Формален заряд на азота

В това видео ще се научим как да определяме формалния заряд на азот. Нека си припомним дефиницията на формален заряд. Формалният заряд е равен на броя валентни електрони на свободния атом, минус броя валентни електрони на свързания атом. Или по друг начин казано, формалният заряд е равен на броя валентни електрони, които атомът би трябвало да притежава, минус броя валентни електрони, които атомът всъщност има на чертежа. Нека да определим формалния заряд на азота в следната молекула. Припомни си, че всяка връзка представлява два електрона. Ще нарисувам електроните в тази връзка, за да ни е по-лесно определянето на формален заряд на азота. Формалният заряд е равен на броя валентни електрони, които азотът би трябвало да притежава. Знаем, че азотът би трябвало да има пет валентни електрона, заради мястото, което заема в периодичната таблица. Записваме пет. От тук изваждаме броя валентни електрони, които азотът притежава на чертежа ни. Нека се върнем към Люисовата структура и да разгледаме тези връзки. Знаем, че от тази връзка вляво азотът взима един от тези електрони. А от тази вдясно азотът взима един от тези електрони, а водородът взима другия. Същото важи за тази азот-водородна връзка. Азотът взима единия от електроните, а водородът – другия. Колко електрона имаме около азота на чертежа ни? Нека ги преброим. Един, два, три една неподелена електронна двойка при азота, значи четири, пет. На скицата азотът е заобиколен от пет валентни електрона. Пет минус пет е равно на нула. Следователно азотът е с формален заряд нула. Ще го начертая отново. Имахме азот, свързан с два водорода и една неподелена електронна двойка при азота. Определихме, че азотът има формален заряд нула. Следователно наблюдаваме тенденция. Всеки път, когато видиш азот с три връзки, нека ги начертая – една, две, три. При три връзки и една неподелена електронна двойка, формалният заряд е равен на нула. Следователно когато азотът има три връзки и една неподелена електронна двойка, формалният му заряд е равен на нула. Понякога е по-удобно да не чертаеш неподелената електронна двойка. Ако начертаеш само това и знаеш, че формалният заряд на азота е нула, се предполага, че също знаеш, че има една неподелена електронна двойка на същия азотен атом. Това е друг начин за изобразяване на същата молекула, без представена неподелена електронна двойка, защото трябва да знаеш, че е там. Нека да разгледаме други примери, където азотът има формален заряд нула. На примера вляво виждаме този азот и знаем, че той притежава формален заряд, равен на нула. Нека да видим колко връзки има. Ще използвам червено. Една връзка, две, три връзки. Три връзки и формален заряд нула, заедно с една неподелена електронна двойка при същия азотен атом. Можем или да не я отбелязваме, или да я нарисуваме. Ще нарисувам неподелената двойка електрони на азота. Формален заряд нула. Нека да разгледаме тази вдясно. Ако допуснем, че азотът има формален заряд нула, нека да преброим колко връзки имаме. Една, две, три. Три връзки, следователно не достига една неподелена електронна двойка. Ако искаш да покажеш неподелената двойка, можеш да я направиш ето така. Забележи, че по този начин азотът има осем електрона около себе си. Два, четири, шест, осем. Азотът има октет от електрони. Запомни, можеш също да не изобразяваш неподелената двойка, защото се предполага, че при формален заряд на азота нула, имаме неподелена двойка и просто не искаме да губим време в изобразяването ѝ. Нека да определим формалния заряд на друг азот, тук долу. Какъв е формалният заряд на азота сега? Да начертаем електроните. Всяка връзка има два електрона, ще ги нарисувам тук. Формалният заряд на азота е равен на броя валентни електрони, които азотът би трябвало да притежава. Вече знаем, че те са пет. Слагаме пет електрона и изваждаме броя валентни електрони, които азотът всъщност има на нашата скица. В тези връзки водородът взима един от електроните, а азотът – другия. Това ни позволява да видим, че имаме четири електрона около азота. Един, два, три, четири. На нашата скица азотът има само четири електрона около себе си – пет минус четири ни дава формален заряд от +1. Азотът като че ли е "загубил" валентен електрон. Би трябвало да има пет, а тук виждаме само четири, все едно е загубил валентен електрон – плюс единица за формалния заряд. Ще го прерисувам. Азотът е свързан с четири връзки към четири водородни атоми и има формален заряд плюс единица (+1). Би трябвало да разпознаваш този амониев йон от химия начално ниво. Щом този йон има формален заряд +1, значи наблюдаваме още една тенденция. Нека го начертаем. Имаме една, две, три, четири връзки и нула неподелени електронни двойки. Когато азотът има четири връзки и нула неподелени двойки електрони вече установихме, че формалният заряд ще бъде равен на +1. Нека да разгледаме и други примери, където азотът има формален заряд от +1. На примера вляво виждаме, че азотът има четири връзки и нула неподелени двойки електрони, което дава формален заряд от +1. На примера вдясно наблюдаваме същото. Една връзка, две, три, четири връзки и нула невподелени двойки електрони. Отново наблюдаваме +1 формален заряд на азота. За последно, още един азотен атом за определяне на формален заряд. Да се концентрираме върху следния. Ще представя електроните, съставляващи връзката. Тук имаме два електрона, тук също. Какъв е формалният заряд на азота? Формалният заряд е равен на броя валентни електрони, които азотът би трябвало да притежава – пет, минус броя валентни електрони, които азотът реално притежава на нашата Люисова структура. Отново поглеждаме тази връзка и чертаем един електрон при азота и един при другия атом. Тук даваме един електрон на азотния атом и един електрон на другия атом. Сега оставаме с две неподелени електронни двойки при азота. Колко общо прави това? Един, два, три, четири, пет, шест. Шест електрона около азотния атом. Пет минус шест е равно на минус единица (-1). Формалният заряд на азота е равен на -1. Ще го прерисувам. Азот с две неподелени двойки електрони има формален заряд от минус единица. Ако искам да оставя неподелените двойки ще напиша NH тук и ще сложа "-1" формален заряд на азота. Поради тази тенденция, би трябвало да помниш, че този азотен атом има две неподелени електронни двойки. Ще поясня тенденцията. За да получиш формален заряд от -1, азотът трябва да има две връзки и две неподелени електронни двойки. Когато азотен атом има две връзки и две неподелени електронни двойки, тогава той има формален заряд от -1. Да разгледаме още примери. Тук имаме азотен атом без нарисувани неподелени електронни двойки, но ти знаеш, че той е с формален заряд -1. Колко връзки имаме? Ето една тук и още една тук. Имаме две връзки, но не сме нарисували двете неподелени двойки. Можеш или да оставиш чертежа така, или да добавиш неподелените двойки. Една неподелена двойка и втора неподелена двойка електрони. Забележи, че това дава на азотния атом октет от електрони. Нека да повторим същото вдясно. Знаеш, че този азотен атом е с формален заряд -1, следователно би трябвало да има две връзки и две неподелени електронни двойки. Тук виждаме двете връзки. Ако формалният заряд е "-1", би трябвало да имаме две неподелени двойки електрони. Можем да нарисуваме тези неподелени двойки или да не го правим, зависи от това какво целиш да покажеш при изобразяването им.