- Kaj je oktetno pravilo?
- Primeri oktetnega pravila
- Izjeme od pravila okteta
- Oktetno pravilo in Lewisova struktura
Pojasnimo, kaj je oktetno pravilo v kemiji, kdo je bil njegov ustvarjalec, primere in izjeme. Tudi Lewisova struktura.
Kaj je oktetno pravilo?
V kemija, je znano kot oktetno pravilo ali oktetna teorija za razlago načina, na katerega atomi kemični elementi združuje.
To teorijo je leta 1917 izrazil ameriški kemični fizik Gilbert N. Lewis (1875-1946) in pojasnjuje, da atomi različnih elementov običajno vedno ohranjajo stabilno elektronsko konfiguracijo z lociranjem osem elektronov na vaših zadnjih energetskih nivojih.
Oktetno pravilo pravi, da ioni različnih kemičnih elementov, ki jih najdemo v periodnem sistemu, običajno dokončajo svoje zadnje energijske nivoje z 8 elektroni. Zaradi tega, molekule lahko pridobi podobno stabilnost kot pri Žlahtni plini (nahaja se na skrajni desni strani periodična tabela), katerih elektronska struktura (z zadnjo polno energijsko raven) jih naredi zelo stabilne, torej ne zelo reaktivne.
Tako elementi z visoko elektronegativnostjo (kot so halogeni in amfogeni, torej elementi iz skupine 16 tabele) ponavadi »pridobijo« elektrone do okteta, medtem ko tisti z nizko elektronegativnostjo (kot sta alkalna ali zemeljskoalkalna) ponavadi "izgubiti" elektrone, da dosežejo oktet.
To pravilo pojasnjuje enega od načinov, kako atomi tvorijo svoje vezi, obnašanje in kemične lastnosti nastalih molekul pa bodo odvisne od njihove narave. Tako je oktetno pravilo praktično načelo, ki služi za napovedovanje obnašanja mnogih snovi, čeprav predstavlja tudi različne izjeme.
Primeri oktetnega pravila
Razmislite o molekuli CO2, katere atomi imajo valence od 4 (ogljik) in 2 (kisik), ki ju povezuje kemične povezave dvojno. (Pomembno je pojasniti, da so valenca elektroni, ki se jim mora kemični element odpovedati ali sprejeti, da doseže svojo zadnjo energijsko raven, da je popolna. Kemične valence ne smemo zamenjevati z valenčnimi elektroni, saj so slednji elektroni, ki se nahajajo na zadnji energetski ravni).
Ta molekula je stabilna, če ima vsak atom skupaj 8 elektronov na svoji zadnji energijski ravni in doseže stabilen oktet, ki je izpolnjen z 2-elektronskim predelkom med atomoma ogljika in kisika:
- Ogljik si z vsakim kisikom deli dva elektrona, kar poveča elektrone na zadnji energijski ravni vsakega kisika s 6 na 8.
- Hkrati si vsak kisik deli dva elektrona z ogljikom, kar poveča število elektronov s 4 na 8 na zadnji energijski ravni ogljika.
Drug način gledanja na to bi bil, da mora biti vsota prenesenih in odvzetih elektronov vedno osem.
To velja za druge stabilne molekule, kot je natrijev klorid (NaCl).Natrij prispeva svoj en sam elektron (valenca 1) k kloru (valenca 7), da dokonča oktet. Tako bi imeli Na1 + Cl1- (to pomeni, da je natrij dal elektron in pridobil pozitiven naboj, klor pa je sprejel elektron in z njim negativen naboj).
Izjeme od pravila okteta
Oktetno pravilo ima več izjem, to je spojine, ki dosežejo stabilnost, ne da bi jih urejal oktet elektronov. Atomi, kot so fosfor (P), žveplo (S), selen (Se), silicij (Si) ali helij (He), lahko sprejmejo več elektronov, kot je predlagal Lewis (hipervalenca).
Nasprotno pa vodik (H), ki ima en sam elektron v eni atomski orbitali (območje prostora, kjer je najverjetneje, da se elektron nahaja okoli atomskega jedra), lahko sprejme do dva elektrona v kemični vezi. Druge izjeme sta berilij (Be), ki pridobi stabilnost s samo štirimi elektroni, ali bor (B), ki to stori s šestimi.
Oktetno pravilo in Lewisova struktura
Drug Lewisov velik prispevek k kemiji je bil njegov slavni način predstavljanja atomskih vezi, danes znan kot "Lewisova struktura" ali "Lewisova formula".
Sestavljen je iz postavljanja pik ali pomišljajev, ki predstavljajo skupne elektrone v molekuli in elektrone, ki so prosti na vsakem atomu.
Ta vrsta dvodimenzionalne grafične predstavitve omogoča poznavanje valence atoma, ki je v interakciji z drugimi v spojina in ali tvori enojne, dvojne ali trojne vezi, kar bo vplivalo na molekularno geometrijo.
Da bi na ta način predstavili molekulo, moramo izbrati osrednji atom, ki bo obdan z drugimi (imenovanimi terminali), ki vzpostavljajo vezi, dokler ne dosežemo valenc vseh vpletenih. Prvi so običajno najmanj elektronegativni, drugi pa najbolj elektronegativni.
Na primer, zastopanje Voda (H2O) prikazuje proste elektrone, ki jih ima atom kisika, poleg tega lahko vizualizirate preproste vezi med atomom kisika in vodikovimi atomi (elektroni, ki pripadajo atomu kisika, so predstavljeni v rdeči barvi, elektroni atomov vodika pa v črni barvi ). Predstavljena je tudi molekula acetilena (C2H2), kjer lahko vizualizirate trojno vez med dvema ogljikovima atomoma in enojne vezi med vsakim ogljikovim atomom in atomom vodika (elektroni, ki pripadajo ogljikovim atomom, so predstavljeni z rdečo, elektroni atomi vodika v črni barvi).