Hoe bepaal en geef je de formele lading aan?

De formele lading is een concept in de scheikunde dat helpt om de verdeling van elektronen in een molecuul of ion te begrijpen. Het is een theoretische lading die aan een atoom in een molecuul wordt toegewezen, ervan uitgaande dat de elektronen in een covalente binding gelijkmatig worden verdeeld tussen de gebonden atomen. Het helpt te bepalen welke atomen in een molecuul een positieve of negatieve lading dragen en is nuttig bij het voorspellen van de meest stabiele Lewisstructuur.

Hoe bereken je de formele lading?

Je berekent de formele lading van een atoom in een molecuul met de volgende stappen:

1. Teken de Lewisstructuur: Begin met het tekenen van een correcte Lewisstructuur van het molecuul of ion.

2. Tel valentie-elektronen: Bepaal het aantal valentie-elektronen van het atoom in zijn geïsoleerde (niet-gebonden) toestand. Dit vind je meestal in het periodiek systeem (groepnummer voor hoofdgroepselementen).

3. Tel toegewezen elektronen in de Lewisstructuur:

   • Tel alle niet-bindende elektronen (vrije elektronenparen) die aan het atoom zijn toegewezen.
   • Tel de helft van het aantal bindende elektronen (elektronen in de bindingen) die aan het atoom zijn toegewezen.

4. Bereken de formele lading: Gebruik de volgende formule:

   $Formele\,lading = Valentie\,elektronen - Niet-bindende\,elektronen - \frac{1}{2}Bindende\,elektronen$

Voorbeeld: Bereken de formele lading van het stikstofatoom in een ammoniakmolecuul ($NH_3$)

1. Lewisstructuur: Stikstof (N) is het centrale atoom, gebonden aan drie waterstofatomen (H). Stikstof heeft één vrij elektronenpaar.

     H
     |
   H-N-H
     ¨
   

2. Valentie-elektronen van N: Stikstof zit in groep 15, dus heeft 5 valentie-elektronen.
3. Toegewezen elektronen aan N in $NH_3$:
   • Niet-bindende elektronen: Het stikstofatoom heeft 1 vrij elektronenpaar, dus 2 niet-bindende elektronen.
   • Bindende elektronen: Het stikstofatoom heeft 3 enkele bindingen met waterstofatomen. Elke binding bestaat uit 2 elektronen, dus $3 \times 2 = 6$ bindende elektronen. De helft hiervan is $\frac{1}{2} \times 6 = 3$ bindende elektronen.
4. Bereken de formele lading: $Formele\,lading\,(N) = 5 - 2 - 3 = 0$

De formele lading van het stikstofatoom in ammoniak is 0.

Hoe geef je de formele lading aan in een Lewisstructuur?

Als een atoom een formele lading heeft, dan schrijf je die lading (bijvoorbeeld +1, -1, +2, -2) direct naast het betreffende atoom in de Lewisstructuur. Je zet er dus een plus- of minteken bij, gevolgd door het getal als het groter is dan 1. Voor +1 of -1 schrijf je vaak alleen '+' of '-'.

Als het hele molecuul een ion is (dus een totale lading heeft), dan zet je de hele Lewisstructuur tussen vierkante haken en schrijf je de totale lading van het ion rechtsboven de haken.

Voorbeeld: Verandering en aangeven van formele lading in het ammoniumion ($NH_4^+$)

Laten we kijken naar de vorming van het ammoniumion ($NH_4^+$) uit ammoniak ($NH_3$) en een waterstofion ($H^+$).

Voor stikstof in $NH_3$ (zoals hierboven berekend): De formele lading van stikstof in ammoniak is 0.

Voor stikstof in $NH_4^+$:

1. Lewisstructuur: Stikstof (N) is het centrale atoom, gebonden aan vier waterstofatomen (H). Er zijn geen vrije elektronenparen meer op stikstof. Het hele ion heeft een lading van +1.

       H
       |
     H-N-H
       |
       H
   

2. Valentie-elektronen van N: Stikstof zit in groep 15, dus heeft 5 valentie-elektronen.
3. Toegewezen elektronen aan N in $NH_4^+$:
   • Niet-bindende elektronen: Het stikstofatoom heeft 0 niet-bindende elektronen.
   • Bindende elektronen: Het stikstofatoom heeft 4 enkele bindingen met waterstofatomen. Elke binding bestaat uit 2 elektronen, dus $4 \times 2 = 8$ bindende elektronen. De helft hiervan is $\frac{1}{2} \times 8 = 4$ bindende elektronen.
4. Bereken de formele lading: $Formele\,lading\,(N) = 5 - 0 - 4 = +1$

De formele lading van het stikstofatoom in het ammoniumion is +1. Dit geef je aan door een '+' teken direct naast het stikstofatoom in de Lewisstructuur te plaatsen, en de totale lading van het ion rechtsboven de vierkante haken om de structuur. <br> <br> <br>