MolDraw › เครื่องมือเคมี › เครื่องคำนวณประจุฟอร์มัลและไฮบริไดเซชัน
เครื่องคำนวณประจุฟอร์มัลและไฮบริไดเซชัน
สรุปสั้น ๆ: ป้อนโมเลกุลหรือไอออนเพื่อหาประจุฟอร์มัลของทุกอะตอม คำนวณด้วย FC = V − N − B/2 พร้อมคู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยว เลขสเตอริก ไฮบริไดเซชัน (sp, sp², sp³, sp³d, sp³d²) รูปทรงเรขาคณิตของอิเล็กตรอน รูปร่าง และมุมพันธะโดยประมาณ ใช้งานฟรี ทำงานในเว็บเบราว์เซอร์ และไม่ต้องดาวน์โหลด
วางสตริง SMILES พิมพ์สูตร เช่น NO3- หรือ SO4^2- หรือเลือกตัวอย่าง ตารางจะแสดงสำหรับทุกอะตอม ได้แก่ เวเลนซ์อิเล็กตรอน อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวและอิเล็กตรอนในพันธะ ประจุฟอร์มัลพร้อมการคำนวณ เลขสเตอริก ไฮบริไดเซชัน และรูปร่างรอบอะตอมนั้น
กำลังโหลดตัวแก้ไข…
กำลังโหลด…
ตรวจประจุฟอร์มัลด้วยตนเอง
สำหรับอะตอมหนึ่งในโครงสร้างลิวอิสที่คุณวาดเอง: เลือกธาตุ นับจำนวนอะตอมที่ต่ออยู่ จำนวนพันธะ (พันธะคู่นับเป็น 2) และจำนวนคู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยว
สูตรประจุฟอร์มัลและไฮบริไดเซชัน
ประจุฟอร์มัล FC = V − N − B/2 V = เวเลนซ์อิเล็กตรอน, N = อิเล็กตรอนที่ไม่สร้างพันธะ, B = อิเล็กตรอนในพันธะ
เลขสเตอริก SN = (อะตอมที่สร้างพันธะ) + (คู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยว) 2 → sp, 3 → sp², 4 → sp³, 5 → sp³d, 6 → sp³d²
V คือเลขหมู่สำหรับธาตุหมู่หลัก (C = 4, N = 5, O = 6, แฮโลเจน = 7) คู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยวแต่ละคู่คืออิเล็กตรอนที่ไม่สร้างพันธะ 2 ตัว พันธะเดี่ยวแต่ละพันธะเพิ่มอิเล็กตรอนในพันธะ 2 ตัว พันธะคู่ 4 ตัว และพันธะสาม 6 ตัว ประจุฟอร์มัลของทุกอะตอมรวมกันเท่ากับประจุรวม
เลขสเตอริก ไฮบริไดเซชัน และรูปร่าง
| เลขสเตอริก | ไฮบริไดเซชัน | รูปทรงเรขาคณิตของอิเล็กตรอน | รูปร่าง (คู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยว 0, 1, 2…) | ตัวอย่าง |
|---|---|---|---|---|
| 2 | sp | เส้นตรง | เส้นตรง (180°) | C ใน CO₂, HC≡CH |
| 3 | sp² | สามเหลี่ยมแบนราบ | สามเหลี่ยมแบนราบ (120°), มุมงอ | C ใน C=O, N ใน NO₃⁻, O ตรงกลางใน O₃ |
| 4 | sp³ | ทรงสี่หน้า | ทรงสี่หน้า (109.5°), พีระมิดฐานสามเหลี่ยม (≈107°), มุมงอ (≈104.5°) | CH₄, NH₃, H₂O |
| 5 | sp³d | พีระมิดคู่ฐานสามเหลี่ยม | พีระมิดคู่ฐานสามเหลี่ยม, ไม้กระดก, รูปตัว T, เส้นตรง | PCl₅, SF₄, ClF₃, I₃⁻ |
| 6 | sp³d² | ทรงแปดหน้า | ทรงแปดหน้า, พีระมิดฐานสี่เหลี่ยม, สี่เหลี่ยมแบนราบ | SF₆, BrF₅, XeF₄ |
คู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยวที่อยู่ติดกับพันธะ π
ไนโตรเจนหรือออกซิเจนที่มีคู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยวอยู่ติดกับพันธะคู่ (หรือติดกับออร์บิทัล p ที่ว่าง) มักจะให้คู่อิเล็กตรอนนั้นอยู่ในออร์บิทัล p เพื่อให้เคลื่อนที่ไม่อยู่กับที่ได้ อะตอมจึงเป็น sp² และแบนราบ แม้การนับแบบง่ายจะได้ 4 ตัวอย่าง: N ของเอไมด์ แอนิลีน และไพร์โรล O ของเอสเทอร์ ฟิวแรน และฟีนอล และ O⁻ ของคาร์บอกซิเลต เครื่องมือจะทำเครื่องหมายดอกจันที่อะตอมเหล่านี้
