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Calculadora de carga formal e hibridização

Em resumo: Digite uma molécula ou íon e obtenha a carga formal de cada átomo, calculada como CF = V − N − B/2, além dos pares isolados, número estérico, hibridização (sp, sp², sp³, sp³d, sp³d²), geometria eletrônica, geometria molecular e ângulo de ligação aproximado. É gratuita, funciona no navegador e não precisa de download.

Cole uma string SMILES, digite uma fórmula como NO3- ou SO4^2- ou escolha um exemplo. Para cada átomo, a tabela mostra os elétrons de valência, os elétrons de pares isolados e ligantes, a carga formal com a conta, o número estérico, a hibridização e a geometria ao redor dele.

Resposta rápida: CF = V − N − B/2. No nitrato (NO₃⁻), o N tem CF = 5 − 0 − 8/2 = +1, cada O com ligação simples tem CF = 6 − 6 − 2/2 = −1 e o O com ligação dupla tem 6 − 4 − 4/2 = 0. Soma = −1, a carga do íon. O N tem três ligações σ e nenhum par isolado, então é sp² e trigonal plano (120°).

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Exemplos:

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Verificação manual da carga formal

Para um átomo de uma estrutura de Lewis que você mesmo desenhou: escolha o elemento e conte os átomos ligados a ele, as ligações (uma dupla conta como 2) e os pares isolados.

Fórmulas de carga formal e hibridização

Carga formal CF = V − N − B/2 V = elétrons de valência, N = elétrons não ligantes, B = elétrons ligantes Número estérico NE = (átomos ligados) + (pares isolados) 2 → sp, 3 → sp², 4 → sp³, 5 → sp³d, 6 → sp³d²

V é o número do grupo para elementos representativos (C = 4, N = 5, O = 6, halogênios = 7). Cada par isolado são 2 elétrons não ligantes. Cada ligação simples acrescenta 2 elétrons ligantes, uma dupla 4 e uma tripla 6. As cargas formais de todos os átomos somam a carga total.

Número estérico, hibridização e geometria

Número estéricoHibridizaçãoGeometria eletrônicaGeometrias (pares isolados 0, 1, 2…)Exemplo
2splinearlinear (180°)C no CO₂, HC≡CH
3sp²trigonal planatrigonal plana (120°), angularC em C=O, N no NO₃⁻, O central no O₃
4sp³tetraédricatetraédrica (109,5°), piramidal trigonal (≈107°), angular (≈104,5°)CH₄, NH₃, H₂O
5sp³dbipiramidal trigonalbipiramidal trigonal, gangorra, em T, linearPCl₅, SF₄, ClF₃, I₃⁻
6sp³d²octaédricaoctaédrica, piramidal quadrada, quadrado-planaSF₆, BrF₅, XeF₄

Pares isolados vizinhos a ligações π

Um nitrogênio ou oxigênio com um par isolado vizinho a uma ligação dupla (ou a um orbital p vazio) geralmente coloca esse par em um orbital p para que ele possa se deslocalizar. O átomo é então sp² e plano, mesmo que a contagem simples dê 4. Exemplos: o N de amidas, anilina e pirrol, o O de ésteres, furano e fenol, e o O⁻ de carboxilatos. A ferramenta marca esses átomos com um asterisco.

Exemplos resolvidos

Amônio, NH₄⁺

N: V = 5, nenhum par isolado, quatro ligações N–H (B = 8).

CF = 5 − 0 − 8/2 = +1. Quatro ligações σ, número estérico 4.

N é +1, sp³, tetraédrico (109,5°)

Ozônio, O₃

O central: 1 par isolado, uma ligação dupla e uma simples (B = 6): 6 − 2 − 3 = +1. O terminal com ligação simples: 6 − 6 − 1 = −1.

O central +1, sp², angular (≈117°)

Cianeto, CN⁻

C: 1 par isolado, ligação tripla (B = 6): 4 − 2 − 3 = −1. N: 1 par isolado: 5 − 2 − 3 = 0.

A carga fica no C; os dois átomos são sp

Nitrometano, CH₃NO₂

N: nenhum par isolado, B = 8: 5 − 0 − 4 = +1. O⁻: 6 − 6 − 1 = −1. Escrever o N com duas ligações N=O daria 10 elétrons ao N, o que não é permitido.

N +1 (sp²), um O −1, carbono do CH₃ sp³

Sulfato, SO₄²⁻ (estilo vestibular)

Com duas S=O e duas S–O⁻: S = 6 − 0 − 12/2 = 0, cada O⁻ = −1. Na forma de octeto só com ligações simples, S = +2.

S é sp³, tetraédrico; total −2

Acetamida, CH₃CONH₂

N: 1 par isolado e três ligações σ, então a contagem simples é 4 (sp³). O par isolado está ao lado da ligação π C=O e se deslocaliza.

O N da amida é sp², plano

Erros comuns

Desenhe direito. Abra a estrutura no editor gratuito MolDraw para adicionar pares isolados, cargas formais e setas e depois exporte em PNG ou SVG para anotações e slides.

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Perguntas frequentes

Como se calcula a carga formal?

Use CF = V − N − B/2, em que V é o número de elétrons de valência do átomo livre, N é o número de elétrons não ligantes (pares isolados) no átomo e B é o número de elétrons ligantes ao redor dele. Para o N do nitrato: CF = 5 − 0 − 8/2 = +1.

Qual é a carga formal de cada átomo no CO2?

Os três átomos têm carga formal 0 em O=C=O. Carbono: 4 − 0 − 8/2 = 0. Cada oxigênio: 6 − 4 − 4/2 = 0. O carbono tem hibridização sp e a molécula é linear.

Como encontrar a hibridização de um átomo?

Conte o número estérico: os átomos ligados a ele mais seus pares isolados. 2 = sp, 3 = sp², 4 = sp³, 5 = sp³d, 6 = sp³d². Ligações duplas e triplas contam uma vez. Um par isolado vizinho a uma ligação π geralmente fica em um orbital p, o que torna o átomo sp².

Por que o nitrogênio de uma amida é sp2 e não sp3?

O par isolado do nitrogênio está ao lado da ligação π C=O, então se deslocaliza nela (ressonância). Para haver sobreposição, o par isolado precisa ficar em um orbital p, por isso o nitrogênio é sp² e plano. O mesmo vale para os nitrogênios da anilina, do pirrol e das enaminas.

Carga formal é o mesmo que número de oxidação?

Não. A carga formal supõe que os elétrons ligantes são compartilhados igualmente. O número de oxidação supõe que todos vão para o átomo mais eletronegativo. No CO2, o carbono tem carga formal 0, mas número de oxidação +4.

Qual estrutura de Lewis é a melhor quando há várias?

Prefira a estrutura com cargas formais mais próximas de zero, com eventuais cargas formais negativas no átomo mais eletronegativo, e nunca coloque mais de 8 elétrons em um átomo do segundo período, como C, N ou O.

A soma das cargas formais é igual à carga do íon?

Sim. As cargas formais de todos os átomos somam a carga total. No sulfato, SO4 2−, a soma é −2; no amônio, NH4+, é +1.

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Leia o guia completo: Como calcular carga formal e hibridização.

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