Τα άτομα και τα μόρια μπορεί να φαίνονται πολύ μικρά για να μελετήσουν και να κατανοήσουν. Παρά το μικρό τους μέγεθος, ωστόσο, επιστημονικές μελέτες έχουν αποκαλύψει πολλά για τη συμπεριφορά τους, συμπεριλαμβανομένου του πώς τα άτομα συνδυάζονται για να σχηματίσουν μόρια. Με την πάροδο του χρόνου, αυτές οι μελέτες οδήγησαν στον κανόνα των οκτάδων.
Καθορισμός του κανόνα της οκτάδας
Ο κανόνας οκτάδας λέει ότι πολλά στοιχεία μοιράζονται ένα οκτάδιο (8) ηλεκτρονίων στο στρόγγιό τους (εξόχως) κέλυφος ηλεκτρονίων όταν σχηματίζουν ενώσεις. Ένας επίσημος ορισμός του κανόνα οκτάδας, από το Northwestern University, δηλώνει ότι "τα άτομα θα χάσουν, θα κερδίσουν ή θα μοιραστούν ηλεκτρόνια για να επιτύχουν τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων του πλησιέστερου ευγενούς αερίου (8 ηλεκτρόνια σθένους εκτός από τον He με 2). "Να θυμάστε ότι το" He "αντιπροσωπεύει ήλιο.
Το ήλιο είναι σταθερό με τα δύο ηλεκτρόνια του, έτσι, όπως και τα άλλα ευγενή αέρια, το ήλιο συνήθως δεν συνδυάζεται με άλλα στοιχεία. Στοιχεία που βρίσκονται πλησιέστερα στο ήλιο (υδρογόνο, λίθιο και βηρύλλιο) κερδίζουν ή χάνουν ηλεκτρόνια έτσι ώστε μόνο δύο ηλεκτρόνια να παραμένουν στο εξωτερικό κέλυφος ηλεκτρονίων. Αυτή η προειδοποίηση μερικές φορές αναφέρεται ως εξαίρεση στον κανόνα οκτάδας, μερικές φορές θεωρείται μέρος του κανόνα οκτάδας και μερικές φορές ονομάζεται κανόνας ντουέτου.
Διαγράμματα Lewis Dot
Τα διαγράμματα κουκκίδων Lewis αντιπροσωπεύουν τον αριθμό και τις σχετικές θέσεις των ηλεκτρονίων σθένους. Για παράδειγμα, η δομή κουκκίδας ηλίου Lewis δείχνει δύο ηλεκτρόνια σθένους και γράφεται ως: He. Το διάγραμμα κουκκίδων Lewis για το οξυγόνο, το οποίο έχει έξι Τα ηλεκτρόνια σθένους, θα μπορούσαν να γραφτούν ως: Ö: ενώ το διάγραμμα κουκίδων του βηρυλλίου Lewis θα μπορούσε να γραφτεί ως: Να: επειδή το βηρύλλιο έχει τέσσερις σθένους ηλεκτρόνια.
Τα διαγράμματα κουκκίδων Lewis βοηθούν στην οπτικοποίηση του τρόπου με τον οποίο τα άτομα μοιράζονται ηλεκτρόνια σε ενώσεις. Για παράδειγμα, τα άτομα υδρογόνου (Η) έχουν μόνο ένα ηλεκτρόνιο. Το διάγραμμα κουκκίδων Lewis .H δείχνει μια τελεία πριν από το σύμβολο H. Το αέριο υδρογόνο τείνει να ταξιδεύει σε ζεύγη, ωστόσο, έτσι το διάγραμμα κουκίδας Lewis μορίου υδρογόνου (H: H) δείχνει τα δύο άτομα που μοιράζονται ηλεκτρόνια. Η σύνδεση μεταξύ των δύο ατόμων μπορεί να εμφανιστεί ως παύλα αντί για τελείες. Η χημική στενογραφία που αντιπροσωπεύει αυτή τη σύνδεση ατόμων μοιάζει με αυτήν: H. +. H = H: H ή H-H.
Πώς να χρησιμοποιήσετε τον κανόνα Octet
Ο κανόνας οκτάδας δηλώνει ότι τα άτομα μοιράζονται ή δανείζονται ηλεκτρόνια για να φτάσουν τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους του πλησιέστερου ευγενούς αερίου.
Το κατιόν είναι το στοιχείο που θέλει να χάσει ηλεκτρόνια. Αυτά τα στοιχεία βρίσκονται στις Ομάδες Ι-IV στον περιοδικό πίνακα. Η ομάδα I μπορεί να χάσει ή να μοιραστεί ένα ηλεκτρόνιο, η ομάδα II θα χάσει ή να μοιραστεί δύο ηλεκτρόνια και ούτω καθεξής.
Το ανιόν είναι το άτομο που θέλει να κερδίσει ηλεκτρόνια. Αυτά τα στοιχεία βρίσκονται στις Ομάδες IV-VII στον περιοδικό πίνακα. Η ομάδα IV θα κερδίσει ή θα μοιραστεί τέσσερα ηλεκτρόνια, η ομάδα V θα κερδίσει ή θα μοιραστεί τρία ηλεκτρόνια, η ομάδα VI μπορεί να κερδίσει ή να μοιραστεί δύο ηλεκτρόνια και η ομάδα VII μπορεί να κερδίσει ή να μοιραστεί ένα ηλεκτρόνιο.
