MolDraw › Công cụ hóa học › Máy tính điện tích hình thức và lai hóa
Máy tính điện tích hình thức và lai hóa
Tóm tắt: Nhập một phân tử hoặc ion để có điện tích hình thức của mọi nguyên tử, tính theo FC = V − N − B/2, cùng số cặp electron tự do, số không gian, kiểu lai hóa (sp, sp², sp³, sp³d, sp³d²), hình học electron, hình dạng và góc liên kết gần đúng. Miễn phí, chạy ngay trên trình duyệt và không cần tải về.
Dán chuỗi SMILES, gõ công thức như NO3- hoặc SO4^2-, hoặc chọn một ví dụ. Với mỗi nguyên tử, bảng hiển thị số electron hóa trị, số electron tự do và electron liên kết, điện tích hình thức kèm phép tính, số không gian, kiểu lai hóa và hình dạng quanh nguyên tử đó.
Đang tải trình soạn thảo…
Đang tải…
Kiểm tra điện tích hình thức thủ công
Với một nguyên tử trong công thức Lewis bạn tự vẽ: chọn nguyên tố, đếm số nguyên tử gắn với nó, số liên kết (liên kết đôi tính là 2) và số cặp electron tự do.
Công thức điện tích hình thức và lai hóa
Điện tích hình thức FC = V − N − B/2 V = số electron hóa trị, N = số electron không liên kết, B = số electron liên kết
Số không gian SN = (số nguyên tử liên kết) + (số cặp electron tự do) 2 → sp, 3 → sp², 4 → sp³, 5 → sp³d, 6 → sp³d²
V là số thứ tự nhóm với nguyên tố nhóm chính (C = 4, N = 5, O = 6, halogen = 7). Mỗi cặp electron tự do là 2 electron không liên kết. Mỗi liên kết đơn thêm 2 electron liên kết, liên kết đôi thêm 4 và liên kết ba thêm 6. Điện tích hình thức của mọi nguyên tử cộng lại bằng điện tích tổng.
Số không gian, lai hóa và hình dạng
| Số không gian | Lai hóa | Hình học electron | Hình dạng (0, 1, 2… cặp electron tự do) | Ví dụ |
|---|---|---|---|---|
| 2 | sp | thẳng | thẳng (180°) | C trong CO₂, HC≡CH |
| 3 | sp² | tam giác phẳng | tam giác phẳng (120°), gấp khúc | C trong C=O, N trong NO₃⁻, O trung tâm trong O₃ |
| 4 | sp³ | tứ diện | tứ diện (109,5°), chóp tam giác (≈107°), gấp khúc (≈104,5°) | CH₄, NH₃, H₂O |
| 5 | sp³d | lưỡng chóp tam giác | lưỡng chóp tam giác, cầu bập bênh, chữ T, thẳng | PCl₅, SF₄, ClF₃, I₃⁻ |
| 6 | sp³d² | bát diện | bát diện, chóp vuông, vuông phẳng | SF₆, BrF₅, XeF₄ |
Cặp electron tự do cạnh liên kết π
Nitrogen hoặc oxygen có cặp electron tự do cạnh liên kết đôi (hoặc cạnh orbital p trống) thường đặt cặp electron đó vào orbital p để có thể giải tỏa. Khi đó nguyên tử lai hóa sp² và phẳng dù phép đếm đơn giản cho kết quả 4. Ví dụ: N của amide, aniline và pyrrole, O của ester, furan và phenol, và O⁻ của carboxylate. Công cụ đánh dấu các nguyên tử này bằng dấu sao.
Ví dụ minh họa
Ammonium, NH₄⁺
N: V = 5, không có cặp electron tự do, bốn liên kết N–H (B = 8).
FC = 5 − 0 − 8/2 = +1. Bốn liên kết σ, số không gian 4.
N là +1, sp³, tứ diện (109,5°)
Ozone, O₃
O trung tâm: 1 cặp electron tự do, một liên kết đôi và một liên kết đơn (B = 6): 6 − 2 − 3 = +1. O đầu mạch liên kết đơn: 6 − 6 − 1 = −1.
O trung tâm +1, sp², gấp khúc (≈117°)
Cyanide, CN⁻
C: 1 cặp electron tự do, liên kết ba (B = 6): 4 − 2 − 3 = −1. N: 1 cặp electron tự do: 5 − 2 − 3 = 0.
Điện tích nằm trên C; cả hai nguyên tử lai hóa sp
Nitromethane, CH₃NO₂
N: không có cặp electron tự do, B = 8: 5 − 0 − 4 = +1. O⁻: 6 − 6 − 1 = −1. Viết N với hai liên kết N=O sẽ cho N 10 electron, điều này không được phép.
