ساختمان آمونیاک با یک جفت الکترون آزاد

بار قراردادی ، همان گونه که از اسم آن پیداست، باری است که بصورت قراردادی در نظر گرفته می‌شود. در تخصیص بارهای قراردادی ، فرض می‌شود که اتمهای پیوند شده ، بطور یکسان در جفت الکترون پیوندی سهیم‌اند. این فرض ، معمولا صحیح نیست و بارهای قراردادی را باید با احتیاط تفسیر کرد.

تفسیر بار قراردادی

در تشکیل برخی پیوندهای کووالانسی ، هر دو الکترون اشتراکی توسط یکی از دو اتم تامین می‌شود. مثلا در واکنش آمونیاک با یک پروتون (اتم هیدروژنی که الکترون خود را از دست داده است) ، جفت الکترون ناپیوندی اتم نیتروژن NH₃ ، برای تشکیل یک پیوند کووالانسی جدید بکار می‌رود. پیوندی که به این طریق تشکیل می‌شود، اغلب پیوند کووالانسی- کئوردینانسی نامیده می‌شود. ولی شاید این نامگذاری نامعقول باشد، زیرا برچسب پیوند کووالانسی - کئوردینانسی روی پیوند خاصی ، به معنی متفاوت دانستن آن از سایر پیوندهای کووالانسی است، در صورتی که قائل شدن چنین تمایزی چندان توجیه پذیر نیست.

همه الکترونها ، از هر منبعی که باشند، همانندند و تمام پیوندهای ⁺NH₄ یکسان هستند و تمیز دادن آنها از یکدیگر ممکن نیست. ولی توجه کنید که تعداد پیوندهای جفت الکترونی روی اتم نیتروژن ⁺NH₄ با تعدادی که انتظار می‌رود، متفاوت است. چون اتم نیتروژن پنج الکترون والانس دارد ( N در گروه VA است ) ، انتظار می‌رود که با اشتراک سه جفت الکترون به ساختار هشت‌تایی برسد. این پیشگویی برای NH₃ درست ، ولی در مورد ⁺NH₄ نادرست است. با محاسبه بار قراردادی اتمها در ⁺NH₄ می‌توان این مشاهده را توضیح داد.

محاسبه بار قراردادی

بار قراردادی هر اتم در یک مولکول یا یون به طریق زیر محاسبه می‌شود: نخست الکترونهای هر پیوند را بطور مساوی بین دو اتم بوجود آورنده آن ، به نحوی‌که از هر پیوند کووالانسی یک الکترون به هر اتم برسد، تقسیم می‌کنیم. سپس تعداد الکترونهایی را که از این عمل سهم هر اتم شده است، با تعداد الکترونهای والانس آن مقایسه می‌کنیم. در ⁺NH₄ ، اتم نیتروژن که چهار پیوند کووالانسی دارد، چهار الکترون سهم می‌برد. چون اتم نیتروژن در واقع پنج الکترون والانس دارد، بنابراین اتم نیتروژن در ⁺NH₄ یک الکترون کمبود دارد و به آن یک بار قراردادی 1+ نسبت داده می‌شود. هر اتم هیدروژن در ⁺NH₄ دارای همان یک الکترونی است که اتم هیدروژن منفرد دارد، از این رو ، بارقراردادی به آن تعلق نمی‌گیرد.

به این ترتیب ، بار قراردادی از تفاضل تعداد الکترونهای والانس یک اتم آزاد عنصر و تعداد الکترونهایی که در یک ساختار لوییس به دور آن اتم قرار می‌گیرد، بدست می‌آید. اگر این دو تعداد مساوی باشند، اتم عنصر در ساختار لوییس مورد بحث ، بار قراردادی صفر خواهد داشت. اما اگر تعداد الکترونهای اطراف اتم درساختار لوویس کمتر از تعداد الکترونهای والانس اتم باشند، در واقع به آن معنی است که بار مثبت هسته کاملا خنثی نشده است، لذا به تعداد کمبود الکترون ، به اتم ، بار مثبت نسبت داده می‌شود. در حالی‌که اگر تعداد الکترونهای دور اتم ، بیشتر از الکترونهای والانس باشد، به تعداد الکترونهای اضافی به اتم بارمنفی نسبت داده می‌شود.

بنابراین برای محاسبه بار قراردادی یک اتم ، می‌توان عملیات بالا را به صورت یک فرمول درآورد:

(تعداد الکترونهای غیرمشترک) _ (تعداد الکترونهای مشترک)½ _ ( تعداد الکترونهای والانس ) = بار قراردادی

بار قراردادی N در ⁺NH₄ عبارت است از: + 1 = 0- 4 – 5 + = بار قراردادی


بار قراردادی هر اتم در ⁺NH₄ صفر است: 0= 0 – 1- 1 + = بار قراردادی

اتمهای بدون بار قراردادی

اتمی که تعداد پیوندهای آن در یک ساختار لوییس ، برابر تعدادی است که براساس شماره گروه از آن انتظار می‌رود، آن اتم بار قراردادی ندارد. درصورت امکان ، ساختار لوییس یک مولکول باید به نحوی ترسیم شود که تعداد پیوندهای هر اتم ، همان باشد که بر پایه شماره گروه آن پیش‌بینی می‌شود. این کار همیشه میسر نیست.

سخن آخر

دو اتمی که در یک مولکول به هم پیوند شده‌اند، نباید بار قراردادی همنام داشته باشند. دافعه بین این بارها سبب شکستن پیوند بین دو اتم خواهد شد. ساختار لوییسی که در آن از این قاعده بارهای مجاور تخطی شده باشد، معمولا نشان دهنده صحیح ساختار مولکول یا یون نیستند.

مباحث مرتبط با عنوان

• آنیون کاتیون
• اتم
• اتم اولیه
• الکترون
• الکترونگاتیویته
• بار الکتریکی
• پروتون
• نوترون