Oktetireegel ja selle piirid
Oktetireegel kirjeldab tugevat peagrupi mustrit: paljud aatomid moodustavad sidemeid nii, et valentselektronide arv meenutab väärisgaasi suletud kihti. Reegel töötab eriti hästi teise perioodi elementide puhul, kuid see ei ole loodusseadus. Elektronvaesed molekulid, paaritu elektronide arvuga radikaalid ja hüpervalentsed Lewis’ struktuurid on süstemaatilised erandid.
Visuaalne mudel
Interaktiivne mudel
Miks kaheksa sageli ilmub
C, N, O ja F valentkiht sisaldab üht 2s- ja kolme 2p-orbitaali, kokku nelja orbitaali mahutavusega kaheksa elektroni. Vesinik järgib dueti põhimõtet, sest 1s-orbitaal mahutab ainult kaks elektroni. Seetõttu on oktetireegel kasulik elektronide arvestusmudel, mitte mehhanism, mis sunniks iga aatomit alati täpselt kaheksa elektroniga ümbritsetuks saama.
Elektronvaesed molekulid
BF₃ lihtsas Lewis’ struktuuris on boori ümber kuus elektroni ja ühend on siiski täiesti reaalne ning tugev Lewis’ hape. Ka BeH₂ on klassikaline elektronvaene näide. Okteti vägisi täitmine põhjendamatute B=F kaksiksidemetega võib anda halvema kirjelduse, sest tühja orbitaali olemasolu seletab hästi boori võimet võtta doonorilt vastu elektronpaari.
Paaritud elektronid ja radikaalid
Kui valentselektronide koguarv on paaritu, ei saa kõik elektronid moodustada paare. NO-l on 11 ja NO₂-l 17 valentselektroni, seega jääb vähemalt üks elektron paarituks. Radikaal ei tähenda tingimata olematut või hetkega lagunevat osakest: NO on tavatingimustes stabiilne gaas ning radikaalsed vaheühendid on olulised põlemises, atmosfäärikeemias ja polümerisatsioonis.
Hüpervalents ilma vana d-orbitaali lihtsustuseta
PCl₅, SF₆ ja XeF₄ Lewis’ joonistel võib keskse aatomi ümber olla rohkem kui kaheksa elektroni. Vana seletus lokaliseeritud sp³d või sp³d² hübridisatsiooniga ei ole üldjuhul parim mikroskoopiline mudel. Delokaliseeritud molekulaarorbitaalid, ioonilised resonantsikomponendid ja kolme keskme sidemed kirjeldavad hüpervalentsust paremini ega nõua madala energiaga lokaliseeritud d-hübriide.
Formaallaeng, resonants ja mudeli piirid
Parim Lewis’ struktuur ei sõltu ainult oktetist. Arvestada tuleb koguelektronide arvu, formaallaengute suurust, elektronegatiivsust ja resonantsi. Üleminekumetallide korral osalevad ns- ja (n−1)d-elektronid ning lihtne oktetireegel ei sobi; mõnikord on abiks 18 elektroni reegel, kuid ka sellel on palju erandeid. Lewis’ struktuur on seega valentselektronide raamatupidamine, mitte täielik elektronitiheduse kaart.
Harjutused
BF₃
Mitu elektroni ümbritseb B aatomit BF₃ lihtsaimas Lewis’ struktuuris?
Lahendus: Kolm B–F üksiksidet annavad boori ümber 6 elektroni. Elektronvaene boor on siin õige kirjeldus.
NO
Miks ei saa NO mõlemale aatomile anda tavapärast paariselektronidega oktetti?
Lahendus: NO-l on kokku 11 valentselektroni, seega peab üks elektron jääma paarituks.
SF₆
Kas 12 elektroni S ümber Lewis’ struktuuris tõestab kuut lokaliseeritud sp³d² hübriidi?
Lahendus: Ei. Lewis’ arvutus on kasulik arvestus, kuid tänapäevane sidemudel on delokaliseeritum ja sisaldab olulist ioonilist iseloomu.