi si delocalizza in esso (risonanza). Per sovrapporsi, la coppia solitaria deve stare in un orbitale p, quindi l'azoto è sp² e planare. Lo stesso vale per gli azoti di anilina, pirrolo ed enammine.
La carica formale è uguale al numero di ossidazione?
No. La carica formale assume che gli elettroni di legame siano condivisi in parti uguali. Il numero di ossidazione assume che vadano tutti all'atomo più elettronegativo. Nella CO2 il carbonio ha carica formale 0 ma numero di ossidazione +4.
Quale struttura di Lewis è la migliore quando ce ne sono diverse?
Preferisci la struttura con le cariche formali più vicine a zero, con l'eventuale carica formale negativa sull'atomo più elettronegativo, e non mettere mai più di 8 elettroni su un atomo del secondo periodo come C, N o O.
La somma delle cariche formali è uguale alla carica dello ione?
Sì. Le cariche formali di tutti gli atomi sommate danno la carica complessiva. Nel solfato, SO4 2−, la somma è −2; nell'ammonio, NH4+, è +1.
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