Oktetno pravilo i njegova ograničenja

Zašto se pojavljuje broj osam

Kod C, N, O i F valentnu ljusku čine jedna orbitala 2s i tri orbitale 2p, ukupno četiri orbitale za osam elektrona. Vodik pripada prvoj ljusci, a orbitala 1s prima samo dva elektrona, pa za njega vrijedi pravilo dueta.

Elektronski manjak može biti ispravan rezultat

BeH₂ i BF₃ klasične su elektronski siromašne molekule. U najjednostavnijoj Lewisovoj strukturi bor u BF₃ ima šest elektrona oko sebe; prazna orbitala omogućuje prihvat elektronskog para i objašnjava Lewisovu kiselost bez prisilnih dvostrukih veza B=F.

Neparan broj elektrona vodi do radikala

NO ima 11, a NO₂ 17 valentnih elektrona. Kod neparnog zbroja nije moguće svim atomima dati uobičajene uparene oktete, pa ostaje nespareni elektron. Radikal ne mora odmah nestati; NO je stabilan plin, a radikali su važni u izgaranju i atmosferi.

Hipervalencija ne treba staru prečicu s d orbitalama

PCl₅, SF₆ i XeF₄ mogu se prikazati s više od osam elektrona oko središnjeg atoma. Suvremeni opis ipak se ne temelji na jednostavnoj slici snažno lokaliziranih sp³d ili sp³d² hibrida; važnije su delokalizirane molekulske orbitale, ionski doprinosi i višecentrične veze.

Formalni naboj i rezonancija dio su odluke

Oktet je samo jedan kriterij Lewisove strukture. Treba provjeriti ukupan broj elektrona, razuman kostur, formalne naboje i rezonantne strukture. Negativni formalni naboj obično je povoljniji na elektronegativnijem atomu, ali Lewisova struktura i dalje je knjigovodstveni model.

Prvo Lewisov postupak, zatim oktet

Kod višeatomnog iona dodaje se jedan elektron za svaki negativni naboj i oduzima za svaki pozitivni. Najprije kostur povezujemo jednostrukim vezama, dopunjavamo terminalne atome i raspoređujemo preostale elektrone; tek zatim razmatramo višestruke veze i alternativne formalne naboje.

Prijelazni metali trebaju drugi model

Kemija prijelaznih metala uključuje elektrone ns i (n−1)d, ligandno polje i kovalentnost metal–ligand. Pravilo 18 elektrona ponekad je korisna analogija, ali i ono ima mnogo iznimaka. Mehanička primjena okteta na komplekse Fe, Co ili Ni daje pogrešnu sliku.

Što oktetno pravilo može predvidjeti, a što ne

Oktetno pravilo najkorisnije je kao brza provjera struktura glavnih skupina, a ne kao potpuna teorija veze. Pomaže otkriti pogrešan broj elektrona, procijeniti uobičajene ionske naboje i sastaviti prvu Lewisovu strukturu. Samo po sebi ne predviđa duljine ni energije veza, prostornu geometriju, magnetizam ili stvarnu raspodjelu elektronske gustoće. Za ta pitanja trebaju dodatni modeli poput VSEPR-a, molekulskih orbitala, ligandnog polja ili kvantnih proračuna. Ispravna uporaba okteta zato uključuje i prepoznavanje trenutka kada samo brojanje elektrona više nije dovoljno.

Riješeni primjeri

BF₃

Rješenje

Tri veze B–F daju boru 6 elektrona; elektronski manjak ovdje je ispravan opis.

NO

Rješenje

Ukupno je 11 valentnih elektrona, pa jedan ostaje nesparen.

SF₆

Rješenje

Dvanaest elektrona oko S u Lewisovu zapisu ne dokazuje šest lokaliziranih hibrida sp³d².