FC = V − N − B/2 식을 이용하여 원자가 전자, 비공유 전자, 결합 전자로부터 루이스 구조 속 원자의 형식 전하를 계산한다.
입력
중성 자유 원자의 원자가 전자 수로, 그 주족 번호이다(예를 들어 산소는 6).
원자의 비공유 전자쌍에 든 전자로, 그려진 비공유 전자쌍 하나마다 둘이다.
그 원자에 이어진 결합 속의 전체 전자로, 단일 결합마다 둘, 이중 결합마다 넷 식이다.
결과
값을 입력하면 계산 결과가 표시됩니다.
원자의 형식 전하로 FC = V − N − B/2이다. 0이 대개 가장 안정하며, 모든 원자에 대한 합은 전체 전하와 같다.
형식 전하가 0이면 원자가 기대되는 수만큼의 전자를 가진다는 뜻이며, 대개 가장 안정한 배치이다.
형식 전하는 모든 결합이 전자를 완벽하게 균등히 공유한다고 가정했을 때 루이스 구조 속 각 원자에 가상의 전하를 배정하는 장부 도구이다. 실제 전하를 나타내지는 않지만, 여러 가능한 구조 가운데 어느 것이 가장 합리적인지 판단하는 데 매우 유용하다. 이 계산기는 세 가지 전자 수로부터 원자의 형식 전하를 계산하며, 이는 루이스 구조와 공명과 함께 배우는 표준 방법이다.
식
여기서 는 자유 중성 원자의 원자가 전자 수(그 주족 번호), 은 비공유 전자쌍에 든 비공유 전자 수, 는 다른 원자와 공유하는 결합 전자 수이다. 결합 전자는 공유되므로 원자에는 그 절반만 배정된다.
예제
물 분자 속 산소 원자를 보자. 결합 둘과 비공유 전자쌍 둘을 가지므로 이다.
FC=V−N−2B=6−4−24=6−4−2=0
0의 형식 전하는 물 속 산소가 가장 편안한 결합 배치에 있음을 반영한다. 이와 달리 암모늄 이온 속 질소는 이어서 이 되며, 이온의 전체 전하를 설명한다.
형식 전하가 구조를 이끄는 이유
한 화학종 속 모든 원자의 형식 전하를 더하면 전체 전하가 되며, 이는 어떤 루이스 구조든 빠르게 점검하는 일관성 검사이다. 유효한 구조 가운데 선호되는 것은 대개 형식 전하가 0에 가장 가깝고, 전하를 띤 원자가 가장 적으며, 음의 전하가 가장 전기음성적인 원자에 놓인 구조이다. 이 지침은 우세한 공명 구조를 가려낸다.
형식 전하는 산화수와 다르다. 산화수는 대신 결합 전자 둘 다를 더 전기음성적인 원자에 배정한다. 둘은 서로 다른 물음에 답하며 같은 원자에 대해 자주 어긋난다. 구조를 그리기 전에 고리와 다중 결합을 세려면 불포화도 계산기를, 분자식을 조성 데이터에 대해 확인하려면 질량 백분율 조성 계산기를 사용한다.
자주 묻는 질문 (FAQ)
형식 전하란 무엇인가
형식 전하는 모든 결합이 완벽하게 공유 결합이어서 결합 전자가 균등하게 나뉜다고 가정했을 때 원자가 가질 가상의 전하이다. 루이스 구조를 위한 장부 도구로, 어떤 전자 배치가 가장 합리적인지 판단하는 데 도움이 된다. 모든 원자의 형식 전하를 더하면 분자나 이온의 전체 전하가 된다.
형식 전하의 식은 무엇인가
FC = V − N − B/2이며, V는 자유 원자의 원자가 전자 수, N은 비공유(비공유 전자쌍) 전자 수, B는 결합 전자 수이다. 결합 전자는 공유되므로 원자에는 그 절반만 배정된다. 예를 들어 물 속 산소는 V = 6, N = 4, B = 4이므로 FC = 0이다.
형식 전하는 산화수와 어떻게 다른가
형식 전하는 결합 전자가 결합한 원자들 사이에 균등하게 나뉜다고 가정하는 반면, 산화수는 결합 전자 둘 다를 더 전기음성적인 원자에 배정한다. 같은 원자에 대해 둘이 다른 경우가 많다. 형식 전하는 루이스 구조를 비교하는 데, 산화수는 산화·환원 반응에서 전자 이동을 추적하는 데 가장 적합하다.
형식 전하로 가장 좋은 루이스 구조를 어떻게 고르는가
선호되는 루이스 구조는 대개 형식 전하가 가능한 한 0에 가깝고, 전하를 띤 원자가 가장 적으며, 음의 형식 전하는 가장 전기음성적인 원자에 놓인다. 여러 구조가 유효할 때 그 형식 전하를 비교하면 우세한 공명 구조를 가려내는 데 도움이 된다.
