Mini-kurzus
Oktettszabály és korlátai
Az oktettszabály azt a gyakori főcsoportbeli mintázatot foglalja össze, hogy sok atom olyan kötéseket vagy ionokat alakít ki, amelyeknél a vegyértékhéj s és p alhéjai összesen nyolc elektront tartalmaznak. Hasznos előrejelző szabály, de nem alapvető természeti törvény.
Miért jelenik meg a nyolc?
A második és sok magasabb főhéj főcsoportbeli vegyértéktartománya egy s és három p orbitált foglal magában. Ezek együtt négy orbitált, azaz legfeljebb nyolc elektront tudnak befogadni. A nemesgáz-konfiguráció gyakran energetikailag stabil, ezért sok egyszerű Lewis-szerkezetben ez a minta jelenik meg.
Ionoknál
A nátrium [Ne]3s¹ konfigurációjából egy elektron leadásával Na⁺ és [Ne] zárt héj marad. A klór [Ne]3s²3p⁵ konfiguráció egy elektron felvételével Cl⁻-ként 3p⁶ állapotot ér el. Ez jól szemlélteti az oktettmintát, de az energetikai okokat ionizációs energia, elektronaffinitás és környezeti stabilizáció együtt adja.
Kovalens molekuláknál
CH₄-ben a szén négy kötő elektronpárt oszt meg a hidrogénekkel, így a Lewis-számlálás szerint nyolc elektron tartozik a szén vegyértékhéjához. H₂O-ban az oxigén két kötő és két nemkötő elektronpárral rendelkezik. A Lewis-kép egyszerű, de a valódi elektronsűrűség nem pontokból áll.
Első kivétel: duettszabály
A hidrogénnek nincs helye nyolc elektron számára az n=1 héjon: ott csak az 1s orbitál létezik, amely maximum két elektront fogad be. A hélium 1s² konfigurációval teljes első héjú és kémiailag nemesgáz-jellegű; nem azért stabil, mert „oktettje” van, hanem mert az első héj két elektronnal telített.
Elektronhiányos és páratlan-elektronos fajok
BF₃ Lewis-szerkezetében a bór körül csak hat elektron számolható, mégis létező vegyület. NO gyökben páratlan számú vegyértékelektron van, ezért nem adható minden atomnak egyszerre szabályos oktett. Az ilyen példák megmutatják, hogy a szabály nem lehet univerzális.
Hipervalens leírások
A harmadik periódustól olyan Lewis-szerkezeteket is használunk, amelyek a központi atom körül nyolcnál több elektront számolnak, például SF₆ esetén. A modern kötéselmélet ezeket nem egyszerűen „kitágult d-orbitálokkal” magyarázza; delokalizált molekulapályák és ionos hozzájárulások pontosabb képet adnak.
Lewis-szerkezet ellenőrzése
Lewis-szerkezet készítésekor először számold össze az összes vegyértékelektront, majd oszd el kötések és nemkötő párok között. Ezután ellenőrizd a formális töltéseket és az elektronösszeget. Ha több ésszerű rezonanciaszerkezet adódik, az elektroneloszlás valójában nem egyetlen rajzhoz kötött.
Próbáld ki
Miért hibás azt mondani, hogy a hélium azért nemesgáz, mert teljesíti az oktettszabályt?
Megoldás
A hélium konfigurációja 1s². Az első héjon csak egy s orbitál van, ezért két elektron már teljes héjat jelent. Héliumnak nincs nyolc vegyértékelektronja.