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.
Wczytywanie edytora…
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 przestrzenna | Hybrydyzacja | Geometria elektronowa | Kształty (wolne pary 0, 1, 2…) | Przykład |
|---|---|---|---|---|
| 2 | sp | liniowa | liniowy (180°) | C w CO₂, HC≡CH |
| 3 | sp² | trygonalna płaska | trygonalny płaski (120°), kątowy | C w C=O, N w NO₃⁻, centralny O w O₃ |
| 4 | sp³ | tetraedryczna | tetraedryczny (109,5°), piramida trygonalna (≈107°), kątowy (≈104,5°) | CH₄, NH₃, H₂O |
| 5 | sp³d | bipiramida trygonalna | bipiramida trygonalna, huśtawka, kształt litery T, liniowy | PCl₅, SF₄, ClF₃, I₃⁻ |
| 6 | sp³d² | oktaedryczna | oktaedryczny, piramida kwadratowa, płaski kwadratowy | SF₆, 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
- Liczenie wiązań zamiast elektronów wiążących. Używaj B/2 (liczby wiązań), a nie B. Wiązanie podwójne dodaje 2 do B/2.
- Pomijanie wolnych par. N to liczba elektronów niewiążących, więc każda wolna para liczy się jako 2.
- Liczenie wiązania podwójnego jako dwóch domen. W liczbie przestrzennej wiązanie podwójne lub potrójne to jedna domena.
- Dawanie N lub O więcej niż 8 elektronów. Atomy drugiego okresu nie mogą rozszerzać oktetu. Zapisuj grupy nitrowe jako N⁺–O⁻, a nie N(=O)=O.
- Nazywanie N w amidzie lub anilinie sp³. Wolne pary w sprzężeniu zajmują orbitale p, więc te atomy mają hybrydyzację sp².
- Mylenie ładunku formalnego ze stopniem utlenienia. Opierają się na różnych zasadach liczenia elektronów i zwykle mają różne wartości.
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 MolDrawNajczęściej 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: