MolDraw › Narzędzia chemiczne › Kalkulator ładunku formalnego i hybrydyzacji

Kalkulator ładunku formalnego i hybrydyzacji

W skrócie: Wpisz cząsteczkę lub jon i otrzymaj ładunek formalny każdego atomu obliczony jako FC = V − N − B/2, a także jego wolne pary, liczbę przestrzenną, hybrydyzację (sp, sp², sp³, sp³d, sp³d²), geometrię elektronową, kształt i przybliżony kąt wiązania. Narzędzie jest darmowe, działa w przeglądarce i nie wymaga instalacji.

Wklej ciąg SMILES, wpisz wzór, np. NO3- lub SO4^2-, albo wybierz przykład. Dla każdego atomu tabela pokazuje elektrony walencyjne, elektrony wolnych par i wiążące, ładunek formalny z obliczeniem, liczbę przestrzenną, hybrydyzację i kształt wokół atomu.

Krótka odpowiedź: FC = V − N − B/2. W azotanie (NO₃⁻) N ma FC = 5 − 0 − 8/2 = +1, każdy O związany wiązaniem pojedynczym ma FC = 6 − 6 − 2/2 = −1, a O związany wiązaniem podwójnym 6 − 4 − 4/2 = 0. Suma = −1, czyli ładunek jonu. N ma trzy wiązania σ i brak wolnej pary, więc ma hybrydyzację sp² i jest trygonalny płaski (120°).

Wczytywanie edytora…

Przykłady:

Wczytywanie…

Ręczne sprawdzenie ładunku formalnego

Dla jednego atomu we wzorze Lewisa narysowanym samodzielnie: wybierz pierwiastek, policz przyłączone atomy, wiązania (wiązanie podwójne liczy się jako 2) i wolne pary.

Wzory na ładunek formalny i hybrydyzację

Ładunek formalny FC = V − N − B/2 V = elektrony walencyjne, N = elektrony niewiążące, B = elektrony wiążące Liczba przestrzenna SN = (atomy związane) + (wolne pary) 2 → sp, 3 → sp², 4 → sp³, 5 → sp³d, 6 → sp³d²

Dla pierwiastków grup głównych V to numer grupy (C = 4, N = 5, O = 6, fluorowce = 7). Każda wolna para to 2 elektrony niewiążące. Każde wiązanie pojedyncze dodaje 2 elektrony wiążące, podwójne 4, a potrójne 6. Ładunki formalne wszystkich atomów sumują się do ładunku całkowitego.

Liczba przestrzenna, hybrydyzacja i kształt

Liczba przestrzennaHybrydyzacjaGeometria elektronowaKształty (wolne pary 0, 1, 2…)Przykład
2spliniowaliniowy (180°)C w CO₂, HC≡CH
3sp²trygonalna płaskatrygonalny płaski (120°), kątowyC w C=O, N w NO₃⁻, centralny O w O₃
4sp³tetraedrycznatetraedryczny (109,5°), piramida trygonalna (≈107°), kątowy (≈104,5°)CH₄, NH₃, H₂O
5sp³dbipiramida trygonalnabipiramida trygonalna, huśtawka, kształt litery T, liniowyPCl₅, SF₄, ClF₃, I₃⁻
6sp³d²oktaedrycznaoktaedryczny, piramida kwadratowa, płaski kwadratowySF₆, BrF₅, XeF₄

Wolne pary przy wiązaniach π

Azot lub tlen z wolną parą sąsiadujący z wiązaniem podwójnym (lub z pustym orbitalem p) zwykle umieszcza tę wolną parę na orbitalu p, aby mogła ulec delokalizacji. Atom ma wtedy hybrydyzację sp² i jest płaski, choć proste liczenie daje 4. Przykłady: N w amidach, anilinie i pirolu, O w estrach, furanie i fenolu oraz O⁻ w karboksylanach. Narzędzie oznacza takie atomy gwiazdką.

Przykłady z rozwiązaniem

Jon amonowy, NH₄⁺

N: V = 5, brak wolnych par, cztery wiązania N–H (B = 8).

FC = 5 − 0 − 8/2 = +1. Cztery wiązania σ, liczba przestrzenna 4.

N ma +1, sp³, tetraedryczny (109,5°)

Ozon, O₃

Centralny O: 1 wolna para, jedno wiązanie podwójne i jedno pojedyncze (B = 6): 6 − 2 − 3 = +1. Końcowy O z wiązaniem pojedynczym: 6 − 6 − 1 = −1.

