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ルイス構造式ジェネレーター

原子か対応分子を選ぶと、このルイス構造式ジェネレーター(ルイス電子式ジェネレーター)が実際の価電子数を数え、オクテット則の実際の働き方どおりに共有電子対と非共有電子対を配置します。確認できる範囲を超える入力は描かずに拒否します。

何を描きますか
H2O (Water) O H H 8 valence electrons total — 2 bonding pairs, 2 lone pairs
01使用例

このルイス構造式ジェネレーターで描いた4つの実例

ルイス電子式は点の数が正しくなければ意味がありません。以下の4例は上のツールと同じルイス構造式ジェネレーターで描いたもので、単独原子、非共有電子対が2組ある折れ線形分子、二重結合を持つ分子、非共有電子対が結合以上に効いてくる分子を順に見ていきます。

酸素原子:単独原子の点電子式

酸素は16族なので価電子は6個です。この電子式ではまず4方向に1個ずつ点を置き、残り2個をどこか2方向でペアにします。非共有電子対2組と単独の点2個という配置は、生徒が手で数えた結果とぴったり一致します。

水:共有電子対2組、非共有電子対2組

水分子の価電子8個(酸素の6個と水素それぞれ1個ずつ)は、2組のO-H共有電子対と、酸素上に残る2組の非共有電子対に分かれます。この2組の非共有電子対こそ、水分子が直線形ではなく折れ線形になる理由です。このルイス構造式ジェネレーターは電子の配置を描き、分子の形はそこから導かれます。

二酸化炭素:二重結合2本、炭素に非共有電子対なし

CO2の価電子は合計16個です。炭素-酸素の二重結合2本でそのうち8個を使い、残り8個は各酸素原子上に2組ずつの非共有電子対として配置されます。炭素自身には非共有電子対が残りません。すべての原子がオクテット則を満たしますが、水とは電子の配分のしかたがまったく違います。

アンモニア:分子の形を決める非共有電子対

窒素の価電子5個に水素3個分の3個を加えると合計8個になります:N-H共有電子対3組と、窒素上に残る非共有電子対1組です。この非共有電子対は結合に使われませんが、アンモニアの3個の水素を平面三角形ではなく三角錐形に押し出しているのはまさにこの電子対です。

02仕組み

元素・分子式から検証済みの電子式へ

以下の各手順は、このルイス構造式ジェネレーターが画面上で実行しているのと同じルールに基づいているため、プレビューとダウンロードは常に一致します。

  1. 01

    原子か分子かを選ぶ

    原子モードでは1つの元素のルイス点電子式を描きます。分子モードでは、結合ごとにすでに検証済みの一般的な分子から固定リストで選びます。

  2. 02

    元素を入力するか分子を選ぶ

    原子の場合はOのような元素記号や8のような原子番号を入力し、分子の場合はH2O、CO2、NH3などのプルダウンから選びます。

  3. 03

    電子数サマリーを確認する

    サマリー表示をオンにすると、価電子の総数、共有電子対の数、非共有電子対の数がわかります。自分で手計算して確認するときに書き出す数字と同じです。

  4. 04

    SVGまたはPNGでダウンロード

    配布資料用のベクターSVG、またはスライド用のPNGを書き出せます。どちらも画面上と同じ図から生成されるため、書き出し後に改めて確認する必要はありません。

03特徴

この電子式ツールが正しくやっていること

複数の主族元素のルイス点電子式。価電子数がそれぞれ異なる様子

固定式ではなく実際の価電子数を使用

原子モードは各主族元素の実際の族番号から価電子数を読み取ります。リチウムとナトリウムは1個、酸素と硫黄は6個、希ガスは8個(例外はヘリウムの2個)です。実在の元素で破綻する汎用パターンに数値を無理やり当てはめることはありません。

ルイス構造式ジェネレーターが対応する分子のリスト。検証済みの共有電子対と非共有電子対の数を表示

推測アルゴリズムではなく人手で検証済みの分子リスト

プルダウンにある水、二酸化炭素、アンモニア、メタンなどの分子はすべて、共有電子対と非共有電子対の数を総価電子数とオクテット則に照らして人手で検証済みです。リスト外の分子式は誤った図を描く代わりに拒否されます。

化学の配布資料用に書き出されるルイス構造式のSVGファイル

ルイス構造式ジェネレーターが書き出す印刷用SVG・PNG

配布資料用の鮮明なベクターSVG、またはスライドに合わせたPNGを書き出せます。書き出したファイルは画面のプレビューと完全に一致するので、このルイス構造式ジェネレーターが確認済みの図とずれた結果を渡すことはありません。

04概要

ルイス構造式ジェネレーターでわかること・わからないこと

ルイス構造式(ルイス電子式とも呼ばれます)は、原子や分子内の価電子の配置を示す略記法です。点は非共有電子対を、線や点のペアは共有される結合電子を表します。ギルバート・N・ルイスが1916年にこの記法を発表し、今なお分子を扱う前に真っ先に答えるべき3つの問い——価電子は何個か、どの原子同士が結合しているか、どの電子が非共有電子対として残るか——に最も速く答える方法であり続けています。

示さないのは立体構造です。水のルイス電子式は酸素の周りに非共有電子対2組と結合2本を配置しますが、それだけではH-O-H結合角が約104.5度であることまではわかりません。その予測は原子価殻電子対反発則(VSEPR理論)から得られるもので、ルイス構造式が示す電子ドメインの数をもとに、それらが三次元空間でどう反発し合うかを考えます。ルイス構造式はVSEPR理論の土台となる電子数え上げの段階であり、分子の形そのものを描いたものではないと捉えてください。

オクテット則にも実際に確認されている例外があり、このジェネレーターの分子リストはそれを隠さずに織り込んでいます。水素とヘリウムは8個ではなく2個の電子で安定します。二酸化硫黄の硫黄のように第3周期以降の一部の原子は、拡張オクテットと呼ばれる形で8個を超える電子を持つことがあります。そして酸素分子をはじめとするごく一部の分子は、観測されるすべての性質に一致する単一のルイス構造式を持ちません。O2の単純な二重結合構造は紙の上ではすべての電子を対にしていますが、実際の酸素分子は常磁性であり、単純な点電子式では表せない不対電子を2個持っています。

ルイス構造式の電子数と、そこからVSEPR理論が導く立体的な分子の形を比較した図
05FAQ

ルイス構造式についてよくある質問

定義を理解したあと、自分で構造式を描く段階でよく出てくる疑問です。

06関連ツール

もう1つの原子、もう1つの分子

原子・分子の選択コントロールはこのページの一番上にあります。モードを切り替え、選択を変えて、必要になるたびにこのルイス構造式ジェネレーターから新しいSVGやPNGを書き出せます。

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