Atomen en moleculen lijken misschien te klein om te bestuderen en te begrijpen. Ondanks hun minuscule omvang hebben wetenschappelijke studies echter veel onthuld over hun gedrag, inclusief hoe atomen combineren om moleculen te vormen. In de loop van de tijd hebben deze onderzoeken geleid tot de octetregel.
De octetregel definiëren
De octetregel zegt dat veel elementen een octet (8) van elektronen delen in hun valentie (buitenste) elektronenschil wanneer ze verbindingen vormen. Een formele definitie van de octetregel, van de Northwestern University, stelt dat "Atomen elektronen zullen verliezen, winnen of delen om de elektronenconfiguratie van het dichtstbijzijnde edelgas (8 valentie-elektronen behalve He met 2)." Onthoud dat "Hij" helium vertegenwoordigt.
Helium is stabiel met zijn twee elektronen, dus net als de andere edelgassen combineert helium gewoonlijk niet met andere elementen. Elementen die het dichtst bij helium liggen (waterstof, lithium en beryllium) winnen of verliezen elektronen, zodat er slechts twee elektronen in de buitenste elektronenschil overblijven. Dit voorbehoud wordt soms vermeld als een uitzondering op de octetregel, soms beschouwd als onderdeel van de octetregel en soms de duetregel genoemd.
Lewis Dot-diagrammen
Lewis-puntdiagrammen vertegenwoordigen het aantal en de relatieve posities van valentie-elektronen. De helium Lewis-puntstructuur toont bijvoorbeeld twee valentie-elektronen en wordt geschreven als: Hij. Het Lewis-puntdiagram voor zuurstof, dat zes. heeft valentie-elektronen, kan worden geschreven als:: terwijl het beryllium Lewis-puntdiagram kan worden geschreven als: Be: omdat beryllium vier valentie heeft elektronen.
Lewis-puntdiagrammen helpen visualiseren hoe atomen elektronen in verbindingen delen. Waterstof (H)-atomen hebben bijvoorbeeld maar één elektron. Het Lewis-puntendiagram .H toont één punt voor het symbool H. Waterstofgas heeft echter de neiging om in paren te reizen, dus het waterstofmolecuul Lewis-puntdiagram (H: H) toont de twee atomen die elektronen delen. De verbinding tussen de twee atomen kan worden weergegeven als een streepje in plaats van punten. De chemische afkorting die deze koppeling van atomen weergeeft, ziet er als volgt uit: H.+.H = H: H of H-H.
Hoe de Octet-regel te gebruiken?
De octetregel stelt dat atomen elektronen zullen delen of lenen om het aantal valentie-elektronen van het dichtstbijzijnde edelgas te bereiken.
Het kation is het element dat elektronen wil verliezen. Deze elementen staan in de groepen I-IV op het periodiek systeem. Groep I kan één elektron verliezen of delen, Groep II zal twee elektronen verliezen of delen, enzovoort.
Het anion is het atoom dat op zoek is naar elektronen. Deze elementen staan in de groepen IV-VII op het periodiek systeem. Groep IV krijgt of deelt vier elektronen, Groep V krijgt of deelt drie elektronen, Groep VI kan twee elektronen krijgen of delen en Groep VII kan één elektron krijgen of delen.
Waterstof (Groep I) heeft één elektron, dus het Lewis-puntendiagram toont .H met één punt voor het waterstofsymbool H. Zuurstof (Groep VI) heeft zes elektronen, dus het Lewis-stippeldiagram toont :Ö: met zes stippen rond het zuurstofsymbool O.
Denk aan waterstof (groep I) en zuurstof (groep VI). Het zuurstofmolecuul met zijn zes elektronen wil nog twee elektronen. Waterstof heeft één valentie-elektron en wil twee valentie-elektronen. Wanneer waterstof en zuurstof samen water vormen, leent de zuurstof de elektronen van twee waterstofatomen. In Lewis-puntformaat ziet het watermolecuul eruit als H: O:H met extra paren punten boven en onder de zuurstof symbool (O) om in totaal acht elektronen weer te geven die de O omringen en een elektronenpaar voor elk waterstofatoom (H). Zowel zuurstof als waterstof hebben nu volledige buitenste valentieschillen.
Visualiseren met de Octetregel Ru
De octetregel helpt visualiseren hoe atomen en moleculen combineren door te kijken hoe ze elektronen delen. Kooldioxide vormt bijvoorbeeld een stabiel molecuul door elektronen te delen tussen één koolstofatoom (Groep IV) en twee zuurstofatomen (Groep VI). De koolstof- en zuurstofatomen combineren door een elektronenpaar te delen. Het Lewis-puntdiagram toont het gedeelde elektronenpaar als dubbele punten tussen atomen, geschreven als :Ö:: C:: Ö: (of :Ö=C=Ö:). Onderzoek van het Lewis-puntdiagram laat zien dat elk elementsymbool acht valentie-elektronen, een octet, rond elk atoom heeft.
Uitzonderingen op de Octetregel Ru
Naast de duetversie van de octetregel komen er soms nog twee andere uitzonderingen op de octetregel voor. Een uitzondering doet zich voor wanneer elementen in rijen 3 en hoger de acht valentie-elektronen van de octetregel overschrijden. De andere uitzondering doet zich voor bij Groep III-elementen.
Groep III-elementen hebben drie valentie-elektronen. De boor-Lewis-stipstructuur toont boorvalentie-elektronen die een driehoek. vormen. omdat de negatief geladen elektronen elkaar afstoten of wegduwen. Om boor chemisch te combineren met waterstof, heeft een octet vijf waterstofatomen nodig. Dit molecuul is echter onmogelijk vanwege het aantal en de afstand van de negatieve ladingen van de elektronen. Een zeer reactief molecuul wordt gevormd wanneer boor (en andere groep III-elementen) elektronen deelt met slechts drie waterstofatomen, waardoor de verbinding BH wordt gevormd3, die slechts zes valentie-elektronen heeft.
Tips
Sommige periodieke tabellen labelen de groepen anders. Groep I is gelabeld Groep 1, Groep II is Groep 2, Groep III is Groep 3 tot en met 12, Groep IV is Groep 13, Groep V is Groep 14, enzovoort met Groep VIII gelabeld als Groep 18.