隐藏的氢原子、孤对电子和对离子

时间非常宝贵，详细地画出化学结构式是一项耗时的工作。

可能在你看来，节省 10-20 秒的时间并不多，但你会惊讶于人们为了减少 5 秒的无聊所采取的各种行动。（参见文章《懒惰的力量》）

事实上，为了节省时间，化学家们在绘制化学结构时不可避免地会采用一些捷径。本文将介绍在查看化学结构时你需要了解的一些常见简化方式。

化学家在绘制结构时通常会省略以下三类信息：

• 氢原子
• 孤对电子
• 反离子

关键在于学会识别那些“理所当然存在的”细节。

隐藏的氢原子

化学家通常采用线条图来描述结构，因为它们简单易画。原因何在？因为我们省略了所有烦人的小氢原子的绘制！ 要识别隐藏的氢原子的技巧在于，每当你看到碳原子的键数少于4个时，这个碳原子就会附有氢原子，确保形成完整的八隅体。这里有一些例子供参考：

隐藏的孤对电子

孤对电子同样经常不被直接绘制在结构中。这同样是为了节省时间，同时也是因为它们会使结构显得杂乱无章。就像氢原子一样，你需要“理解它们是存在的”。 如何确定需要画多少孤对电子？如果你理解了形式电荷的概念，这将非常简单。 （更多关于形式电荷的内容，请参阅《如何计算形式电荷》）

特别是在带负电的碳原子上，这一点可能会引起混淆，因为负电荷意味着存在孤对电子。 在反应中也常见此类情况。使用曲线箭头表示时，你常会看到箭头从某个带负电荷的原子发出，这表示该原子上存在一对电子。

最后，如果你看到碳上有正电荷，你应该知道碳上不仅没有孤对电子，而且只有三个键。

隐藏的反离子

反离子的问题也常常引起困扰。从普通化学课程中出来的学生，在处理复杂的氧化还原方程时，如果发现老师或教材不再平衡电荷，可能会感到困惑。这种情况可能会让人误解为“电荷突然变得不重要了”，甚至是“根本不存在”。

电荷确实存在，只是没有明确画出来。 电荷始终是守恒的，并且是平衡的：电荷的存在暗示着某处存在等量的相反电荷，这一点始终成立。

我认为常常省略平衡离子并非仅仅因为懒惰，更多是出于避免混淆、专注于关键点的考虑。这实际上是一个两难的选择。

• 如果省略反离子，可能会导致有人误解电荷是不平衡的。

• 但如果指定一个特定的反离子，比如 $\text{Cl}^-$，那么迟早需要解释$\text{Cl}^-$并非反应所必需，其他许多对离子同样有效。折中方案是使用$\text{X}^-$或$\text{M}^+$来代表反离子。特定反应的确切反离子取决于离子的制备方式。

隐藏的电荷

隐藏的反离子问题进一步扩展到了隐藏的电荷，特别是指离子化合物。

再次强调，通常省略画出电荷比详细绘制来得更简单。 以 $\text{NaOH}$ 为例，我们从普通化学知识中知道，$\text{NaOH}$ 是一个离子化合物，更准确的表示方法是$\text{Na}^+\text{OH}^-$。然而，电荷往往被省略。

希望现在你对那些“理所当然存在的”事物有了更深刻的理解。