背景
ルイス構造の背後にある前提は、オクテット則である：すべての原子は電子のオクテットで囲まれたいということです。 もちろん、いくつかの例外があります：非常に小さな原子（H、Be、B）はオクテット未満であり、低エネルギーのd軌道（P、S、Cl、Br、およびI）を持ついくつかの主基原子はオクテット以上を持つことがあります。 これは、これらの原子が中心原子であり、高度に電気陰性原子と組み合わされている場合に特に当てはまります。
正しいルイス構造を描くことは練習を取るが、プロセスは一連のステップに従うことによって単純化することができる：
ステップ1。 各原子のすべての原子価電子を数えます。 構造が陰イオンまたは陽イオンの場合は、それぞれ電子を加算または減算します。
ステップ2。 どの原子が互いに結合しているかを決定する。 骨格構造を描く。
ステップ3。 各結合の電子のペアで原子を接続します。 総価電子から結合電子を減算します。
ステップ4。 中心原子に結合したすべての周辺原子の完全なオクテットに電子対を追加します。 水素に注意してください-水素は、複数の結合または電子の一つのペアを持っていない
ステップ5。 残りの電子を中心原子上に置き、通常はペアで配置します。 オクテット規則はP、S、Cl、Br、またはIのために超過するかもしれない。
ステップ6。 中心原子がオクテットを有さない場合、オクテットを達成するために１つ以上の周辺原子から電子対を移動させることによって二重結合または三重結合を形成する。
ステップ7。 結合を再配置して共鳴構造を探します。 最も低い総形式料金を持つ構造は、自然界で発見される可能性が最も高い形式になります。 （説明については以下を参照してください)
ルイス構造の描画
実際の分子を使用してこれがどのように機能するかの例を見てみましょう。 温室効果の最も原因となる分子、二酸化炭素（CO2）を考えてみましょう。
ルイス構造を描画するには：
ステップ1。 各原子のすべての原子価電子を数える:
炭素1×4価電子=4電子
酸素2×6価電子=12電子
合計=16電子
ステップ2。 どの原子が互いに結合しているかを決定する。 一般に、最も電気陰性度の低い原子は中心原子である。 しかし、唯一の選択肢がより多くの電気陰性原子と水素の間である場合、より多くの電気陰性原子は中心原子（例えば水）になる。 水素は決して複数の結合を作らないので、決して中心原子になることはできません。
CO2の場合、炭素は電気陰性度の低い原子であるため、中心原子でなければなりません。
ステップ3。 電子または単結合の単一のペアで各原子を接続します：（16価電子–4結合電子=12電子が残っています。)
ステップ4。 オクテットの周辺原子に電子対を追加する:
ステップ5. 電子は残っていませんが、中央の原子にはオクテットがありません！
ステップ6。 中心原子にオクテットを与えるために二重結合を形成し、周辺原子から電子を移動させます:
ステップ7. 共鳴構造を探し、最小の正式な電荷を持つものを特定します:
いくつかの分子については、複数の構造を描くことができる。 二酸化炭素のルイス構造は、一方の側に炭素-酸素単結合を、他方の側に炭素-酸素三重結合を用いて記述することができることに留意されたい。 これら二つの可能性をどのように区別することができますか？ 最も重要な構造をどのように選択することができますか、またはそれらはすべて同じ可能性がありますか？ いくつかの構造を描くことができるとき、それらは共鳴構造と呼ばれます。
共鳴構造
共鳴構造では、すべての原子が互いに同じ相対位置にありますが、それらの周りの電子の分布は異なります。 各構造の重要性を評価するためには、各原子の正式な電荷を決定する必要があります。
正式な電荷
正式な電荷は、原子が特定の化合物に持っているように見えるどのように多くの電子を記述するやや恣意的な方法です。 原子間の結合中の電子対は、二つの原子の間で均等に分割されると仮定される。 非結合電子対は、それらが存在する原子に属するものとして数えられる。 これは方程式に入れることができます:
または
最も安定な共鳴構造は、
1である。
2. と
の3つがあります。 負の正式な電荷は、より多くの電気陰性原子上にあり、正の正式な電荷は、より少ない電気陰性原子上にあります。
二つの二重結合を持つCO2構造の場合、正式な電荷は次のように計算することができます:
= 6 – (4 + 1/2(4)) = 0
カーボン:形式的な充満= 4 – ( 0+ 1/2(8)) = 0
単結合および三重結合を有するCO2構造の場合：
酸素（単一）：正式な電荷= 6 – (6 + 1/2(2)) = -1
酸素（トリプル）：正式な料金= 6 – (4 + 1/2(6)) = +1
カーボン:形式的な充満= 4 – ( 0+ 1/2(8)) = 0
したがって、両方の構造がルイス構造として働く一方で、原子のいずれかに対してゼロの形式的電荷をもたらすものは、より安定であり、したがって、2つの酸素原子に電荷を有するものよりも自然界に存在する可能性が高い。
酸化数
正式な電荷は酸化数と区別する必要があります（ルイス構造からも決定できます）。 酸化数は、分子が中性であるか、電子が豊富であるか、または電子が乏しいかを示すために使用される。 酸化数を決定するための規則はあなたの教科書にあります。 これらの規則の短い要約はここに与えられる:
1。 その元素形態の元素の酸化数は０である（単離された原子および分子元素、例えばＣｌ２およびＰ４に当てはまる。,)
2. 単原子イオンの酸化数はその電荷と同じである（例えば、Na+=+1の酸化数、S2-の酸化数は-2である。)
3. 二元化合物では、より電気陰性度の高い元素は、単純なイオン化合物（例えば、化合物Pcl3では塩素はリンよりも電気陰性である）で見つかった場合、その電荷に等しい負の酸化数が割り当てられている。 単純なイオン性化合物では、Clは1-のイオン電荷を有するので、Pcl3におけるその酸化状態は次のようになる。-1)
4. 酸化数の和は電気的に中性の化合物の場合はゼロであり、イオン種の場合は全体の電荷に等しい。
5. アルカリ金属は、化合物中で+1の酸化状態のみを示す。
6. アルカリ土類金属は、化合物中で+2の酸化状態のみを示す。
ルイス構造が正常に描画されると、それらを使用して電子雲の幾何学、分子の形状、分子とイオンの極性を予測することができます。 徹底的な議論のために、あなたの教科書を参照してください。 特に、すべての形状と形状の3次元表現を見てください。
電子雲の幾何学と分子の幾何学
中心原子の周りの電子雲の幾何学は、それを取り巻く電子群の数によって決まります。 各セット（2、3、4、5、および6）は、3次元空間で異なる名前と配置を持っています。 電子雲は、すべて負であり、可能な限り互いに離れて分離されたときに最も安定である。 これは価電子殻電子対反発理論（VSEPR）と呼ばれています。 電子雲の幾何学は中心原子の周りの電子の向きを記述するのに対し、分子の幾何学は周辺原子の配置を記述する。
実験
研究室では、6つの分子モデルが未知数として提示されます。 それはそれらに名前を付けるためにあなたの仕事になります。 また、分度器を使用して結合角を測定することによって、それらの電子対および分子形状を決定するように求められます。 ワークシートは、分子のそれぞれのために完了する必要があり、他の質問を含む提供されています。 クラス中に使用するワークシートの追加コピーを5つ作成する必要があります。 これらのワークシートは、ラボレポートのデータセクションとして使用されます。