上の画像はもう見たはずですよね？
上の画像について簡単に説明します。
NO3- (硝酸イオン) ルイス構造は、中心に窒素 (N) 原子があり、その周りを 3 つの酸素 (O) 原子が取り囲んでいます。窒素 (N) 原子と各酸素 (O) 原子の間には、1 つの二重結合と 2 つの単結合があります。二重結合酸素原子 (O) 上には 2 つの非共有電子対があり、単結合酸素原子 (O) 上には 3 つの非共有電子対があります。
上の NO3-ルイス構造の画像から何も理解できなかった場合は、 NO3-のルイス構造の描画に関する詳細なステップバイステップの説明が表示されますので、そのままお付き合いください。
それでは、NO3-のルイス構造を描く手順に進みましょう。
NO3-ルイス構造を描く手順
ステップ 1: NO3 イオンの価電子の総数を求める
NO3- イオン（硝酸イオン）の価電子の総数を求めるには、まず窒素原子と酸素原子に存在する価電子を知る必要があります。
(価電子は、原子の最も外側の軌道に存在する電子です。)
ここでは、周期表を使って窒素と酸素の価電子を簡単に求める方法を説明します。
NO3 イオンの総価電子
→ 窒素原子によって与えられる価電子：
窒素は、周期表の第 15 族の元素です。 [1]したがって、窒素中に存在する価電子は5です。
上の画像に示すように、窒素原子には 5 つの価電子が存在することがわかります。
→ 酸素原子によって与えられる価電子:
酸素は、周期表の第 16 族の元素です。 [2]したがって、酸素に存在する価電子は6です。
上の画像に示すように、酸素原子には 6 つの価電子が存在することがわかります。
それで、
NO3 イオンの総価電子= 1 つの窒素原子によって供与された価電子 + 3 つの酸素原子によって供与された価電子 + 1 つの負電荷により 1 つの余分な電子が追加される = 5 + 6(3) + 1 = 24 。
ステップ 2: 中心原子を選択する
中心原子を選択するには、最も電気陰性度の低い原子が中心に残ることを覚えておく必要があります。
ここで、与えられたイオンは NO3- イオンであり、窒素 (N) 原子と酸素 (O) 原子が含まれています。
上記の周期表で窒素（N）原子と酸素（O）原子の電気陰性度の値を確認できます。
窒素（N）と酸素（O）の電気陰性度の値を比較すると、窒素原子の方が電気陰性度が低くなります。
ここで、窒素 (N) 原子が中心原子であり、酸素 (O) 原子が外側の原子です。
ステップ 3: 各原子の間に電子対を配置して各原子を接続する
ここで、NO3 分子では、窒素 (N) 原子と酸素 (O) 原子の間に電子対を配置する必要があります。
これは、NO3 分子内で窒素 (N) と酸素 (O) が化学結合していることを示しています。
ステップ 4: 外部原子を安定化する
このステップでは、外部原子の安定性をチェックする必要があります。
ここの NO3 分子のスケッチでは、外側の原子が酸素原子であることがわかります。
これらの外部酸素原子はオクテットを形成するため、安定しています。
さらに、ステップ 1 では、NO3- イオンに存在する価電子の総数を計算しました。
NO3- イオンには合計24 個の価電子があり、上の図ではこれらすべての価電子が使用されています。
したがって、中心原子上に保持すべき電子の対はもう存在しません。
それでは、次のステップに進みましょう。
ステップ 5: 中心原子のオクテットを確認します。オクテットがない場合は、非共有電子対を移動して二重結合または三重結合を形成します。
このステップでは、中心の窒素 (N) 原子が安定であるかどうかを確認する必要があります。
中心の窒素 (N) 原子の安定性を確認するには、それがオクテットを形成しているかどうかを確認する必要があります。
残念ながら、ここでは窒素原子はオクテットを形成しません。窒素は電子が6個しかなく、不安定です。
この窒素原子を安定させるには、窒素原子が 8 個の電子 (つまり 1 オクテット) を持つことができるように、外側の酸素原子の電子対をシフトする必要があります。
この電子対を移動させた後、中心の窒素原子はさらに 2 個の電子を受け取り、その合計電子数は 8 個になります。
上の画像では、窒素原子が 8 個の電子を持っているため、オクテットを形成していることがわかります。
それでは、上記のルイス構造が安定であるかどうかを確認する最後のステップに進みましょう。
ステップ 6: ルイス構造の安定性を確認する
これで、NO3- のルイス構造の安定性を確認する必要がある最後のステップに到達しました。
ルイス構造の安定性は、形式電荷概念を使用して検証できます。
つまり、NO3 分子に存在する窒素 (N) 原子と酸素 (O) 原子の形式電荷を見つける必要があります。
正式な税金を計算するには、次の式を使用する必要があります。
形式電荷 = 価電子 – (結合電子)/2 – 非結合電子
下の画像では、各 NO3 イオン原子の結合電子と非結合電子の数を確認できます。
窒素原子 (N) の場合:
価電子 = 5 (窒素は 15 族にあるため)
結合電子 = 8
非結合電子 = 0
二重結合した酸素 (O) 原子の場合:
価電子 = 6 (酸素は 16 族にあるため)
結合電子 = 4
非結合電子 = 4
単結合酸素 (O) 原子の場合:
価電子 = 6 (酸素は 16 族にあるため)
結合電子 = 2
非結合電子 = 6
| 正式な告発 | = | 価電子 | – | (結合電子)/2 | – | 非結合電子 | ||
| ない | = | 5 | – | 8/2 | – | 0 | = | +1 |
| O (ダブルホップ) | = | 6 | – | 4/2 | – | 4 | = | 0 |
| O（単結合） | = | 6 | – | 2/2 | – | 6 | = | -1 |
| O（単結合） | = | 6 | – | 2/2 | – | 6 | = | -1 |
上記の形式的な電荷計算から、窒素 (N) 原子は+1の電荷を持ち、単結合酸素 (O) 原子は-1 の電荷を持っていることがわかります。
それでは、これらの電荷を NO3 分子のそれぞれの原子に保持してみましょう。
上の図の+1と-1 の電荷はキャンセルされ、 -1 の電荷のみが上の図に残り、NO3 分子には正式な-1 の電荷が生じます。
NO3 分子のこの全体的な-1電荷は、下の画像に示されています。
上記の NO3 イオンのルイス ドット構造では、結合電子の各ペア (:) を単結合 (|) として表すこともできます。そうすると、次の NO3 イオンのルイス構造が得られます。
上記の手順をすべて完全に理解していただければ幸いです。
さらに練習して理解を深めたい場合は、以下にリストされている他のルイス構造を試してみてください。
理解を深めるために、次のルイス構造を試してください (または少なくとも見てください)。