Atomy a molekuly se mohou zdát příliš malé na to, aby je bylo možné studovat a pochopit. Navzdory jejich nepatrné velikosti však vědecké studie odhalily mnoho o jejich chování, včetně toho, jak se atomy spojují a tvoří molekuly. V průběhu času tyto studie vedly k pravidlu oktetu.
Definování pravidla oktetu
Pravidlo oktetu říká, že mnoho prvků sdílí oktet (8) elektronů ve své valenční (vnější) elektronové skořápce, když tvoří sloučeniny. Formální definice pravidla oktetu z Northwestern University uvádí, že „Atomy ztratí, získají nebo sdílejí elektrony, aby dosáhly elektronová konfigurace nejbližšího vzácného plynu (8 valenčních elektronů kromě He s 2). “Pamatujte, že„ He “představuje helium.
Helium je stabilní se svými dvěma elektrony, takže se stejně jako ostatní vzácné plyny helium obvykle nekombinuje s jinými prvky. Prvky nejblíže k heliu (vodík, lithium a berylium) získávají nebo ztrácejí elektrony, takže ve vnějším elektronovém obalu zůstávají pouze dva elektrony. Tato námitka je někdy uvedena jako výjimka z pravidla oktetu, někdy považována za součást pravidla oktetu a někdy se nazývá duetové pravidlo.
Lewis Dot diagramy
Lewisovy tečkové diagramy představují počet a relativní polohy valenčních elektronů. Například struktura hélia Lewisovy tečky ukazuje dva valenční elektrony a je zapsána jako: He. Lewisův tečkový diagram pro kyslík, který má šest valenční elektrony, lze psát jako: Ö: zatímco berylium Lewisův tečkový diagram lze psát jako: Be: protože berylium má čtyři valence elektrony.
Diagramy Lewisových teček pomáhají vizualizovat, jak atomy sdílejí elektrony ve sloučeninách. Například atomy vodíku (H) mají pouze jeden elektron. Schéma Lewisova tečka .H ukazuje jednu tečku před symbolem H. Plynný vodík má tendenci cestovat v párech, takže diagram vodíkového molekuly Lewisova tečka (H: H) ukazuje dva atomy sdílející elektrony. Spojení mezi dvěma atomy lze namísto teček zobrazit jako pomlčku. Chemická zkratka představující toto propojení atomů vypadá takto: H. +. H = H: H nebo H-H.
Jak používat pravidlo oktetu
Oktetové pravidlo říká, že atomy budou sdílet nebo půjčovat elektrony, aby dosáhly počtu valenčních elektronů nejbližšího vzácného plynu.
Kation je prvek, který se snaží ztratit elektrony. Tyto prvky jsou ve skupinách I-IV na periodické tabulce. Skupina I může ztratit nebo sdílet jeden elektron, skupina II ztratí nebo sdílet dva elektrony atd.
Anion je atom, který se snaží získat elektrony. Tyto prvky jsou ve skupinách IV-VII na periodické tabulce. Skupina IV získá nebo sdílí čtyři elektrony, skupina V získá nebo sdílí tři elektrony, skupina VI může získat nebo sdílet dva elektrony a skupina VII může získat nebo sdílet jeden elektron.
Vodík (skupina I) má jeden elektron, takže Lewisův tečkový diagram ukazuje .H s jednou tečkou před symbolem vodíku H. Kyslík (skupina VI) má šest elektronů, takže Lewisův tečkový diagram ukazuje: Ö: se šesti tečkami rozmístěnými kolem kyslíkového symbolu O.
Zvažte vodík (skupina I) a kyslík (skupina VI). Molekula kyslíku se svými šesti elektrony chce další dva elektrony. Vodík má jeden valenční elektron a chce dva valenční elektrony. Když se vodík a kyslík spojí a vytvoří vodu, kyslík si vypůjčí elektrony ze dvou atomů vodíku. Ve formátu Lewis dot, molekula vody vypadá jako H: O: H s dalšími páry teček nad a pod kyslíkem symbol (O), který zobrazuje celkem osm elektronů obklopujících O a pár elektronů pro každý atom vodíku (H). Jak kyslík, tak vodík mají nyní úplné vnější valenční skořápky.
Vizualizace pomocí pravidla oktetu
Pravidlo oktetu pomáhá vizualizovat, jak se atomy a molekuly kombinují, při pohledu na to, jak sdílejí elektrony. Například oxid uhličitý tvoří stabilní molekulu sdílením elektronů mezi jedním atomem uhlíku (skupina IV) a dvěma atomy kyslíku (skupina VI). Atomy uhlíku a kyslíku se spojují sdílením dvojice elektronů. Lewisův tečkový diagram ukazuje sdílenou dvojici elektronů jako zdvojené tečky mezi atomy, zapsané jako: Ö:: C:: Ö: (nebo: Ö = C = Ö :). Zkoumání Lewisova tečkového diagramu ukazuje, že každý symbol prvku má kolem každého atomu osm valenčních elektronů, oktet.
Výjimky z pravidla oktetu
Kromě duetové verze pravidla oktetu se někdy mohou vyskytnout dvě další výjimky z pravidla oktetu. Jedna výjimka nastane, když prvky v řádcích 3 a dále přesáhnou osm valenčních elektronů pravidla oktetu. Druhá výjimka nastává u prvků skupiny III.
Prvky skupiny III mají tři valenční elektrony. Struktura boru Lewisovy tečky ukazuje elektrony valenčního boru tvořící trojúhelník .Ḃ. protože záporně nabité elektrony se navzájem odpuzují nebo odtlačují. Aby se bor chemicky spojil s vodíkem, vyžaduje oktet pět atomů vodíku. Tato molekula je však nemožná kvůli počtu a rozestupu negativních nábojů elektronů. Vysoce reaktivní molekula se tvoří, když bor (a další prvky skupiny III) sdílí elektrony pouze se třemi atomy vodíku a tvoří sloučeninu BH3, který má pouze šest valenčních elektronů.
Tipy
Některé periodické tabulky označují skupiny odlišně. Skupina I je označena skupina 1, skupina II je skupina 2, skupina III je skupina 3 až 12, skupina IV je skupina 13, skupina V je skupina 14 atd. Se skupinou VIII označenou jako skupina 18.