Atomer og molekyler kan virke for små til at studere og forstå. På trods af deres minimale størrelse har videnskabelige undersøgelser imidlertid afsløret meget om deres adfærd, herunder hvordan atomer kombineres for at danne molekyler. Over tid har disse undersøgelser ført til oktetreglen.
Definition af oktetreglen
Oktetreglen siger, at mange elementer deler en oktet (8) elektroner i deres valens (yderste) elektronskal, når de danner forbindelser. En formel definition af oktetreglen fra Northwestern University siger, at "Atomer vil miste, vinde eller dele elektroner for at opnå elektronkonfigurationen af den nærmeste ædelgas (8 valenselektroner bortset fra Han med 2). "Husk at" Han "repræsenterer helium.
Helium er stabilt med sine to elektroner, så ligesom de andre ædelgasser kombineres helium normalt ikke med andre grundstoffer. Elementer tættest på helium (hydrogen, lithium og beryllium) vinder eller mister elektroner, så kun to elektroner forbliver i den ydre elektronskal. Denne advarsel er undertiden opført som en undtagelse fra oktetreglen, undertiden betragtes som en del af oktetreglen og undertiden kaldet duetreglen.
Lewis Dot Diagrammer
Lewis-punktdiagrammer repræsenterer antallet og relative positioner af valenselektroner. For eksempel viser helium Lewis dot-strukturen to valenselektroner og er skrevet som: He. Lewis-punktdiagrammet for ilt, som har seks valenselektroner, kunne skrives som: Ö: mens beryllium Lewis dot-diagrammet kunne skrives som: Vær: fordi beryllium har fire valenser elektroner.
Lewis dot-diagrammer hjælper med at visualisere, hvordan atomer deler elektroner i forbindelser. For eksempel har hydrogen (H) atomer kun en elektron. Lewis-prikdiagrammet .H viser en prik foran symbolet H. Brintgas har en tendens til at bevæge sig parvis, så brintmolekylet Lewis-punktdiagram (H: H) viser de to atomer, der deler elektroner. Forbindelsen mellem de to atomer kan vises som et bindestreg i stedet for prikker. Den kemiske stenografi, der repræsenterer denne sammenkædning af atomer, ser sådan ud: H. +. H = H: H eller H-H.
Sådan bruges oktetreglen
Oktettreglen siger, at atomer vil dele eller låne elektroner for at nå antallet af valenselektroner af den nærmeste ædelgas.
Kationen er det element, der ønsker at miste elektroner. Disse elementer er i gruppe I-IV på det periodiske system. Gruppe I kan miste eller dele en elektron, gruppe II vil miste eller dele to elektroner og så videre.
Anionen er det atom, der ønsker at få elektroner. Disse elementer er i gruppe IV-VII på det periodiske system. Gruppe IV vinder eller deler fire elektroner, Gruppe V vinder eller deler tre elektroner, Gruppe VI kan vinde eller dele to elektroner, og Gruppe VII kan få eller dele en elektron.
Brint (gruppe I) har en elektron, så Lewis-punktdiagrammet viser .H med en prik før brintets symbol H. Ilt (gruppe VI) har seks elektroner, så Lewis-punktdiagrammet viser: Ö: med seks prikker fordelt omkring iltets symbol O.
Overvej brint (gruppe I) og ilt (gruppe VI). Iltmolekylet med sine seks elektroner vil have yderligere to elektroner. Brint har en valenselektron og ønsker to valenselektroner. Når brint og ilt kombineres for at danne vand, låner ilt elektronerne fra to brintatomer. I Lewis-prikformat ser vandmolekylet ud som H: O: H med yderligere par prikker over og under iltet symbol (O) for at vise i alt otte elektroner, der omgiver O og et par elektroner for hvert hydrogenatom (H). Både ilt og brint har nu komplette ydre valensskaller.
Visualisering med oktetreglen
Oktettreglen hjælper med at visualisere, hvordan atomer og molekyler kombineres ved at se på, hvordan de deler elektroner. For eksempel danner kuldioxid et stabilt molekyle ved at dele elektroner mellem et carbonatom (gruppe IV) og to iltatomer (gruppe VI). Kulstof- og iltatomerne kombineres ved at dele et par elektroner. Lewis-prikdiagrammet viser det delte elektronpar som fordoblede prikker mellem atomer, skrevet som: Ö:: C:: Ö: (eller: Ö = C = Ö :). Undersøgelse af Lewis-prikdiagrammet viser, at hvert element-symbol har otte valenselektroner, en oktet, omkring hvert atom.
Undtagelser fra oktetreglen
Udover duetversionen af oktetreglen forekommer der undertiden to andre undtagelser fra oktetreglen. En undtagelse opstår, når elementer i række 3 og derover overstiger otte valenselektroner i oktetreglen. Den anden undtagelse forekommer med gruppe III-elementer.
Gruppe III-elementer har tre valenselektroner. Bor Lewis-prikstrukturen viser borvalenselektroner, der danner en trekant. fordi de negativt ladede elektroner frastøder eller skubber væk fra hinanden. For at bor kan kemisk kombineres med brint, kræver en oktet fem hydrogenatomer. Dette molekyle er imidlertid umuligt på grund af antallet og afstanden mellem elektronernes negative ladninger. Et stærkt reaktivt molekyle dannes, når bor (og andre gruppe III-elementer) deler elektroner med kun tre hydrogenatomer og danner forbindelsen BH3, som kun har seks valenselektroner.
Tips
Nogle periodiske tabeller markerer grupperne forskelligt. Gruppe I er mærket Gruppe 1, Gruppe II er Gruppe 2, Gruppe III er Gruppe 3 til 12, Gruppe IV er Gruppe 13, Gruppe V er Gruppe 14 og så videre med Gruppe VIII mærket som Gruppe 18.