Atomi in molekule se morda zdijo premajhni za preučevanje in razumevanje. Kljub svoji majhni velikosti pa so znanstvene študije razkrile veliko o njihovem vedenju, vključno s tem, kako se atomi združujejo in tvorijo molekule. Sčasoma so te študije pripeljale do pravila okteta.
Določitev pravila okteta
Pravilo okteta pravi, da ima veliko elementov oktet (8) elektronov v njihovi valentni (najbolj oddaljeni) elektronski lupini, ko tvorijo spojine. Formalna definicija pravila okteta, ki jo je izdala univerza Northwestern, navaja, da "bodo atomi izgubili, pridobili ali delili elektrone, da bi dosegli elektronska konfiguracija najbližjega plemenitega plina (8 valentnih elektronov, razen He z 2). "Ne pozabite, da" He "predstavlja helij.
Helij je stabilen z obema elektronoma, tako da se helij, tako kot drugi žlahtni plini, običajno ne kombinira z drugimi elementi. Elementi, ki so najbližji heliju (vodik, litij in berilij), pridobijo ali izgubijo elektrone, tako da v zunanji elektronski lupini ostaneta le dva elektrona. To opozorilo je včasih navedeno kot izjema od pravila okteta, včasih velja za del pravila okteta in včasih imenuje pravilo duetov.
Lewisovi pikčasti diagrami
Lewisovi diagrami pik predstavljajo število in relativne lege valentnih elektronov. Na primer, helijeva Lewisova pikčasta struktura prikazuje dva valentna elektrona in je zapisana kot: He. Lewisov diagram pik za kisik, ki jih ima šest valentnih elektronov, lahko zapišemo kot: Ö: medtem ko piko Lewisovega diagrama berilija lahko zapišemo kot: Be: ker ima berilij štiri valence elektroni.
Lewisovi diagrami pik pomagajo predstaviti, kako si atomi delijo elektrone v spojinah. Atomi vodika (H) imajo na primer samo en elektron. Lewisov diagram pik .H prikazuje eno piko pred simbolom H. Vodikov plin pa potuje v parih, zato Lewisov pikčasti diagram molekule vodika (H: H) prikazuje dva atoma, ki si delita elektrona. Povezavo med atomama lahko namesto pik prikažemo kot pomišljaj. Kemijska kratica, ki predstavlja to povezovanje atomov, je videti takole: H +. H = H: H ali H-H.
Kako uporabljati pravilo okteta
Pravilo okteta določa, da si bodo atomi delili ali izposodili elektrone, da bi dosegli število valentnih elektronov najbližjega plemenitega plina.
Kation je element, ki želi izgubiti elektrone. Ti elementi so v periodični tabeli v skupinah I-IV. Skupina I lahko izgubi ali si deli en elektron, Skupina II bo izgubila ali delila dva elektrona itd.
Anion je atom, ki želi pridobiti elektrone. Ti elementi so v periodnem sistemu v skupinah IV-VII. Skupina IV bo pridobila ali delila štiri elektrone, Skupina V bo pridobila ali delila tri elektrone, Skupina VI lahko dobila ali delila dva elektrona in Skupina VII lahko pridobila ali delila en elektron.
Vodik (skupina I) ima en elektron, tako da Lewisov diagram kaže .H z eno piko pred vodikovim simbolom H. Kisik (skupina VI) ima šest elektronov, zato Lewisov diagram kaže: Ö: s šestimi pikami, razporejenimi okoli simbola O.
Razmislite o vodiku (skupina I) in kisiku (skupina VI). Molekula kisika s svojimi šestimi elektroni želi še dva elektrona. Vodik ima en valenčni elektron in želi dva valenčna elektrona. Ko se vodik in kisik združita, da tvorita vodo, si kisik izposodi elektrone iz dveh atomov vodika. V Lewisovem formatu pik je molekula vode videti kot H: O: H z dodatnimi pari pik nad in pod kisikom simbol (O), ki prikazuje skupno osem elektronov, ki obkrožajo O, in par elektronov za vsak atom vodika (H). Tako kisik kot vodik imata zdaj zunanje valentne lupine.
Vizualizacija s pravilom okteta
Pravilo okteta pomaga vizualizirati, kako se atomi in molekule kombinirajo, tako da pogleda, kako si delijo elektrone. Na primer, ogljikov dioksid tvori stabilno molekulo z delitvijo elektronov med enim atomom ogljika (skupina IV) in dvema atomoma kisika (skupina VI). Atomi ogljika in kisika se združita tako, da si delita par elektronov. Lewisov diagram prikazuje skupni par elektronov kot podvojenih pik med atomi, zapisan kot: Ö:: C:: Ö: (ali: Ö = C = Ö :). Preučitev Lewisovega pikčastega diagrama pokaže, da ima vsak simbol elementa osem valentnih elektronov, oktet, okoli vsakega atoma.
Izjeme od pravila okteta
Poleg duetne različice pravila okteta se včasih pojavita še dve izjemi od pravila okteta. Ena izjema se zgodi, ko elementi v vrsticah 3 in več presegajo osem valentnih elektronov pravila okteta. Druga izjema je pri elementih skupine III.
Elementi skupine III imajo tri valenčne elektrone. Struktura pike bora Lewis prikazuje borne valenčne elektrone, ki tvorijo trikotnik .Ḃ. ker se negativno nabiti elektroni odbijajo ali odrivajo drug od drugega. Da se bor kemično kombinira z vodikom, potrebuje oktet pet atomov vodika. Ta molekula pa je nemogoča zaradi števila in razmika negativnih nabojev elektronov. Zelo reaktivna molekula nastane, ko bor (in drugi elementi skupine III) delijo elektrone s samo tremi vodikovimi atomi in tvorijo spojino BH3, ki ima le šest valentnih elektronov.
Nasveti
Nekatere periodične tabele označujejo skupine drugače. Skupina I je označena kot Skupina 1, Skupina II je Skupina 2, Skupina III je Skupina od 3 do 12, Skupina IV je Skupina 13, Skupina V je Skupina 14 itd., Skupina VIII je označena kot Skupina 18.