2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
Formalni naboj atoma koji učestvuje u kovalentnoj vezi je naboj koji bi imao da ne postoje razlike u elektronegativnosti između atoma koji formiraju vezu, odnosno kada bi se elektroni dijelili jednako. Objašnjeno drugim riječima, to bi bio naboj koji bi atom imao da je veza prekinuta homolitički.
Formalni naboj atoma u molekuli izračunava se oduzimanjem: ukupan broj valentnih elektrona minus broj elektrona koji ne učestvuju u vezi (rezervni parovi) minus polovina elektrona zajedničkih u kovalentnoj vezi.
Primjeri
- Ugljik u metanu (CH4). Pošto svi valentni elektroni ugljenika učestvuju u kovalentnim vezama, formalni naboj je nula. 4 – (0 + 4)=0
- Azot u molekuli nitro (NO2). Formalni naboj 5 – (1+3)=1.
Pogledajmo pobliže primjer amonijuma NH4+. U ovom molekulu, formalni naboj azota bi bio 5-(0+4)=1. Formalni naboji atoma vodonika su nula. Stoga, u cijeloj molekuli, zbir formalnih naboja atoma koji ga čine je 1, vrijednost koja se poklapa s pozitivnim nabojem kationa.
Pogledajmo slučaj molekula CO2. Ovaj molekul ima 16 valentnih elektrona, od kojih četiri doprinosi ugljik i šest svaki atom kisika. Ugljik se može vezati jednostrukim vezamaatoma vodika, sa formalnim nabojem od 0 za molekul, ali sa formalnim nabojem od +2 za ugljik i -1 za svaki kisik. Da je jednostruka i dvostruka veza, formalni naboj na molekuli bi i dalje bio nula, s nabojem +1 za ugljik, 0 za kisik s dvostrukom vezom i -1 za jednostruku vezu. U slučaju spajanja ugljika preko dvostrukih veza na dva atoma kisika, formalni naboj molekula i tri atoma bio bi nula. Zbog toga je ova posljednja struktura najrasprostranjenija, jer formalni naboji uvijek imaju tendenciju da budu nula ili što bliže nuli u svim atomima.
Uvijek moramo imati na umu da je formalni naboj upravo to, formalnost, koja je korisna za brojanje elektrona koji su doprinijeli vezi, ali u stvarnosti ove elektrone može privući drugi atom, od veća elektronegativnost.
Formalno punjenje i stanje oksidacije
Kada dodijelimo formalne naboje atomima koji su kovalentno vezani, to činimo pod pretpostavkom da su elektroni koji formiraju vezu podijeljeni, odnosno da su raspoređeni jednako među atomima. Umjesto toga, kada atomu dodijelimo naboj prema njegovom oksidacijskom stanju, atom s višom elektronegativnošću se uzima u obzir, a vezni elektroni se „daju“tom atomu.
Na slici ispod, možemo vidjeti kako bi elektroni bili raspoređeni u mogućem homolitičkom prekidu veza u molekulu CO2
Iz perspektive oksidacionog stanja,raspored elektrona u eventualnom kidanju veza istog molekula bio bi:
U formalnom naelektrisanju uzima se u obzir ukupna distribucija elektrona veze, dok se u oksidacionom stanju uzima u obzir da će atom sa najvećom elektronegativnošću „ukrasti” elektrone za sebe. Stvarni raspored elektrona u molekulu bio bi međustanje između ova dva rasporeda. Elektroni su bliži elektronegativnijem atomu, a da ih ne "uzimaju" u potpunosti, odnosno djelimično ih dijele.
Da bi se objasnio stvarni položaj ovih elektrona, osmišljene su teorije valentne veze i molekularne orbite.
