قد تبدو الذرات والجزيئات صغيرة جدًا للدراسة والفهم. على الرغم من صغر حجمها ، إلا أن الدراسات العلمية كشفت الكثير عن سلوكها ، بما في ذلك كيفية اتحاد الذرات لتشكيل الجزيئات. بمرور الوقت ، أدت هذه الدراسات إلى قاعدة الثمانيات.
تحديد قاعدة الثمانية
تنص قاعدة الثمانيات على أن العديد من العناصر تشترك في ثماني (8) من الإلكترونات في غلافها الإلكتروني التكافؤ (الخارجي) عندما تشكل المركبات. ينص تعريف رسمي لقاعدة الثمانيات ، من جامعة نورث وسترن ، على أن "الذرات ستفقد أو تكتسب أو تشارك الإلكترونات لتحقيق تكوين الإلكترون لأقرب غاز نبيل (8 إلكترونات تكافؤ باستثناء He مع 2). "تذكر أن" هو "يمثل الهيليوم.
الهيليوم مستقر مع إلكترونيه ، لذلك ، مثل الغازات النبيلة الأخرى ، لا يتحد الهيليوم عادة مع العناصر الأخرى. العناصر الأقرب للهيليوم (الهيدروجين والليثيوم والبريليوم) تكتسب أو تفقد إلكترونات بحيث يبقى إلكترونان فقط في غلاف الإلكترون الخارجي. يتم سرد هذا التحذير أحيانًا كاستثناء لقاعدة الثمانيات ، والتي تعتبر أحيانًا جزءًا من قاعدة الثماني وتسمى أحيانًا قاعدة الثنائي.
مخططات لويس النقطية
تمثل مخططات لويس النقطية العدد والمواضع النسبية لإلكترونات التكافؤ. على سبيل المثال ، يُظهر التركيب النقطي للهيليوم لويس إلكترونين تكافؤين ويتم كتابته على النحو التالي: He. مخطط لويس النقطي للأكسجين ، والذي يتكون من ستة يمكن كتابة إلكترونات التكافؤ على النحو التالي: Ö: بينما يمكن كتابة مخطط نقطة البريليوم لويس على النحو التالي: كن: لأن البريليوم له أربعة تكافؤ الإلكترونات.
تساعد مخططات لويس النقطية في تصور كيفية مشاركة الذرات للإلكترونات في المركبات. على سبيل المثال ، تحتوي ذرات الهيدروجين (H) على إلكترون واحد فقط. يُظهر مخطط لويس النقطي H نقطة واحدة قبل الرمز H. يميل غاز الهيدروجين إلى السفر في أزواج ، لذلك يُظهر مخطط لويس النقطي لجزيء الهيدروجين (H: H) الذرتين تتشاركان الإلكترونات. يمكن إظهار الاتصال بين الذرتين على هيئة شرطة بدلاً من نقاط. يبدو الاختزال الكيميائي الذي يمثل ارتباط الذرات على النحو التالي: H. +. H = H: H أو H-H.
كيفية استخدام قاعدة الثمانية
تنص قاعدة الثمانيات على أن الذرات ستشارك أو تستعير الإلكترونات من أجل الوصول إلى عدد إلكترونات التكافؤ لأقرب غاز نبيل.
الكاتيون هو العنصر الذي يبحث عن فقدان الإلكترونات. هذه العناصر موجودة في المجموعات من الأول إلى الرابع في الجدول الدوري. يمكن أن تفقد المجموعة الأولى إلكترونًا واحدًا أو تشاركه ، وستفقد المجموعة الثانية أو تشارك إلكترونين وما إلى ذلك.
الأنيون هو الذرة التي تبحث عن إلكترونات. هذه العناصر موجودة في المجموعات من الرابعة إلى السابعة في الجدول الدوري. ستكتسب المجموعة الرابعة أربعة إلكترونات أو تشاركها ، وستكتسب المجموعة الخامسة ثلاثة إلكترونات أو تشاركها ، ويمكن للمجموعة السادسة أن تكتسب أو تشترك في إلكترونين ، ويمكن للمجموعة السابعة أن تكتسب أو تشارك إلكترونًا واحدًا.
