Atomi e molecole possono sembrare troppo piccoli per essere studiati e compresi. Nonostante le loro minuscole dimensioni, tuttavia, gli studi scientifici hanno rivelato molto sul loro comportamento, incluso il modo in cui gli atomi si combinano per formare molecole. Nel tempo, questi studi hanno portato alla regola dell'ottetto.
Definizione della regola dell'ottetto Oct
La regola dell'ottetto dice che molti elementi condividono un ottetto (8) di elettroni nel loro guscio elettronico di valenza (più esterno) quando formano composti. Una definizione formale della regola dell'ottetto, della Northwestern University, afferma che "gli atomi perderanno, acquisteranno o condivideranno elettroni per raggiungere la configurazione elettronica del gas nobile più vicino (8 elettroni di valenza tranne He con 2)." Ricorda che "He" rappresenta l'elio.
L'elio è stabile con i suoi due elettroni quindi, come gli altri gas nobili, l'elio di solito non si combina con altri elementi. Gli elementi più vicini all'elio (idrogeno, litio e berillio) acquistano o perdono elettroni in modo che solo due elettroni rimangano nel guscio elettronico esterno. Questo avvertimento è talvolta elencato come un'eccezione alla regola dell'ottetto, talvolta considerata parte della regola dell'ottetto e talvolta chiamata regola del duetto.
Diagrammi a punti di Lewis
I diagrammi a punti di Lewis rappresentano il numero e le posizioni relative degli elettroni di valenza. Ad esempio, la struttura a punti di Lewis dell'elio mostra due elettroni di valenza ed è scritta come :He. Il diagramma a punti di Lewis per l'ossigeno, che ha sei elettroni di valenza, potrebbero essere scritti come :Ö: mentre il diagramma a punti di Lewis del berillio potrebbe essere scritto come :Be: perché il berillio ha quattro valenze elettroni.
I diagrammi a punti di Lewis aiutano a visualizzare come gli atomi condividono gli elettroni nei composti. Ad esempio, gli atomi di idrogeno (H) hanno un solo elettrone. Il diagramma a punti di Lewis .H mostra un punto prima del simbolo H. Tuttavia, l'idrogeno tende a viaggiare in coppia, quindi il diagramma a punti di Lewis della molecola di idrogeno (H: H) mostra i due atomi che condividono gli elettroni. La connessione tra i due atomi può essere mostrata come un trattino invece che come punti. La stenografia chimica che rappresenta questo collegamento di atomi ha il seguente aspetto: H.+.H = H: H o H-H.
Come usare la regola dell'ottetto
La regola dell'ottetto afferma che gli atomi condivideranno o prenderanno in prestito elettroni per raggiungere il numero di elettroni di valenza del gas nobile più vicino.
Il catione è l'elemento che cerca di perdere elettroni. Questi elementi sono nei gruppi I-IV della tavola periodica. Il gruppo I può perdere o condividere un elettrone, il gruppo II perderà o condividerà due elettroni e così via.
L'anione è l'atomo che cerca di guadagnare elettroni. Questi elementi sono nei gruppi IV-VII della tavola periodica. Il gruppo IV guadagnerà o condividerà quattro elettroni, il gruppo V guadagnerà o condividerà tre elettroni, il gruppo VI può guadagnare o condividere due elettroni e il gruppo VII può guadagnare o condividere un elettrone.
L'idrogeno (Gruppo I) ha un elettrone, quindi il diagramma a punti di Lewis mostra .H con un punto prima del simbolo dell'idrogeno H. L'ossigeno (gruppo VI) ha sei elettroni, quindi il diagramma a punti di Lewis mostra: Ö: con sei punti distanziati attorno al simbolo O dell'ossigeno.
Consideriamo l'idrogeno (Gruppo I) e l'ossigeno (Gruppo VI). La molecola di ossigeno con i suoi sei elettroni vuole altri due elettroni. L'idrogeno ha un elettrone di valenza e vuole due elettroni di valenza. Quando l'idrogeno e l'ossigeno si combinano per formare l'acqua, l'ossigeno prende in prestito gli elettroni da due atomi di idrogeno. Nel formato del punto di Lewis, la molecola d'acqua ha l'aspetto di H: O: H con ulteriori coppie di punti sopra e sotto l'ossigeno simbolo (O) per mostrare un totale di otto elettroni che circondano l'O e una coppia di elettroni per ogni atomo di idrogeno (H). Sia l'ossigeno che l'idrogeno ora hanno gusci di valenza esterni completi.
Visualizzare con la regola dell'ottetto
La regola dell'ottetto aiuta a visualizzare come gli atomi e le molecole si combinano osservando come condividono gli elettroni. Ad esempio, l'anidride carbonica forma una molecola stabile condividendo elettroni tra un atomo di carbonio (gruppo IV) e due atomi di ossigeno (gruppo VI). Gli atomi di carbonio e di ossigeno si combinano condividendo una coppia di elettroni. Il diagramma a punti di Lewis mostra la coppia condivisa di elettroni come punti raddoppiati tra gli atomi, scritti come :Ö:: C:: Ö: (o :Ö=C=Ö:). L'esame del diagramma a punti di Lewis mostra che ogni simbolo di elemento ha otto elettroni di valenza, un ottetto, attorno a ciascun atomo.
Eccezioni alla regola dell'ottetto
Oltre alla versione del duetto della regola dell'ottetto, a volte si verificano altre due eccezioni alla regola dell'ottetto. Un'eccezione si verifica quando gli elementi nelle righe 3 e successive superano gli otto elettroni di valenza della regola dell'ottetto. L'altra eccezione si verifica con gli elementi del gruppo III.
Gli elementi del gruppo III hanno tre elettroni di valenza. La struttura a punti di Lewis del boro mostra gli elettroni di valenza del boro che formano un triangolo .Ḃ. perché gli elettroni carichi negativamente si respingono o si allontanano l'uno dall'altro. Perché il boro si combini chimicamente con l'idrogeno, un ottetto richiede cinque atomi di idrogeno. Questa molecola, tuttavia, è impossibile a causa del numero e della spaziatura delle cariche negative degli elettroni. Una molecola altamente reattiva si forma quando il boro (e altri elementi del gruppo III) condivide gli elettroni con solo tre atomi di idrogeno, formando il composto BH3, che ha solo sei elettroni di valenza.
Suggerimenti
Alcune tavole periodiche etichettano i gruppi in modo diverso. Il Gruppo I è etichettato come Gruppo 1, il Gruppo II è il Gruppo 2, il Gruppo III è il Gruppo da 3 a 12, il Gruppo IV è il Gruppo 13, il Gruppo V è il Gruppo 14 e così via con il Gruppo VIII etichettato come Gruppo 18.