Το υδρογόνο (ομάδα Ι) έχει ένα ηλεκτρόνιο, οπότε το διάγραμμα κουκκίδων Lewis δείχνει. H με μία κουκκίδα πριν από το σύμβολο Η του υδρογόνου. Το οξυγόνο (ομάδα VI) έχει έξι ηλεκτρόνια, οπότε το διάγραμμα κουκκίδων Lewis δείχνει: Ö: με έξι τελείες που βρίσκονται γύρω από το σύμβολο οξυγόνου O.
Εξετάστε το υδρογόνο (Ομάδα Ι) και το οξυγόνο (Ομάδα VI). Το μόριο οξυγόνου με τα έξι ηλεκτρόνια του θέλει δύο ακόμη ηλεκτρόνια. Το υδρογόνο έχει ένα ηλεκτρόνιο σθένους και θέλει δύο ηλεκτρόνια σθένους. Όταν το υδρογόνο και το οξυγόνο συνδυάζονται για να φτιάξουν νερό, το οξυγόνο δανείζεται τα ηλεκτρόνια από δύο άτομα υδρογόνου. Σε μορφή κουκκίδας Lewis, το μόριο νερού μοιάζει με H: O: H με επιπλέον ζεύγη κουκκίδων πάνω και κάτω από το οξυγόνο σύμβολο (Ο) για να δείξει συνολικά οκτώ ηλεκτρόνια που περιβάλλουν το Ο και ένα ζεύγος ηλεκτρονίων για κάθε άτομο υδρογόνου (Η). Τόσο το οξυγόνο όσο και το υδρογόνο έχουν πλέον πλήρη εξωτερικά κελύφη σθένους.
Οπτικοποίηση με τον κανόνα Octet
Ο κανόνας οκτάδας βοηθά στην οπτικοποίηση του τρόπου συνδυασμού ατόμων και μορίων εξετάζοντας τον τρόπο με τον οποίο μοιράζονται τα ηλεκτρόνια. Για παράδειγμα, το διοξείδιο του άνθρακα σχηματίζει ένα σταθερό μόριο μοιράζοντας ηλεκτρόνια μεταξύ ενός ατόμου άνθρακα (Ομάδα IV) και δύο ατόμων οξυγόνου (Ομάδα VI). Τα άτομα άνθρακα και οξυγόνου συνδυάζονται μοιράζονται ένα ζευγάρι ηλεκτρονίων. Το διάγραμμα κουκίδων Lewis δείχνει το κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων ως διπλασιασμένες κουκκίδες μεταξύ ατόμων, γραμμένο ως: Ö:: C:: Ö: (ή: Ö = C = Ö :). Η εξέταση του διαγράμματος κουκίδας Lewis δείχνει ότι κάθε σύμβολο στοιχείου έχει οκτώ ηλεκτρόνια σθένους, ένα οκτάδι, γύρω από κάθε άτομο.
Εξαιρέσεις από τον κανόνα του Octet
Εκτός από την έκδοση ντουέτου του κανόνα οκτάδας, μερικές φορές εμφανίζονται και άλλες εξαιρέσεις στον κανόνα οκτάδας. Μία εξαίρεση προκύπτει όταν τα στοιχεία στις σειρές 3 και πέρα από αυτά υπερβαίνουν τα οκτώ ηλεκτρόνια σθένους του κανόνα οκτάδας. Η άλλη εξαίρεση συμβαίνει με τα στοιχεία της ομάδας III.
Τα στοιχεία της ομάδας III έχουν τρία ηλεκτρόνια σθένους. Η δομή κουκίδων του βορίου Lewis δείχνει ηλεκτρόνια σθένους βορίου σχηματίζοντας ένα τρίγωνο. γιατί τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια απωθούν ή απομακρύνονται το ένα από το άλλο. Για να συνδυαστεί χημικά το βόριο με το υδρογόνο, μια οκτάδα απαιτεί πέντε άτομα υδρογόνου. Αυτό το μόριο, ωστόσο, είναι αδύνατο λόγω του αριθμού και της απόστασης των αρνητικών φορτίων των ηλεκτρονίων. Ένα πολύ αντιδραστικό μόριο σχηματίζεται όταν το βόριο (και άλλα στοιχεία της Ομάδας III) μοιράζεται ηλεκτρόνια με μόνο τρία άτομα υδρογόνου, σχηματίζοντας την ένωση BH3, το οποίο έχει μόνο έξι ηλεκτρόνια σθένους.
Συμβουλές
Ορισμένοι περιοδικοί πίνακες επισημαίνουν τις ομάδες διαφορετικά. Η ομάδα Ι φέρει την ονομασία ομάδα 1, η ομάδα ΙΙ είναι ομάδα 2, η ομάδα ΙΙΙ είναι ομάδες 3 έως 12, η ομάδα IV είναι ομάδα 13, η ομάδα V είναι ομάδα 14, και ούτω καθεξής με την ομάδα VIII με την ένδειξη Ομάδα 18.