يحتوي الهيدروجين (المجموعة الأولى) على إلكترون واحد ، لذا يوضح مخطط لويس النقطي H بنقطة واحدة قبل رمز الهيدروجين H. يحتوي الأكسجين (المجموعة السادسة) على ستة إلكترونات ، لذا يوضح مخطط لويس النقطي: Ö: مع ست نقاط متباعدة حول رمز الأكسجين O.
ضع في اعتبارك الهيدروجين (المجموعة الأولى) والأكسجين (المجموعة السادسة). يريد جزيء الأكسجين بإلكتروناته الستة إلكترونين آخرين. يحتوي الهيدروجين على إلكترون تكافؤ واحد ويريد إلكترونين تكافؤين. عندما يتحد الهيدروجين والأكسجين لتكوين الماء ، يستعير الأكسجين الإلكترونات من ذرتين من الهيدروجين. في صيغة لويس دوت ، يبدو جزيء الماء على شكل H: O: H مع أزواج إضافية من النقاط فوق وتحت الأكسجين الرمز (O) لإظهار إجمالي ثمانية إلكترونات تحيط بـ O وزوج من الإلكترونات لكل ذرة هيدروجين (H). كل من الأكسجين والهيدروجين لهما الآن قذائف تكافؤ خارجية كاملة.
تصور مع قاعدة الثمانية
تساعد قاعدة الثمانيات في تصور كيفية اتحاد الذرات والجزيئات من خلال النظر في كيفية مشاركة الإلكترونات. على سبيل المثال ، يشكل ثاني أكسيد الكربون جزيءًا مستقرًا من خلال مشاركة الإلكترونات بين ذرة كربون واحدة (المجموعة الرابعة) وذرتين من الأكسجين (المجموعة السادسة). تتحد ذرات الكربون والأكسجين من خلال مشاركة زوج من الإلكترونات. يُظهر مخطط لويس النقطي زوج الإلكترونات المشترك كنقاط مضاعفة بين الذرات ، مكتوبًا على النحو التالي: Ö:: C:: Ö: (أو: Ö = C = Ö :). يُظهر فحص مخطط لويس النقطي أن كل رمز عنصر يحتوي على ثمانية إلكترونات تكافؤ ، ثماني بتات ، حول كل ذرة.
استثناءات قاعدة الثمانية
إلى جانب إصدار الثنائي لقاعدة الثمانيات ، يحدث أحيانًا استثناءان آخران لقاعدة الثمانيات. يحدث استثناء واحد عندما تتجاوز العناصر الموجودة في الصفوف 3 وما بعدها إلكترونات التكافؤ الثمانية لقاعدة الثمانيات. يحدث الاستثناء الآخر مع عناصر المجموعة الثالثة.
تحتوي عناصر المجموعة الثالثة على ثلاثة إلكترونات تكافؤ. يُظهر التركيب النقطي للبورون لويس إلكترونات تكافؤ البورون تشكل مثلثًا .Ḃ. لأن الإلكترونات سالبة الشحنة تتنافر أو تبتعد عن بعضها البعض. لكي يتحد البورون كيميائيًا مع الهيدروجين ، يتطلب الثماني بتات خمس ذرات هيدروجين. ومع ذلك ، فإن هذا الجزيء مستحيل بسبب عدد وتباعد الشحنات السالبة للإلكترونات. يتكون جزيء شديد التفاعل عندما يشترك البورون (وعناصر المجموعة الثالثة الأخرى) في الإلكترونات مع ثلاث ذرات هيدروجين فقط ، مكونًا المركب BH3، الذي يحتوي على ستة إلكترونات تكافؤ فقط.
نصائح
بعض الجداول الدورية تسمي المجموعات بشكل مختلف. المجموعة الأولى هي المجموعة 1 ، المجموعة الثانية هي المجموعة 2 ، المجموعة الثالثة هي المجموعات من 3 إلى 12 ، المجموعة الرابعة هي المجموعة 13 ، المجموعة الخامسة هي المجموعة 14 ، وهكذا مع المجموعة الثامنة تسمى المجموعة 18.