形式电荷

✍ dations ◷ 2025-12-08 17:37:43 #化学键,电荷

形式电荷(英语:Formal charge,FC)是指在分子中,假定所有化学键的电子在原子之间均等共享(不考虑相对电负性),一个原子所分配到的电荷。当确定某个分子的最佳路易士结构(或主要共振结构)时,所选结构使得每个原子上的形式电荷尽可能接近于零。

分子中任何原子的形式电荷可以通过下式计算得出:

其中是孤立的中性原子(基态)的价电子数,是分子中该原子未成键价电子数,是与分子中其它原子成键共享的电子的总数。

形式电荷可以用来预测分子结构、估计分子稳定性、解释分子偶极方向(如CO)和理解配位行为。

即使三种结构计算出的总电荷为零,最后一种结构是最好的,因为其分子中根本没有电荷。

下列方法是等价的:

需要注意的是,形式电荷只是“形式”,如同形式主义那样。形式电荷的体系只是一种方法,当分子形成时,确定每个原子的所有价电子。

形式电荷是评估分子内电荷分布的工具。氧化态也能对电子在分子中的分布进行评估。如果比较二氧化碳中的原子的形式电荷和氧化态,可以得到以下数据:

这些值之间差异的原因是形式电荷和氧化态表示的是分子中原子之间的电子分布的根本不同的方式。通过形式电荷,假定每个共价键中的电子在键中的两个原子之间十分均匀地分开(因此可以在上述方法中除以2)。CO2分子的形式电荷如下图所示:

在用形式电荷计算时,过分强调了化学键的共价(共享)成分,实际上氧原子和碳原子相比,具有较高的电负性,所以氧原子周围具有较高的电子密度。 这可以在静电电位图中有效地实现可视化。而以氧化态的形式进行处理时,键中的电子被“授予”具有更大电负性的原子。CO2分子的氧化态如下图所示:

氧化态过分强调化学键的离子成分,大多数化学家认为碳和氧之间的电负性差异不足以将其视作离子键。

实际上,分子中的电子分布位于这两个极端(共价键至离子键)之间的某处。而正因为分子的简单的Lewis结构图存在不足,让斯莱特(英语:John C. Slater)、鲍林发展出了更加普遍适用且准确的价键理论,马利肯、洪特等人提出了分子轨道理论。

相关

  • 油红O油红O,或称油剂红27,苏丹红5B(C26H24N4O)是一种重氮脂肪染色剂,用于染中性的脂质冰冻切片和一些脂蛋白的石蜡切片。正常情况下为红色粉末状。油红O是苏丹染剂之一,很大程度上可以
  • 多罗菲多罗菲(2004年-2014年),又称多罗德斯(俄语:Дорофей),是一只眼睛为蓝色的西伯利亚猫,属于时任俄罗斯总统及现任俄罗斯总理梅德韦杰夫和夫人斯韦特兰娜·梅德韦杰娃,于2008年5
  • 产生及湮没算符物理学中,湮没算符(Creation and annihilation operators)是将处于特定状态中的多个粒子,其粒子数下降1的算符;产生算符则是将处于特定状态中的多个粒子,其粒子数增加1的算符,产生
  • 副眼器眼副器是眼的辅助装置,有保护、运动和支持眼球的作用。眼副器和眼球共同构成视器。眼副器包括眼睑、结膜、泪器、眼球外肌、眶脂体、眶筋膜等结构
  • 约翰·普罗富莫约翰·邓尼斯·普罗富莫,CBE(John Dennis Profumo,1915年1月30日-2006年3月9日),别名为杰克·普罗富莫,是英国政治家,也是1963年普罗富莫事件的中心人物,该事件对当时麦美伦的保守党
  • 保罗·贝蒂保罗·贝蒂(Paul Beatty,1962年6月9日-)是一位美国小说家及诗人。贝蒂1980年毕业于加利福尼亚州的高校,及后分别在布鲁克林学院取得创意写作硕士学位及在波士顿大学取得心理学文
  • 炻器炻器(shí,英语:Stoneware)是介于陶器与瓷器之间的陶瓷器,原料主要是石器土或非耐火的火泥,吸水率通常小于6%,有的施釉,有的不施釉。炻器这个名称来源于欧洲,本意是石器。日本人翻译时
  • 鬼谷洞坐标:27°55′46″N 117°11′43″E / 27.92944°N 117.19528°E / 27.92944; 117.19528鬼谷洞位于中国江西省贵溪市冷水镇麻地村云梦山的半山腰处,处于龙虎山东南部,为三十六
  • 卡姆马姆卡姆马姆(Khammam),是印度安得拉邦Khammam县的一个城镇。总人口158022(2001年)。该地2001年总人口158022人,其中男性80072人,女性77950人;0—6岁人口17716人,其中男9204人,女8512人;识
  • 朱淑真朱淑真,又作朱淑珍、朱淑贞(1135年-1180年),号幽栖居士,南宋女词人,约生活于南宋高宗、孝宗时期。她的籍贯身世,历来说法不一,原籍歙州(治今安徽歙县),《四库全书》中定其为“浙中海宁人