Atómy a molekuly sa môžu javiť ako príliš malé na to, aby sme ich študovali a porozumeli im. Napriek ich nepatrnej veľkosti však vedecké štúdie odhalili veľa o ich správaní, vrátane toho, ako sa atómy kombinujú a vytvárajú molekuly. Postupom času tieto štúdie viedli k pravidlu oktetu.
Definovanie pravidla oktetu
Oktetové pravidlo hovorí, že veľa prvkov má spoločné oktet (8) elektrónov vo svojej valenčnej (najvzdialenejšej) elektrónovej škrupine, keď tvoria zlúčeniny. Formálna definícia pravidla oktetu z Northwestern University uvádza, že „Atómy stratia, získajú alebo zdieľajú elektróny, aby dosiahli elektrónová konfigurácia najbližšieho vzácneho plynu (8 valenčných elektrónov okrem He s 2). “Pamätajte, že„ He “predstavuje hélium.
Hélium je stabilné so svojimi dvoma elektrónmi, takže rovnako ako ostatné vzácne plyny sa hélium zvyčajne nekombinuje s inými prvkami. Prvky najbližšie k héliu (vodík, lítium a berýlium) získavajú alebo strácajú elektróny, takže vo vonkajšom elektrónovom obale zostávajú iba dva elektróny. Táto výhrada sa niekedy uvádza ako výnimka z pravidla oktetu, niekedy sa považuje za súčasť pravidla oktetu a niekedy sa nazýva duetové pravidlo.
Schémy Lewis Dot
Diagramy Lewisových bodiek predstavujú počet a relatívne polohy valenčných elektrónov. Napríklad štruktúra héliového Lewisovho bodu zobrazuje dva valenčné elektróny a je zapísaná ako: He. Lewisov bodový diagram pre kyslík, ktorý má šesť valenčné elektróny, dalo by sa zapísať ako: Ö: zatiaľ čo berýlium Lewisov bodový diagram by sa dal zapísať ako: Be: pretože berýlium má štyri valencie elektróny.
Diagramy Lewisových bodiek pomáhajú vizualizovať, ako atómy zdieľajú elektróny v zlúčeninách. Napríklad atómy vodíka (H) majú iba jeden elektrón. Schéma Lewisovho bodu .H zobrazuje jednu bodku pred symbolom H. Plynný vodík má tendenciu cestovať v pároch, takže diagram vodkovej molekuly Lewisovho bodu (H: H) ukazuje dva atómy zdieľajúce elektróny. Spojenie medzi dvoma atómami sa dá namiesto bodiek zobraziť ako pomlčka. Chemická skratka predstavujúca toto spojenie atómov vyzerá takto: H. + H = H: H alebo H-H.
Ako používať pravidlo oktetu
Oktetové pravidlo hovorí, že atómy budú zdieľať alebo požičiavať elektróny, aby dosiahli počet valenčných elektrónov najbližšieho vzácneho plynu.
Katión je prvok, ktorý sa snaží stratiť elektróny. Tieto prvky sa nachádzajú v skupinách I-IV na periodickej tabuľke. Skupina I môže stratiť alebo zdieľať jeden elektrón, skupina II stratiť alebo zdieľať dva elektróny atď.
Anión je atóm, ktorý sa snaží získať elektróny. Tieto prvky sú v periodickej tabuľke v skupinách IV-VII. Skupina IV získa alebo bude zdieľať štyri elektróny, skupina V získa alebo bude zdieľať tri elektróny, skupina VI môže získavať alebo zdieľať dva elektróny a skupina VII môže získavať alebo zdieľať jeden elektrón.
Vodík (skupina I) má jeden elektrón, takže Lewisov bodový diagram ukazuje .H s jednou bodkou pred symbolom vodíka H. Kyslík (skupina VI) má šesť elektrónov, takže Lewisov bodový diagram ukazuje: Ö: so šiestimi bodkami rozmiestnenými okolo kyslíkového symbolu O.
Zvážte vodík (skupina I) a kyslík (skupina VI). Molekula kyslíka so svojimi šiestimi elektrónmi chce ďalšie dva elektróny. Vodík má jeden valenčný elektrón a chce dva valenčné elektróny. Keď sa vodík a kyslík spoja a vytvoria vodu, kyslík si požičia elektróny z dvoch atómov vodíka. Vo formáte Lewis dot, molekula vody vyzerá ako H: O: H s ďalšími pármi bodiek nad a pod kyslíkom symbol (O), ktorý zobrazuje celkom osem elektrónov obklopujúcich O a pár elektrónov pre každý atóm vodíka (H). Kyslík aj vodík majú teraz úplné vonkajšie valenčné škrupiny.
Vizualizácia pomocou pravidla oktetu
Oktetové pravidlo pomáha vizualizovať, ako sa kombinujú atómy a molekuly, tým, že sleduje, ako zdieľajú elektróny. Napríklad oxid uhličitý vytvára stabilnú molekulu zdieľaním elektrónov medzi jedným atómom uhlíka (skupina IV) a dvoma atómami kyslíka (skupina VI). Atómy uhlíka a kyslíka sa spájajú zdieľaním dvojice elektrónov. Diagram Lewisovho bodu zobrazuje zdieľaný pár elektrónov ako zdvojené body medzi atómami, ktoré sú zapísané ako: Ö:: C:: Ö: (alebo: Ö = C = Ö :). Skúmanie Lewisovho bodového diagramu ukazuje, že každý symbol prvku má okolo každého atómu osem valenčných elektrónov, oktet.
Výnimky z pravidla oktetu
Okrem duetovej verzie pravidla oktetu sa niekedy môžu vyskytnúť ďalšie dve výnimky z pravidla oktetu. Jedna výnimka nastane, keď prvky v riadkoch 3 a ďalej prekročia osem valenčných elektrónov pravidla oktetu. Ďalšia výnimka sa vyskytuje u prvkov skupiny III.
Prvky skupiny III majú tri valenčné elektróny. Štruktúra bórovej Lewisovej bodky ukazuje elektróny bóru valenčné, ktoré tvoria trojuholník .Ḃ. pretože záporne nabité elektróny sa navzájom odpudzujú alebo sa odtláčajú. Na to, aby sa bór chemicky spojil s vodíkom, vyžaduje oktet päť atómov vodíka. Táto molekula je však nemožná z dôvodu počtu a rozstupov negatívnych nábojov elektrónov. Vysoko reaktívna molekula vzniká, keď bór (a ďalšie prvky skupiny III) zdieľa elektróny iba s tromi atómami vodíka a vytvára zlúčeninu BH3, ktorý má iba šesť valenčných elektrónov.
Tipy
Niektoré periodické tabuľky označujú skupiny odlišne. Skupina I je označená ako Skupina 1, Skupina II je Skupina 2, Skupina III je Skupina 3 až 12, Skupina IV je Skupina 13, Skupina V je Skupina 14 atď. A skupina VIII je označená ako Skupina 18.