Формальный заряд углерода

чтобы найти формальный заряд атомы в молекуле мы должны взять количество валентных электронов в его свободном состоянии вычесть из него половину электронов из образованных им связей и вычесть количество электронов в свободных порах давайте найдем формальный заряд углерода в молекуле метана каждая связь образуется двумя электронами я подрисую их на схеме поскольку так будет проще найти формальный заряд углерода чему равно количество валентных электронов свободного атома углерода мы знаем что в свободном виде у атома углерода четыре валентных электрона и из этого числа мы вычитаем половину электронов участвующих в связях на этой схеме мы в каждой связи относим один электрон водороду и один электрон углероду а значит мы должны разделить все связи и все участвующие в связях электроны пополам в каждой связи один электрон забирает водород и 1-углерод таким образом мы видим что у углерода всех связи осталось четыре электрона давайте я их обведу один два три и четыре свободных электронных пар нет поэтому вычитаем 4 из 4 и получаем 0 то есть в молекуле метана формальный заряд атома углерода равен нулю давайте рассмотрим следующий пример как видите здесь связи не 4 а всего три я снова обозначу в них электроны и мы найдем формальный заряд углерода в этой молекуле количество валентных электронов углерода по-прежнему равно четырем из этого числа мы вычитаем половину электронов участвующих в связях давайте снова разделим электроны в связях пополам мы видим что на этот раз углерода осталось только три электрона из образованных им связей я их снова обведу 1 2 и 3 4 минус 3 равно плюс единицы формальный заряд углерода в этом случае + 1 у него было четыре валентных электрона связь образовали только три из них и один электрон был потерян поэтому формальный заряд равен плюс одному давайте перерисуем схему этой молекулы здесь углерод образовал 3 связи с водородом его формальный заряд плюс единица мы можем обозначить его поставив плюс рядом с углеродом обратите внимание что в этом случае углерода нет свободных пар вместо стандартного октета его окружают всего 6 электронов больше восьми электронов углерода быть не может но меньше встречается часто и так у этого атома углерода формальный заряд плюс один в этом случае он называется карбкатион им карбкатион и часто встречаются в химии и важно понимать что это такое еще раз повторим у нас есть атом углерода с тремя связями давайте я их обведу 1 2 3 и у него 0 свободных пар таким образом 3 связи и отсутствия свободных пар образуют положительно заряженные карбкатион какова будет гибридизация у такого положительно заряженного карбкатион а опять же у него 1 2 3 связи и 0 свободных пар а значит из видеороликов посвященную гибридизации мы знаем что углерод в нашем случае будет sp 2-гибридизирован следовательно его связи образуют плоский правильный треугольник это важно понимать при изучении механизмов органической химии а значит важно иметь представление о карбкатион ах давайте рассмотрим еще несколько примеров карпати он of и проанализируем их начнем с левого рисунка в центре этой схемы находится углерод с формальным зарядом плюс единица с чем связан этот углерод сверху он связан с группой ch3 в органической химии она называется метильной группой здесь красный атом углерода связан с еще одной метильной группой и вот тут с еще одну метильной группы ch3 таким образом у этого красного атом углерода тоже 3 связи и 0 свободных электронных пар а значит здесь у него тоже формальный заряд плюс один теперь рассмотрим средний рисунок я снова в виду атом углерода с формальным зарядом плюс 1 здесь красный углерод связан с группами ch3 слева и справа получается что у него только две связи но мы знаем что для того чтобы его формальный заряд равнялся плюс единицы связи должно быть три как на левой схеме на левой схеме у атома углерода три связи так где-же последняя третья связь третью связь он образует разумеется с водородом на таких схематических структурных формулах мы опускаем атомы водорода но я его подрисую важно помнить о них и не забывать что здесь есть связь с водородом перейдем к последнему примеру здесь у нас углерод с формальным зарядом плюс 1 как видно из схемы он соединён с еще одним углеродом но мы знаем что у него должно быть три связи то есть где то остались еще две и очевидно что недостающие 2 связи с атомами водорода вот одна связь с водородом и вот еще одна связь с водородом таким образом важно представлять схему образования таких связей теперь давайте посчитаем формальный заряд у еще одной молекулы снова отметим электроны в связях и так наша задача найти формальный заряд углерода первым числом формуле стоит число валентных электронов мы уже знаем что это четыре из этого числа мы вычитаем половину числа электронов в связях и оставшиеся свободные поры мы как и раньше делим пополам все электроны в связях но на сей раз у нас есть одна свободная пара сколько электронов мы должны вычесть из 4 1 2 3 электроны связи и еще два электрона из свободной пары это еще 4 и 5 4 -5 дает формальный заряд минус единицу в обычном состоянии углерода четыре валентных электрона но в этой ситуации у него 5 электронов поэтому формальный заряд -1 давайте перерисуем схема молекулы углерода три связи с атомами водорода и 1 свободная электронная пара отрицательно единичный заряд можно обозначить минусом рядом с атомом углерода углерод с отрицательным зарядом называется карбанион и давайте проанализируем в каких случаях он образуется у углерода здесь 1 2 3 связи я это запишу 3 связи и кроме них остается одна свободная электронная пара таким образом если у углерода есть 3 связи и 1 свободная электронная пара то его формальный заряд будет равен минус единице и в этом случае он называется карбанион карбанионы также часто встречаются в органической химии давайте рассмотрим несколько примеров начнём мы с левой схемы здесь отрицательно заряженный атом углерода находится вот здесь в центре у него должно быть 3 связи и 1 свободная электронная пара посмотрим он связан с тремя группами ch3 отсюда 3 связи и вот здесь обозначено свободная электронная пара перейдем к следующему примеру я снова отмечу красным цветом интересующий нас углерод с отрицательным зарядом как видно из схемы он связан с двумя другими углеродами но это две связи нам нужны три поскольку свободная электронная пара уже обозначен вот здесь-то остается еще одна связь и эта связь разумеется с водородом как я уже говорил на таких схематических структурных формулах атомы водорода обычно опускаются но важно них не забывать остался еще один пример здесь у нас отрицательный заряд вот на этом углероде на схеме видно связь с другим углеродом и обозначена свободная электронная пара получается одна связь и одна свободная электронная пара но для заряда -1 связи должно быть три где же еще 2 это значит что наш углерод связан с еще двумя водородами таким образом важно уметь находить формальный заряд по формуле но со временем когда вы решите достаточно много задач то сможете определять формальный заряд углерода просто взглянув на формулу спасибо что подписывайтесь на наш канал нам очень важно знать ваше мнение если у вас возникли вопросы касательно данного видеоролика то не стесняйтесь задавать их в комментариях мы с удовольствием на них ответим