Les atomes et les molécules peuvent sembler trop petits pour être étudiés et compris. Malgré leur taille minuscule, cependant, des études scientifiques ont révélé beaucoup de choses sur leur comportement, y compris sur la façon dont les atomes se combinent pour former des molécules. Au fil du temps, ces études ont conduit à la règle de l'octet.
Définition de la règle d'octet
La règle de l'octet dit que de nombreux éléments partagent un octet (8) d'électrons dans leur couche électronique de valence (la plus externe) lorsqu'ils forment des composés. Une définition formelle de la règle de l'octet, de la Northwestern University, stipule que « les atomes perdront, gagneront ou partageront des électrons pour atteindre la configuration électronique du gaz noble le plus proche (8 électrons de valence sauf pour He avec 2)." Rappelez-vous que "He" représente l'hélium.
L'hélium est stable avec ses deux électrons, donc, comme les autres gaz rares, l'hélium ne se combine généralement pas avec d'autres éléments. Les éléments les plus proches de l'hélium (hydrogène, lithium et béryllium) gagnent ou perdent des électrons de sorte qu'il ne reste que deux électrons dans la couche externe d'électrons. Cette mise en garde est parfois répertoriée comme une exception à la règle de l'octet, parfois considérée comme faisant partie de la règle de l'octet et parfois appelée règle du duo.
Diagrammes de points de Lewis
Les diagrammes de points de Lewis représentent le nombre et les positions relatives des électrons de valence. Par exemple, la structure de points de Lewis à l'hélium montre deux électrons de valence et s'écrit :He. Le diagramme de points de Lewis pour l'oxygène, qui a six électrons de valence, pourrait être écrit comme :Ö: tandis que le diagramme de points de Lewis du béryllium pourrait être écrit comme :Be: parce que le béryllium a quatre valences électrons.
Les diagrammes de points de Lewis aident à visualiser comment les atomes partagent les électrons dans les composés. Par exemple, les atomes d'hydrogène (H) n'ont qu'un seul électron. Le diagramme de points de Lewis .H montre un point avant le symbole H. Cependant, l'hydrogène gazeux a tendance à voyager par paires, de sorte que le diagramme de points de Lewis de la molécule d'hydrogène (H: H) montre les deux atomes partageant des électrons. La connexion entre les deux atomes peut être représentée par un tiret au lieu de points. Le raccourci chimique représentant cette liaison d'atomes ressemble à ceci: H.+.H = H: H ou H-H.
Comment utiliser la règle d'octet
La règle de l'octet stipule que les atomes partageront ou emprunteront des électrons afin d'atteindre le nombre d'électrons de valence du gaz noble le plus proche.
Le cation est l'élément qui cherche à perdre des électrons. Ces éléments appartiennent aux groupes I-IV du tableau périodique. Le groupe I peut perdre ou partager un électron, le groupe II perdra ou partagera deux électrons et ainsi de suite.
L'anion est l'atome qui cherche à gagner des électrons. Ces éléments sont dans les groupes IV-VII du tableau périodique. Le groupe IV gagnera ou partagera quatre électrons, le groupe V gagnera ou partagera trois électrons, le groupe VI peut gagner ou partager deux électrons et le groupe VII peut gagner ou partager un électron.
L'hydrogène (groupe I) a un électron, donc le diagramme de points de Lewis montre .H avec un point avant le symbole de l'hydrogène H. L'oxygène (Groupe VI) a six électrons, donc le diagramme de points de Lewis montre :Ö: avec six points espacés autour du symbole de l'oxygène O.
Considérez l'hydrogène (Groupe I) et l'oxygène (Groupe VI). La molécule d'oxygène avec ses six électrons veut deux autres électrons. L'hydrogène a un électron de valence et veut deux électrons de valence. Lorsque l'hydrogène et l'oxygène se combinent pour former de l'eau, l'oxygène emprunte les électrons de deux atomes d'hydrogène. Au format de points de Lewis, la molécule d'eau ressemble à H: O: H avec des paires de points supplémentaires au-dessus et en dessous de l'oxygène symbole (O) pour montrer un total de huit électrons entourant le O et une paire d'électrons pour chaque atome d'hydrogène (H). L'oxygène et l'hydrogène ont maintenant des coquilles de valence externes complètes.
Visualiser avec la règle d'octet
La règle de l'octet aide à visualiser comment les atomes et les molécules se combinent en regardant comment ils partagent les électrons. Par exemple, le dioxyde de carbone forme une molécule stable en partageant des électrons entre un atome de carbone (Groupe IV) et deux atomes d'oxygène (Groupe VI). Les atomes de carbone et d'oxygène se combinent en partageant une paire d'électrons. Le diagramme de points de Lewis montre la paire d'électrons partagée sous forme de points doublés entre les atomes, écrits comme C:: Ö: (ou :Ö=C=Ö:). L'examen du diagramme de points de Lewis montre que chaque symbole d'élément a huit électrons de valence, un octet, autour de chaque atome.
Exceptions à la règle de l'octet
Outre la version duo de la règle de l'octet, deux autres exceptions à la règle de l'octet se produisent parfois. Une exception se produit lorsque les éléments des rangées 3 et au-delà dépassent les huit électrons de valence de la règle de l'octet. L'autre exception concerne les éléments du groupe III.
Les éléments du groupe III ont trois électrons de valence. La structure de points de bore Lewis montre des électrons de valence de bore formant un triangle .Ḃ. parce que les électrons chargés négativement se repoussent ou s'éloignent les uns des autres. Pour que le bore se combine chimiquement avec l'hydrogène, un octet nécessite cinq atomes d'hydrogène. Cette molécule est cependant impossible en raison du nombre et de l'espacement des charges négatives des électrons. Une molécule hautement réactive se forme lorsque le bore (et d'autres éléments du groupe III) partage des électrons avec seulement trois atomes d'hydrogène, formant le composé BH3, qui n'a que six électrons de valence.
Conseils
Certains tableaux périodiques étiquettent les groupes différemment. Le groupe I est étiqueté Groupe 1, le Groupe II est le Groupe 2, le Groupe III est les Groupes 3 à 12, le Groupe IV est le Groupe 13, le Groupe V est le Groupe 14, et ainsi de suite avec le Groupe VIII étiqueté Groupe 18.