形式電荷計算機
ルイス構造の各原子の形式電荷を、3つの電子数から求めます。アンモニウムイオンの窒素は価電子5、孤立電子対の電子0、結合電子8なので、形式電荷はプラス1です。代入の手順も表示され、ブラウザで無料で使えます。
- 無料
- ブラウザで動作
- 登録不要
- データは端末の外に出ません
無料で実行
計算例
- 価電子
- 4
- 非結合電子数
- 0
- 結合電子数
- 8
- 形式電荷
- 0
- 電荷ラベル
- 0
形式電荷計算機は、Lewis構造の三つの電子数を、完全な量子計算なしに各原子へ電荷を割り当てるために化学者が使う単一の整数に変換します。自由原子の価電子数V、その原子上の非結合孤立電子対数N、周囲の共有結合電子数Bを入力すると、形式電荷FC = V − N − B/2、読みやすい電荷ラベル、段階的な代入、原子が中性・正・負のいずれかを示す短い要約を返します。宿題確認、共鳴の優先、自動採点は、教科書のLewis点からの同じFC割り当てを必要とします。
Lewis構造における形式電荷の意味
形式電荷はLewis構造の帳簿ツールであり、分光で測る部分電荷ではありません。描かれた構造の任意の原子について三つの整数を数えます。
Vは基底状態配置の自由原子が持つ価電子数（主族元素では旧A/Bまたは現代IUPACの族番号であることが多い）、Nはその原子上に孤立電子対として描かれた非結合電子数—電子を数え、孤立電子対1つは2であり1ではない—、Bは隣接とのすべての結合で共有される結合電子の合計—単結合は2、二重結合は4、三重結合は6—です。
閉形式は形式電荷 = V − N − B/2 です。FCが0ならその構造で原子は形式的に中性、正なら自由原子より電子不足、負なら帳簿上の電子密度を得たことになります。教員は形式電荷で共鳴寄与体を順位付けし、絶対形式電荷が小さく、より電気陰性な原子に負電荷がある構造を好みます。
孤立電子対電子と対の数を混同したり、結合電子ではなく結合の本数を数えたりする学生は符号や大きさを誤ります。本ツールは三つの数を明示させ、代入を透明にします。分子式からLewis構造を発明はしません—図または問題文から既にV、N、Bを知っている必要があります。
実用のヒント、古典例、関連検索
結合電子は原子に描かれた単結合1本あたり常に2として数え、線の本数ではありません。クライアントを制御できるときは前整形文字列より数値送信を好みます。数値文字列は厳密な有限数値パターンに一致し整数に解決する場合のみ受理されます。
中間算術がWorkerとブラウザで有限に保たれるよう、公表の絶対範囲内に数を収めてください。本ページは形式電荷計算機、価電子・孤立電子対・結合電子、またはオンラインのFC = V − N − B/2を探す人向けで、酸化数ツールでも部分電荷の量子計算機でも、分子式から結合を発明するLewis構造描画でもありません。
三つの数が既にあり形式電荷だけが必要なときに本機能を選び、文章問題ならまずLewis図からV、N、Bを抽出してください。
活用例
Lewis形式電荷の宿題確認
学生は教科書のLewis構造からV、N、Bを入力し、提出前に手書きの形式電荷と符号を決定的な結果と比較します。
共鳴順位付けの事前確認
パイプラインは明示的な電子数から各原子のFCを計算したあと、絶対形式電荷の大きさで候補Lewis構造を採点します。
よくある質問
形式電荷の式は何ですか？
形式電荷 FC = V − N − B/2。Vは自由原子の価電子、Nは原子上の孤立電子対（非結合）電子、Bは原子周囲の結合（共有）電子です。
孤立電子対の数と電子のどちらを数えますか？
電子を数えます。 孤立電子対1つはNに対して電子2個です。対の数を入れると形式電荷が誤ります。
形式電荷は酸化数と同じですか？
いいえ。 形式電荷は結合電子の等分を仮定し、酸化数はより電気陰性な原子へ結合電子を割り当てます。本ツールは形式電荷専用です。
共鳴構造を選ぶときに形式電荷はどう役立ちますか？
形式電荷の絶対値が小さく、負の電荷がより電気陰性度の高い原子にある構造が優先されます。それぞれの構造で各原子の形式電荷を求めて比べてください。
分子式からルイス構造を作れますか？
いいえ、作れません。3つの電子数は、自分で描いた構造や問題文からあらかじめ分かっている必要があります。この計算機は代入の過程を示し、数え間違いに気づきやすくします。
関連ツール
開発者向け — APIアクセス
このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。
エンドポイント
Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。
お使いのスタックから呼び出す
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/chem/formal-charge \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"valence_electrons":4,"lone_pair_electrons":0,"bonding_electrons":8}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/chem/formal-charge", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"valence_electrons": 4,
"lone_pair_electrons": 0,
"bonding_electrons": 8
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/chem/formal-charge",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"valence_electrons": 4,