ตัวอย่างโจทย์
แอมโมเนียม NH₄⁺
N: V = 5 ไม่มีคู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยว มีพันธะ N–H สี่พันธะ (B = 8)
FC = 5 − 0 − 8/2 = +1 มีพันธะ σ สี่พันธะ เลขสเตอริก 4
N เป็น +1, sp³, ทรงสี่หน้า (109.5°)
โอโซน O₃
O ตรงกลาง: คู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยว 1 คู่ พันธะคู่หนึ่งและพันธะเดี่ยวหนึ่ง (B = 6): 6 − 2 − 3 = +1 O ปลายที่มีพันธะเดี่ยว: 6 − 6 − 1 = −1
O ตรงกลาง +1, sp², มุมงอ (≈117°)
ไซยาไนด์ CN⁻
C: คู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยว 1 คู่ พันธะสาม (B = 6): 4 − 2 − 3 = −1 N: คู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยว 1 คู่: 5 − 2 − 3 = 0
ประจุอยู่ที่ C ทั้งสองอะตอมเป็น sp
ไนโตรมีเทน CH₃NO₂
N: ไม่มีคู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยว B = 8: 5 − 0 − 4 = +1 O⁻: 6 − 6 − 1 = −1 การเขียน N ที่มีพันธะ N=O สองพันธะจะทำให้ N มีอิเล็กตรอน 10 ตัว ซึ่งไม่อนุญาต
N +1 (sp²), O หนึ่งตัว −1, คาร์บอนของ CH₃ เป็น sp³
ซัลเฟต SO₄²⁻ (แนว JEE / NEET)
เมื่อมี S=O สองพันธะและ S–O⁻ สองพันธะ: S = 6 − 0 − 12/2 = 0, O⁻ แต่ละตัว = −1 ในรูปออกเตตที่มีแต่พันธะเดี่ยว S = +2
S เป็น sp³ ทรงสี่หน้า ประจุรวม −2
แอซีตาไมด์ CH₃CONH₂
N: คู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยว 1 คู่และพันธะ σ สามพันธะ การนับแบบง่ายจึงได้ 4 (sp³) แต่คู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยวอยู่ติดกับพันธะ π ของ C=O และเคลื่อนที่ไม่อยู่กับที่
N ของเอไมด์เป็น sp² และแบนราบ
ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย
- นับจำนวนพันธะแทนอิเล็กตรอนในพันธะ ใช้ B/2 (จำนวนพันธะ) ไม่ใช่ B พันธะคู่เพิ่ม 2 ใน B/2
- ลืมคู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยว N คือจำนวนอิเล็กตรอนที่ไม่สร้างพันธะ คู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยวแต่ละคู่จึงนับเป็น 2
- นับพันธะคู่เป็นสองโดเมน สำหรับเลขสเตอริก พันธะคู่หรือพันธะสามนับเป็นหนึ่งโดเมน
- ให้ N หรือ O มีอิเล็กตรอนเกิน 8 ตัว อะตอมคาบที่สองขยายออกเตตไม่ได้ เขียนหมู่ไนโตรเป็น N⁺–O⁻ ไม่ใช่ N(=O)=O
- เรียก N ของเอไมด์หรือแอนิลีนว่า sp³ คู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยวที่อยู่ในคอนจูเกชันอยู่ในออร์บิทัล p อะตอมเหล่านี้จึงเป็น sp²
- สับสนระหว่างประจุฟอร์มัลกับเลขออกซิเดชัน ทั้งสองใช้กฎการนับอิเล็กตรอนต่างกันและมักได้ค่าต่างกัน
วาดให้ถูกต้อง เปิดโครงสร้างในตัวแก้ไข MolDraw ฟรีเพื่อเพิ่มคู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยว ประจุฟอร์มัล และลูกศร แล้วส่งออกเป็น PNG หรือ SVG สำหรับโน้ตและสไลด์
เปิดตัวแก้ไข MolDrawคำถามที่พบบ่อย
คำนวณประจุฟอร์มัลอย่างไร?
