Oktetno pravilo in njegove meje

Zakaj se pojavi število osem

Pri C, N, O in F valenčno lupino tvorijo ena orbitala 2s in tri orbitale 2p, skupaj štiri orbitale za osem elektronov. Vodik je v prvi lupini, orbitala 1s pa sprejme le dva elektrona, zato zanj velja duetno pravilo.

Elektronski primanjkljaj je lahko pravilen rezultat

BeH₂ in BF₃ sta klasični elektronsko primanjkljajni molekuli. V najpreprostejši Lewisovi strukturi ima bor v BF₃ okoli sebe šest elektronov; prazna orbitala mu omogoča sprejem elektronskega para in pojasni Lewisovo kislost brez prisiljenih dvojnih vezi B=F.

Liho število elektronov vodi do radikalov

NO ima 11, NO₂ pa 17 valenčnih elektronov. Pri lihem seštevku ni mogoče dati vsem atomom običajnih parnih oktetov, zato ostane neparni elektron. Radikal ni nujno kratkoživ; NO je stabilen plin, radikali pa so ključni pri gorenju in v atmosferi.

Hipervalenca ne potrebuje stare bližnjice z d orbitalami

PCl₅, SF₆ in XeF₄ lahko narišemo z več kot osmimi elektroni okoli osrednjega atoma. Sodobni opis pa ne temelji na preprosti sliki močno lokaliziranih hibridov sp³d ali sp³d²; pomembnejše so delokalizirane molekulske orbitale, ionski prispevki in večsrediščne vezi.

Formalni naboj in resonanca sta del odločitve

Oktet je le eno merilo Lewisove strukture. Preveriti moramo skupno število elektronov, smiselno ogrodje, formalne naboje in resonančne strukture. Negativni formalni naboj je navadno ugodnejši na bolj elektronegativnem atomu, vendar Lewisova struktura ostaja knjigovodski model.

Najprej Lewisov postopek, nato oktet

Pri večatomnem ionu dodamo elektron za vsak negativni naboj in ga odvzamemo za vsak pozitivni. Najprej ogrodje povežemo z enojnimi vezmi, dopolnimo končne atome in razdelimo preostale elektrone; šele nato obravnavamo večkratne vezi in alternativne formalne naboje.

Prehodne kovine potrebujejo drug model

Kemija prehodnih kovin vključuje elektrone ns in (n−1)d, ligandno polje in kovalentnost kovina–ligand. Pravilo 18 elektronov je včasih uporabna analogija, vendar ima tudi veliko izjem. Mehanska uporaba okteta pri kompleksih Fe, Co ali Ni daje zavajajoče slike.

Kaj oktetno pravilo napove in česa ne

Oktetno pravilo je najuporabnejše kot hiter preizkus struktur glavnih skupin, ne kot popolna teorija vezi. Pomaga odkriti napačno število elektronov, oceniti običajne ionske naboje in sestaviti prvo Lewisovo strukturo. Samo pa ne napove dolžin ali energij vezi, prostorske geometrije, magnetizma ali dejanske porazdelitve elektronske gostote. Za ta vprašanja potrebujemo dodatne modele, kot so VSEPR, molekulske orbitale, ligandno polje ali kvantni izračuni. Pravilna uporaba okteta zato vključuje tudi vedenje, kdaj štetje elektronov ni več dovolj.

Rešeni primeri

BF₃

Rešitev

Tri vezi B–F dajo boru 6 elektronov; elektronski primanjkljaj je tu pravilen opis.

NO

Rešitev

Skupaj je 11 valenčnih elektronov, zato en ostane neparen.

SF₆

Rešitev

Dvanajst elektronov okoli S v Lewisovem zapisu ne dokazuje šestih lokaliziranih hibridov sp³d².