ルイス構造式

電子式(electronic (formula))とは、元素記号の周りに価電子の数だけ、点をつけた式をいい、化学式の一種である。ルイスが考案したので、ルイス構造式(Lewis structure)ともいう。いくつかの例を挙げておく。ただし、書けないので、元素の上と下の点は省略している。下の二酸化炭素の炭素原子は真ん中にあるため、中央原子(central atom)といい、両辺にある酸素原子を終端原子(terminal atom)という。有機化学で、水素原子が終端原子の代表である。

窒素N₂

:N:::N:

二酸化炭素CO₂

O::C::O

次亜臭素酸イオンBrO^-

[:Br:O:]^-

以下のような表し方をルイス記号(Lewis symbol)という。

水素原子H₂

・H

ヘリウム原子He

・He・

酸素原子O₂(上に二つ点、下に一つ点がある。)

・O:

書き方

「超原子価」も参照

1. 価電子の総数を求める。
2. 原子を配置する。
3. 原子間に電子対を配置する。
4. 周辺原子のオクテットを完成させる。(例1)ただし、次の4つの例外がある。
   1. 電子が奇数のとき(例2)
   2. オクテット(閉殻、8個)より少ない(例:三フッ化ホウ素)
   3. 価電子が8個以上あるとき(例:硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、六フッ化硫黄など、例3)。六フッ化硫黄のような物質は超配位という。
   4. フリーラジカルのとき (例:例4)

例1:

アジ化物イオンN₃^- (窒化物イオンN³⁺ではない、上下の点は省略している。)

[N=N=N]^-≡[N≡N-N:]^-⇔[:N-N≡N]^-

例2:

酸素イオンO₂⁻(右の酸素の下の点は一つである。)

[:O-O:]^-

一酸化窒素NO(左の窒素は上の点だけを省略している。)

·N=O

例3:

三ヨウ化物イオンI₃⁻(真ん中のヨウ素の上には二組の点がある。)

:I-I-I:

例4:

「超酸化物」も参照

スーパーオキシドアニオンO₂^- (左の酸素の上と右の酸素の上下にそれぞれ二組の点があり、左の酸素の下に一つの点がある。)

:O:O:

イオン結合

イオン結合でできた物質は、上のように書くことはできない。上のようにかけるのは、共有結合でできた化合物だけである。以下に例を示す。

例えば、酸化アルミニウムAl₂O₃を考えてみる。これは、2つアルミニウムイオンと3つの酸素イオンがイオン結合でできている。アルミニウムは3つの価電子、酸素は6つの価電子があるので、アルミニウムのそれぞれの価電子は酸素のそれぞれの価電子と共有する。その結果、ルイス構造式は次のようになる。

酸化アルミニウムAl₂O₃ (酸素イオンの上下の点は省略している。)

2[Al]³⁺ 3[:O:]^2-