Атомы и молекулы могут показаться слишком маленькими для изучения и понимания. Однако, несмотря на их крошечные размеры, научные исследования многое узнали об их поведении, в том числе о том, как атомы объединяются в молекулы. Со временем эти исследования привели к правилу октетов.
Определение правила октета
Правило октетов гласит, что многие элементы разделяют октет (8) электронов в их валентной (самой внешней) электронной оболочке, когда они образуют соединения. Формальное определение правила октетов, данное Северо-Западным университетом, гласит, что «атомы будут терять, приобретать или делиться электронами для достижения электронная конфигурация ближайшего благородного газа (8 валентных электронов, кроме He с 2) ». Помните, что« He »представляет гелий.
Гелий стабилен со своими двумя электронами, поэтому, как и другие благородные газы, гелий обычно не соединяется с другими элементами. Элементы, наиболее близкие к гелию (водород, литий и бериллий), приобретают или теряют электроны, так что только два электрона остаются во внешней электронной оболочке. Это предостережение иногда указывается как исключение из правила октетов, иногда считается частью правила октета и иногда называется правилом дуэта.
Диаграммы Льюиса
Точечные диаграммы Льюиса представляют количество и относительное положение валентных электронов. Например, точечная структура гелия Льюиса показывает два валентных электрона и записывается как: He. Точечная диаграмма Льюиса для кислорода, имеющая шесть валентных электронов, может быть записано как: Ö: а точечная диаграмма Льюиса бериллия может быть записана как: Be: потому что бериллий имеет четыре валентности электроны.
Точечные диаграммы Льюиса помогают визуализировать, как атомы разделяют электроны в соединениях. Например, атомы водорода (H) имеют только один электрон. Точечная диаграмма Льюиса .H показывает одну точку перед символом H. Однако газообразный водород имеет тенденцию перемещаться парами, поэтому точечная диаграмма Льюиса молекулы водорода (H: H) показывает, что два атома имеют общие электроны. Связь между двумя атомами может быть обозначена тире вместо точек. Химическое сокращение, представляющее эту связь атомов, выглядит так: H. +. H = H: H или H-H.
Как использовать правило октета
Правило октета гласит, что атомы будут делить или занимать электроны, чтобы достичь количества валентных электронов ближайшего благородного газа.
Катион - это элемент, который теряет электроны. Эти элементы находятся в группах I-IV периодической таблицы. Группа I может потерять или разделить один электрон, Группа II потеряет или разделит два электрона и так далее.
Анион - это атом, стремящийся получить электроны. Эти элементы находятся в группах IV-VII периодической таблицы. Группа IV получит или разделит четыре электрона, Группа V получит или разделит три электрона, Группа VI может получить или разделить два электрона, а Группа VII может получить или разделить один электрон.
Водород (группа I) имеет один электрон, поэтому точечная диаграмма Льюиса показывает .H с одной точкой перед символом водорода H. Кислород (группа VI) имеет шесть электронов, поэтому точечная диаграмма Льюиса показывает: Ö: с шестью точками, расположенными вокруг символа кислорода O.
Рассмотрим водород (группа I) и кислород (группа VI). Молекуле кислорода с шестью электронами нужно еще два электрона. Водород имеет один валентный электрон и ему нужны два валентных электрона. Когда водород и кислород объединяются для образования воды, кислород заимствует электроны у двух атомов водорода. В формате точек Льюиса молекула воды выглядит как H: O: H с дополнительными парами точек над и под кислородом. символ (O), чтобы показать в общей сложности восемь электронов, окружающих O, и пару электронов для каждого атома водорода (H). И кислород, и водород теперь имеют полные внешние валентные оболочки.
Визуализация с помощью правила октетов
Правило октета помогает визуализировать, как атомы и молекулы объединяются, глядя на то, как они разделяют электроны. Например, диоксид углерода образует стабильную молекулу, разделяя электроны между одним атомом углерода (Группа IV) и двумя атомами кислорода (Группа VI). Атомы углерода и кислорода объединяются, разделяя пару электронов. Точечная диаграмма Льюиса показывает общую пару электронов в виде удвоенных точек между атомами, записанных как: Ö:: C:: Ö: (или: Ö = C = Ö :). Изучение точечной диаграммы Льюиса показывает, что каждый символ элемента имеет восемь валентных электронов, октет вокруг каждого атома.
Исключения из правила октетов
Помимо дуэтной версии правила октетов, иногда возникают два других исключения из правила октетов. Одно исключение возникает, когда элементы в строках 3 и далее превышают восемь валентных электронов правила октета. Другое исключение - элементы III группы.
Элементы III группы имеют три валентных электрона. Точечная структура бора Льюиса показывает валентные электроны бора, образующие треугольник. потому что отрицательно заряженные электроны отталкиваются или отталкиваются друг от друга. Для химического соединения бора с водородом октету требуется пять атомов водорода. Однако эта молекула невозможна из-за количества и расстояния между отрицательными зарядами электронов. Молекула с высокой реакционной способностью образуется, когда бор (и другие элементы III группы) делит электроны только с тремя атомами водорода, образуя соединение BH.3, который имеет только шесть валентных электронов.
Советы
В некоторых таблицах Менделеева группы обозначаются по-разному. Группа I обозначена как группа 1, группа II - это группа 2, группа III - это группы с 3 по 12, группа IV - это группа 13, группа V - это группа 14, и так далее с группой VIII, обозначенной как группа 18.