Centralny O +1, sp², kątowy (≈117°)

Cyjanek, CN⁻

C: 1 wolna para, wiązanie potrójne (B = 6): 4 − 2 − 3 = −1. N: 1 wolna para: 5 − 2 − 3 = 0.

Ładunek jest na C; oba atomy sp

Nitrometan, CH₃NO₂

N: brak wolnych par, B = 8: 5 − 0 − 4 = +1. O⁻: 6 − 6 − 1 = −1. Zapis N z dwoma wiązaniami N=O dałby azotowi 10 elektronów, co jest niedozwolone.

N +1 (sp²), jeden O −1, węgiel CH₃ sp³

Siarczan, SO₄²⁻ (w stylu egzaminacyjnym)

Z dwoma S=O i dwoma S–O⁻: S = 6 − 0 − 12/2 = 0, każdy O⁻ = −1. W formie oktetowej z samymi wiązaniami pojedynczymi S = +2.

S ma sp³, tetraedryczny; łącznie −2

Acetamid, CH₃CONH₂

N: 1 wolna para i trzy wiązania σ, więc proste liczenie daje 4 (sp³). Wolna para sąsiaduje z wiązaniem π C=O i ulega delokalizacji.

N amidowy ma sp², jest płaski

Częste błędy

Narysuj to porządnie. Otwórz strukturę w darmowym edytorze MolDraw, dodaj wolne pary, ładunki formalne i strzałki, a potem wyeksportuj PNG lub SVG do notatek i slajdów.

Otwórz edytor MolDraw

Najczęściej zadawane pytania

Jak obliczyć ładunek formalny?

Użyj wzoru FC = V − N − B/2, gdzie V to liczba elektronów walencyjnych wolnego atomu, N to liczba elektronów niewiążących (wolnych par) na atomie, a B to liczba elektronów wiążących wokół niego. Dla N w azotanie: FC = 5 − 0 − 8/2 = +1.

Jaki jest ładunek formalny każdego atomu w CO2?

W O=C=O wszystkie trzy atomy mają ładunek formalny 0. Węgiel: 4 − 0 − 8/2 = 0. Każdy tlen: 6 − 4 − 4/2 = 0. Węgiel ma hybrydyzację sp, a cząsteczka jest liniowa.

Jak wyznaczyć hybrydyzację atomu?

Policz liczbę przestrzenną: atomy z nim związane plus jego wolne pary. 2 = sp, 3 = sp², 4 = sp³, 5 = sp³d, 6 = sp³d². Wiązania podwójne i potrójne liczy się raz. Wolna para sąsiadująca z wiązaniem π zwykle zajmuje orbital p, co daje atomowi hybrydyzację sp².

Dlaczego azot w amidzie ma hybrydyzację sp2, a nie sp3?

Wolna para azotu sąsiaduje z wiązaniem π C=O, więc ulega delokalizacji (rezonans). Aby mogło dojść do nakładania, wolna para musi zajmować orbital p, więc azot ma hybrydyzację sp² i jest płaski. To samo dotyczy azotu w anilinie, pirolu i enaminach.

Czy ładunek formalny to to samo co stopień utlenienia?

Nie. Ładunek formalny zakłada, że elektrony wiążące są dzielone po równo. Stopień utlenienia zakłada, że wszystkie przypadają atomowi bardziej elektroujemnemu. W CO2 węgiel ma ładunek formalny 0, ale stopień utlenienia +4.

Który wzór Lewisa jest najlepszy, gdy jest ich kilka?

Wybieraj wzór z ładunkami formalnymi najbliższymi zeru, z ewentualnym ujemnym ładunkiem formalnym na atomie bardziej elektroujemnym, i nigdy nie dawaj atomowi drugiego okresu, takiemu jak C, N czy O, więcej niż 8 elektronów.

Czy suma ładunków formalnych jest równa ładunkowi jonu?

Tak. Ładunki formalne wszystkich atomów sumują się do ładunku całkowitego. W siarczanie SO4 2− dają razem −2, w jonie amonowym NH4+ +1.

Powiązane narzędzia chemiczne

Przeczytaj pełny poradnik: Jak obliczyć ładunek formalny i hybrydyzację.

Ostatnia aktualizacja: