U2.6 · 共振与形式电荷练习题 · Resonance and Formal Charge

价电子总数 = 5 + 2 + 1 = 8。两个 N–H 键用去 4 个，剩下 4 个是 N 上的两对孤电子对。形式电荷 = 价电子数 − 孤电子数 − 键数 = 5 − 4 − 2 = −1。离子的电荷全部落在 N 上，H 的形式电荷都是 0。

$\ce{O3}$ 有 2 个等价的共振结构，双键可以在左边也可以在右边。真实的分子是两者的共振杂化体，两个 O–O 键完全一样，平均键级 = (2 + 1) ÷ 2 = 1.5，键长介于单键和双键之间（121～148 pm）。实测约为 128 pm。

按 N、N、O 的顺序算形式电荷：N=N=O（−1, +1, 0），N≡N–O（0, +1, −1），N–N≡O（−2, +1, +1）。N≡N=O 中间的 N 周围有 10 个电子，不成立。前两个的形式电荷绝对值之和都是 2，比 N–N≡O 小；再比较负电荷的位置：应该落在电负性大的原子上，O（3.44）比 N（3.04）大，所以 N≡N–O 最合理。

$\ce{NO2-}$ 有 2 个共振结构，N=O 双键可以在任意一边，N 上有一对孤电子对，形式电荷为 0。共振结构只是同一个离子的不同画法，离子并不在它们之间切换；真实的离子是共振杂化体，两个 N–O 键的键级都是 1.5，长度相同。画成两个双键，N 周围会有 10 个电子。

价电子总数 = 7 + 4 × 6 + 1 = 32。4 个单键用去 8 个，4 个 O 各有 3 对孤电子对用去 24 个，Cl 上没有孤电子对。Cl 的形式电荷 = 7 − 0 − 4 = +3，每个 O 是 6 − 6 − 1 = −1，加起来 +3 − 4 = −1，等于离子的电荷。