ここが曖昧だと、形式電荷・共鳴・酸塩基・反応機構まで全部が不安定になるこの記事では、講義〜試験で通用するルイス構造を
“最短手順（テンプレ）”として固定し、典型例と練習問題で仕上げる
この記事でできること
- ルイス構造を描く最短手順（5ステップ）を再現できる
- 形式電荷を使って「より良い構造」を選べる
- 二重結合・三重結合・共鳴が必要なケースを見抜ける
- 頻出の例（CO2、NO3−、NH4+など）を迷わず描ける
先に結論：最短手順（5ステップ）
ルイス構造は、必ずこの順で描くとミスが激減する
- 価電子数を合計する（イオンなら電荷を反映）
- 骨格（σ結合）を作る（中心原子を決め、単結合でつなぐ）
- 末端原子の八電子則を満たす（孤立電子対で埋める）
- 中心原子の八電子則をチェック（足りなければ多重結合を作る）
- 形式電荷で最適化（電荷分離を小さく、電荷の位置を妥当に）
Step0：描く前の超基本（最低限のルール）
八電子則の対象
第2周期（C, N, O, F）は八電子則が特に強い
Hは2電子（例外として“2で満たす”）
よく使う「結合数の目安」
- H：1結合
- ハロゲン（F, Cl, Br, I）：1結合（孤立電子対3組）
- O：2結合（孤立電子対2組）
- N：3結合（孤立電子対1組）
- C：4結合（孤立電子対0が基本）
Step1：価電子数を合計する
価電子数の合計が「使える電子」の総量
ここを間違えると全て崩れるので、必ず式で書く
イオンの調整ルール
- 陰イオン（−）：電子を足す（例：−1なら +1e−）
- 陽イオン（＋）：電子を引く（例：+1なら −1e−）
Step2：骨格（σ結合）を作る
中心原子の決め方（原則）
- 一番電気陰性度が低い原子が中心になりやすい（Hは中心にならない）
- 同種なら「最も多く結合する」原子が中心になりやすい
- 有機では、Cが中心になることが多い
まずは単結合で全てをつなぐ（多重結合は後で作る）
Step3：末端原子を八電子則で埋める
末端原子（中心以外）に孤立電子対を足して、八電子（Hは2電子）にする
ここでは中心原子の八電子則はまだ気にしなくてよい
Step4：中心原子の八電子則を満たす（必要なら多重結合）
中心原子の周りの電子が8に足りなければ、多重結合を作る
多重結合の作り方
末端原子の孤立電子対を1組「結合に変換」して、二重結合を作る
それでも足りなければ三重結合
ここでの注意
無理に多重結合を作るのではなく、最後に形式電荷で“妥当な”形にする
とくに同じ価電子数で複数のルイス構造が描ける場合、次のStep5が決着をつける
Step5：形式電荷で最適化（採点基準）
形式電荷の式
形式電荷 = （価電子数） − （孤立電子数） − （結合電子数/2）
より良い構造の基準（この順で優先）
- 形式電荷の絶対値の合計が小さい（不要な電荷分離が少ない）
- 負電荷は電気陰性度の高い原子（O, N, ハロゲン）にある方が良い
- 正電荷は電気陰性度の低い原子（Cなど）にある方がまだ良い
- 八電子則（特に第2周期）を満たす構造が優先
例題で完全に理解する（典型4セット）
例1：CO2
手順の要点
- 価電子合計：C(4) + O(6)×2 = 16
- 骨格：O–C–O
- 末端Oを埋める → 中心Cが8未満 → Oの孤立電子対を使って二重結合
- 結論：O=C=O（両側二重結合、形式電荷0が基本）
例2：NH4+
手順の要点
- 価電子合計：N(5) + H(1)×4 − 1（+電荷）= 8
- 骨格：Nを中心にH4つ単結合
- 結論：Nは4結合で形式電荷+1（アンモニウム）
例3：NO3−（硝酸イオン）
手順の要点
- 価電子合計：N(5) + O(6)×3 + 1（−電荷）= 24
- 骨格：Nを中心にO3つ
- 中心Nの八電子を満たすため二重結合が必要
- 形式電荷が最小になる形は「二重結合が1本＋単結合2本」
- 二重結合の位置が3通り → 共鳴（3つの等価構造）
例4：酢酸イオン CH3CO2−（カルボキシラート）
手順の要点
- 負電荷が2つのOに分散できる形が安定
- 「C=O と C–O−」が入れ替わる2つの共鳴構造
- この共鳴がカルボン酸の酸性度の根拠になる
よくあるミスと対策
ミス1：価電子合計がズレている
対策：必ず式で書く（元素ごとの価電子×個数、電荷で±）
最初にここを固定すると後が全部ラクになる
ミス2：Hに孤立電子対を付ける
対策：Hは2電子で完成、結合は1本だけ
それ以上は絶対に増えない
ミス3：Cが5結合、Oが3結合になる
対策：描いた後に「価数チェック」をルーティン化
Cは基本4、Oは基本2（例外はあるが基礎ではまずこれで検出）
ミス4：形式電荷を見ずに多重結合を決め打ち
対策：多重結合は“最後に”形式電荷で最適化
形式電荷が小さく、電荷の位置が妥当な構造が正解に近い
練習問題（演習）
解答：
価電子合計：C(4) + O(6)×3 + 2（2−）= 24
中心原子：C
解答：
孤立電子対：1組
形式電荷：NもHも基本0（中性分子）
解答：
二重結合（C=O）
理由：中心Cの八電子則を満たし、形式電荷を最小にするため
解答：
2通り（N=OがどちらのOにあるかで2つの等価な共鳴構造）
解答：
（1）価電子の総数が合っているか
（2）形式電荷と価数（Cが5結合、Oが3結合などの破綻）がないか
次に読む記事
- 形式電荷の考え方：安定な構造はどれ？（ルイス構造の採点基準が完成）
- 共鳴構造の描き方：電子はどこまで動かせる？（NO3−やカルボキシラートを理解）
- 反応機構の矢印ルール：出発点と到着点の作法（電子の移動に直結）