"lone_pair_electrons": 0,
"bonding_electrons": 8
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/chem/formal-charge", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"valence_electrons":4,"lone_pair_electrons":0,"bonding_electrons":8}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"valence_electrons":4,"lone_pair_electrons":0,"bonding_electrons":8}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/chem/formal-charge", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)リクエスト例
{
"valence_electrons": 4,
"lone_pair_electrons": 0,
"bonding_electrons": 8
}レスポンス例
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "chem.formal_charge",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。
料金
単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。
制限
max_abs | 1000000000000 |
エラー
| HTTP | コード | 意味 |
|---|---|---|
401 | unauthorized | APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。 |
402 | insufficient_balance | 残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。 |
404 | unknown_type | 指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。 |
429 | rate_limited | リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。 |
技術的な注記
負の電子数はinvalid_inputで拒否され、誤入力が無意味な負の価電子殻を生まないようにします。経路はネットワーク・乱数シード・壁時計に依存しない純決定的算術のため、無料のブラウザ実行器と前払いAPIは、固定小数丸めの後に毎回同じJSONを返します。
APIの呼び出し方と返り値
絶対値は公表の一兆の限界内に留め、Lewis理論で電子数が離散的なため整数でなければなりません。ゼロは許可され、孤立電子対や結合がない端の原子をカバーします。必須の非負整数三つを含むJSON本体を送ってください：valence_electrons（別名 valence、V、ve、valence_e）、lone_pair_electrons（別名 lone_pairs、lone_pair、nonbonding、non_bonding、nonbonding_electrons、N、L）、bonding_electrons（別名 bonding、shared、shared_electrons、B、bonding_e）。負の数はinvalid_inputと問題フィールドを名指しするメッセージで拒否されます。成功時は丸めた valence_electrons、lone_pair_electrons、bonding_electrons をエコーし、formal_charge を丸めたFC、formula を FC = V − N − B/2、charge_label をゼロ・プラス1・マイナス1などの簡潔表示、message を符号の短い要約、steps をテストで断言できる代入行の順序付き配列に設定します。欠落フィールド・非有限数・非整数・絶対限界外・負の数などの検証失敗はinvalid_inputを返し課金されません。料金は成功リクエストあたり定額$0.002、単位item、限界単位価格ゼロです。
実用のヒント、古典例、関連検索
古典的な教室チェック：メタン中の炭素はV=4、N=0、B=8でFC=0；アンモニウムイオン中の窒素はV=5、N=0、B=8でFC=+1；水中の酸素はV=6、N=4、B=4でFC=0；水酸化物中の酸素はV=6、N=6、B=2でFC=−1。invalid_inputを返す失敗タスクは前払い残高を消費せず、学習者が故意に負の数を送る探索スクリプトを安く保ちます。往復確認は容易です：手計算でV − N − B/2を再計算し、同じ十二桁丸め内で公開formal_chargeと一致すること、charge_labelがその値の符号と一致することを確認してください。
連携の活用例
化学教育アプリの単体テスト
中性・正・負の形式電荷の既知ケースと、意図的な負の電子数拒否を、コーディングkataと採点fixture用に生成します。
技術的な質問
負の電子数だとどうなりますか？
負の数はinvalid_inputで拒否されます。Lewis帳簿の電子数はゼロ以上の整数でなければなりません。
形式電荷計算機は無料ですか？
ブラウザツールは無料でローカル実行です。API呼び出しは成功リクエストあたり$0.002の前払いKIT残高を使い、失敗タスクは課金されません。