N +1 (sp²), một O −1, carbon CH₃ sp³
Sulfate, SO₄²⁻ (kiểu JEE / NEET)
Với hai S=O và hai S–O⁻: S = 6 − 0 − 12/2 = 0, mỗi O⁻ = −1. Ở dạng bát tử toàn liên kết đơn, S = +2.
S lai hóa sp³, tứ diện; tổng −2
Acetamide, CH₃CONH₂
N: 1 cặp electron tự do và ba liên kết σ, nên phép đếm đơn giản cho 4 (sp³). Cặp electron tự do nằm cạnh liên kết π C=O và bị giải tỏa.
N của amide lai hóa sp², phẳng
Lỗi thường gặp
- Đếm số liên kết thay vì số electron liên kết. Dùng B/2 (số liên kết), không phải B. Liên kết đôi cộng 2 vào B/2.
- Quên cặp electron tự do. N là số electron không liên kết, nên mỗi cặp tính là 2.
- Tính liên kết đôi là hai vùng. Với số không gian, liên kết đôi hoặc ba chỉ là một vùng.
- Cho N hoặc O quá 8 electron. Nguyên tử chu kỳ 2 không thể mở rộng bát tử. Viết nhóm nitro là N⁺–O⁻, không phải N(=O)=O.
- Gọi N của amide hoặc aniline là sp³. Cặp electron tự do liên hợp nằm trong orbital p, nên các nguyên tử này lai hóa sp².
- Nhầm điện tích hình thức với số oxi hóa. Chúng dùng quy tắc đếm electron khác nhau và thường là hai con số khác nhau.
Vẽ cho chuẩn. Mở cấu trúc trong trình soạn thảo MolDraw miễn phí để thêm cặp electron tự do, điện tích hình thức và mũi tên, rồi xuất PNG hoặc SVG cho ghi chép và slide.
Mở trình soạn thảo MolDrawCâu hỏi thường gặp
Tính điện tích hình thức như thế nào?
Dùng FC = V − N − B/2, trong đó V là số electron hóa trị của nguyên tử tự do, N là số electron không liên kết (cặp electron tự do) trên nguyên tử và B là số electron liên kết quanh nó. Với N trong nitrate: FC = 5 − 0 − 8/2 = +1.
Điện tích hình thức của mỗi nguyên tử trong CO2 là bao nhiêu?
Cả ba nguyên tử đều có điện tích hình thức bằng 0 trong O=C=O. Carbon: 4 − 0 − 8/2 = 0. Mỗi oxygen: 6 − 4 − 4/2 = 0. Carbon lai hóa sp và phân tử có dạng thẳng.
Làm sao xác định kiểu lai hóa của một nguyên tử?
Đếm số không gian: số nguyên tử liên kết với nó cộng số cặp electron tự do. 2 = sp, 3 = sp², 4 = sp³, 5 = sp³d, 6 = sp³d². Liên kết đôi và liên kết ba chỉ tính một lần. Cặp electron tự do cạnh liên kết π thường nằm trong orbital p, làm nguyên tử lai hóa sp².
Vì sao nitrogen trong amide lai hóa sp2 chứ không phải sp3?
Cặp electron tự do của nitrogen nằm cạnh liên kết π C=O, nên nó giải tỏa vào đó (cộng hưởng). Để xen phủ được, cặp electron tự do phải nằm trong orbital p, nên nitrogen lai hóa sp² và phẳng. Điều này cũng đúng với nitrogen của aniline, pyrrole và enamine.
Điện tích hình thức có giống số oxi hóa không?
Không. Điện tích hình thức giả định electron liên kết được chia đều. Số oxi hóa giả định tất cả chúng thuộc về nguyên tử có độ âm điện lớn hơn. Trong CO2, carbon có điện tích hình thức bằng 0 nhưng số oxi hóa +4.
Khi có nhiều công thức Lewis, công thức nào là tốt nhất?
Ưu tiên công thức có điện tích hình thức gần 0 nhất, điện tích hình thức âm (nếu có) nằm trên nguyên tử có độ âm điện lớn hơn, và không bao giờ đặt quá 8 electron lên nguyên tử chu kỳ 2 như C, N hoặc O.
Tổng điện tích hình thức có bằng điện tích của ion không?
Có. Điện tích hình thức của mọi nguyên tử cộng lại bằng điện tích tổng. Trong sulfate, SO4 2−, tổng là −2; trong ammonium, NH4+, tổng là +1.
Công cụ hóa học liên quan
Đọc hướng dẫn đầy đủ: Cách tính điện tích hình thức và lai hóa.
Cập nhật lần cuối: