Атоми та молекули можуть здатися занадто крихітними для вивчення та розуміння. Однак, незважаючи на незначні розміри, наукові дослідження виявили багато про їх поведінку, зокрема про те, як атоми об'єднуються і утворюють молекули. З часом ці дослідження привели до правила октету.
Визначення правила октету
Правило октету говорить, що багато елементів поділяють октет (8) електронів у своїй валентній (найвіддаленішій) електронній оболонці, коли вони утворюють сполуки. У офіційному визначенні правила октету від Північно-Західного університету зазначено, що "атоми втратять, наберуть або поділять електрони для досягнення електронна конфігурація найближчого благородного газу (8 валентних електронів, крім He з 2). "Пам'ятайте, що" He "представляє гелій.
Гелій стабільний з двома електронами, тому, як і інші благородні гази, гелій зазвичай не поєднується з іншими елементами. Елементи, найближчі до гелію (водень, літій та берилій), отримують або втрачають електрони, так що у зовнішній електронній оболонці залишається лише два електрони. Цей застереження іноді перераховується як виняток із правила октету, іноді вважається частиною правила октету, а іноді називається правилом дуету.
Точкові діаграми Льюїса
Точкові діаграми Льюїса представляють кількість і взаємне розташування валентних електронів. Наприклад, гелієва точкова структура Льюїса показує два валентні електрони і записується як: He. Точкова діаграма Льюїса для кисню, яка має шість валентні електрони, можна записати так: Ö: тоді як точкову діаграму Льюїса берилію можна записати так: Be: оскільки берилій має чотири валентності електрони.
Точкові діаграми Льюїса допомагають наочно уявити, як атоми ділять електрони в сполуках. Наприклад, атоми водню (Н) мають лише один електрон. Точкова діаграма Льюїса .H показує одну крапку перед символом H. Однак газ водню має тенденцію рухатися попарно, тому на молекулі водню крапкова діаграма Льюїса (H: H) показує два атоми, що ділять електрони. Зв'язок між двома атомами можна показати як тире замість крапок. Хімічний стенограф, що представляє це зв’язування атомів, виглядає так: H. +. H = H: H або H-H.
Як використовувати правило октету
Правило октету передбачає, що атоми будуть ділитися або позичати електрони, щоб досягти числа валентних електронів найближчого благородного газу.
Катіон - це елемент, який прагне втратити електрони. Ці елементи знаходяться в групах I-IV періодичної таблиці. Група I може втратити або поділити один електрон, Група II втратить або поділити два електрони тощо.
Аніон - це атом, який хоче отримати електрони. Ці елементи знаходяться в групах IV-VII на таблиці Менделєєва. Група IV отримає або поділиться чотирма електронами, Група V отримає або поділить три електрони, Група VI може отримати або поділити два електрони, а група VII може отримати або поділити один електрон.
У водню (група I) є один електрон, тому на діаграмі точки Льюїса показано .H з однією крапкою перед символом водню H. Кисень (група VI) має шість електронів, тому на діаграмі точки Льюїса показано: Ö: з шістьма крапками, розташованими навколо символу O.
Розглянемо водень (I група) та кисень (VI група). Молекула кисню зі своїми шістьма електронами хоче ще два електрони. Водень має один валентний електрон і хоче два валентні електрони. Коли водень і кисень поєднуються, утворюючи воду, кисень запозичує електрони від двох атомів водню. У форматі точок Льюїса молекула води виглядає як H: O: H з додатковими парами точок над і під киснем символ (O), щоб показати загалом вісім електронів, що оточують O, і пару електронів для кожного атома водню (H). І кисень, і водень тепер мають повні зовнішні валентні оболонки.
Візуалізація за допомогою правила октету
Правило октету допомагає уявити, як поєднуються атоми і молекули, дивлячись на те, як вони діляться електронами. Наприклад, вуглекислий газ утворює стабільну молекулу, ділячись електронами між одним атомом вуглецю (група IV) та двома атомами кисню (група VI). Атоми вуглецю та кисню поєднуються, розділяючи пару електронів. Точкова діаграма Льюїса показує спільну пару електронів як подвоєні точки між атомами, записані так: Ö:: C:: Ö: (або: Ö = C = Ö :). Вивчення діаграми точки Льюїса показує, що кожен символ елемента має вісім валентних електронів, октет, навколо кожного атома.
Винятки з правила Октету
Окрім дуетної версії правила октету, іноді трапляються ще два винятки з правила октету. Один виняток трапляється, коли елементи в рядках 3 і далі перевищують вісім валентних електронів правила октету. Інший виняток відбувається з елементами III групи.
Елементи III групи мають три валентні електрони. Структурна точка Льюїса бору показує валентні електрони бору, що утворюють трикутник .Ḃ. тому що негативно заряджені електрони відштовхуються або відштовхуються один від одного. Щоб хімічний бор поєднувався з воднем, для октету потрібно п’ять атомів водню. Однак ця молекула неможлива через кількість і відстань негативних зарядів електронів. Високореакційна молекула утворюється, коли бор (та інші елементи III групи) ділять електрони лише з трьома атомами водню, утворюючи сполуку BH3, який має лише шість валентних електронів.
Поради
Деякі періодичні таблиці по-різному позначають групи. Група I позначена групою 1, група II - група 2, група III - групи з 3 по 12, група IV - група 13, група V - група 14 тощо, а група VIII - позначена як група 18.