ใช้ FC = V − N − B/2 โดย V คือจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอมอิสระ N คือจำนวนอิเล็กตรอนที่ไม่ได้สร้างพันธะ (คู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยว) บนอะตอม และ B คือจำนวนอิเล็กตรอนในพันธะรอบอะตอมนั้น สำหรับ N ในไนเตรต: FC = 5 − 0 − 8/2 = +1
ประจุฟอร์มัลของแต่ละอะตอมใน CO2 เป็นเท่าใด?
ทั้งสามอะตอมมีประจุฟอร์มัลเป็น 0 ใน O=C=O คาร์บอน: 4 − 0 − 8/2 = 0 ออกซิเจนแต่ละตัว: 6 − 4 − 4/2 = 0 คาร์บอนมีไฮบริไดเซชันแบบ sp และโมเลกุลเป็นเส้นตรง
จะหาไฮบริไดเซชันของอะตอมได้อย่างไร?
นับเลขสเตอริก: จำนวนอะตอมที่สร้างพันธะกับอะตอมนั้นบวกจำนวนคู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยว 2 = sp, 3 = sp², 4 = sp³, 5 = sp³d, 6 = sp³d² พันธะคู่และพันธะสามนับเป็นหนึ่ง คู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยวที่อยู่ติดกับพันธะ π มักอยู่ในออร์บิทัล p ทำให้อะตอมเป็น sp²
ทำไมไนโตรเจนในเอไมด์จึงเป็น sp2 ไม่ใช่ sp3?
คู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยวของไนโตรเจนอยู่ติดกับพันธะ π ของ C=O จึงเกิดการเคลื่อนที่ไม่อยู่กับที่เข้าไปในพันธะนั้น (เรโซแนนซ์) เพื่อให้ซ้อนเหลื่อมกันได้ คู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยวต้องอยู่ในออร์บิทัล p ไนโตรเจนจึงเป็น sp² และอยู่ในระนาบ เช่นเดียวกับไนโตรเจนในแอนิลีน ไพร์โรล และอีนามีน
ประจุฟอร์มัลเหมือนกับเลขออกซิเดชันหรือไม่?
ไม่ ประจุฟอร์มัลสมมติว่าอิเล็กตรอนในพันธะใช้ร่วมกันเท่า ๆ กัน ส่วนเลขออกซิเดชันสมมติว่าอิเล็กตรอนทั้งหมดไปอยู่กับอะตอมที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงกว่า ใน CO2 คาร์บอนมีประจุฟอร์มัล 0 แต่มีเลขออกซิเดชัน +4
เมื่อมีโครงสร้างลิวอิสหลายแบบ แบบใดดีที่สุด?
เลือกโครงสร้างที่มีประจุฟอร์มัลใกล้ศูนย์ที่สุด โดยประจุฟอร์มัลลบอยู่บนอะตอมที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงกว่า และห้ามให้อะตอมคาบที่สอง เช่น C, N หรือ O มีอิเล็กตรอนเกิน 8 ตัว
ผลรวมของประจุฟอร์มัลเท่ากับประจุของไอออนหรือไม่?
ใช่ ประจุฟอร์มัลของทุกอะตอมรวมกันเท่ากับประจุรวม ในซัลเฟต SO4 2− รวมได้ −2 ในแอมโมเนียม NH4+ รวมได้ +1
เครื่องมือเคมีที่เกี่ยวข้อง
อ่านคู่มือฉบับเต็ม: วิธีคำนวณประจุฟอร์มัลและไฮบริไดเซชัน
อัปเดตล่าสุด: