Мы объясним, что такое правило октета в химии, кто его создал, примеры и исключения. Кроме того, структура Льюиса
Молекулы стабильны, когда каждый атом имеет 8 электронов на последнем энергетическом уровне
Что такое правило октетов?
химии объяснение того, как атомы химических элементов соединяются, известно как правило октета или теория октета
Эта теория была выдвинута в 1917 году американским физиком-химиком Гилбертом Н. Льюисом (1875-1946). Льюиса (1875-1946) и объясняет, что атомы различных элементов обычно всегда сохраняют стабильную электронную конфигурацию за счет размещения восьми электронов на своих низших энергетических уровнях
Правило октета гласит, что ионы различных химических элементов, представленных в Периодической таблице, обычно завершают свои последние энергетические уровни 8 электронами. Благодаря этому молекулы могут приобретать стабильность, подобную стабильности благородных газов (расположенных в крайней правой части периодической таблицы ), электронная структура которых (с завершенным последним энергетическим уровнем) делает их очень стабильными, т.е. нереактивными
Таким образом, элементы с высокой электроотрицательностью (такие как галогены и амфогены, т.е. элементы группы 16 таблицы) стремятся набрать электроны, чтобы достичь октета, в то время как элементы с низкой электроотрицательностью (такие как щелочные или щелочноземельные элементы) стремятся потерять электроны, чтобы достичь октета
Это правило объясняет один из способов образования связей между атомами , и природа этих связей будет определять поведение и химические свойства образующихся молекул. Таким образом, правило октета является практическим принципом для прогнозирования поведения многих веществ , хотя оно также имеет несколько исключений
Примеры использования правила октетов
В воде кислород завершает свой последний энергетический уровень с 8 электронами, а водород – с 2.
Рассмотрим молекулу CO2 , атомы которой имеют валентности 4 (углерод) и 2 (кислород), соединенные двойными химическими связями.(Важно пояснить, что валентность – это количество электронов, которые химический элемент должен отдать или принять, чтобы его последний энергетический уровень стал полным. Химическую валентность не следует путать с валентными электронами, поскольку валентные электроны – это электроны, находящиеся на последнем энергетическом уровне)
Эта молекула стабильна, если каждый атом имеет в общей сложности 8 электронов на своем последнем энергетическом уровне , достигая стабильного октета, который выполняется за счет совместного использования 2 электронов между атомами углерода и кислорода:
- Углерод делится двумя электронами с каждым кислородом, увеличивая число электронов на последнем энергетическом уровне каждого кислорода с 6 до 8.
- В то же время, каждый кислород делится двумя электронами с углеродом, увеличивая с 4 до 8 электронов на последнем энергетическом уровне углерода.
По-другому это можно представить так: общее число отданных и принятых электронов всегда должно быть равно восьми
Так обстоит дело и с другими стабильными молекулами, например, с хлоридом натрия (NaCl). Натрий отдает свой один электрон (валентность 1) хлору (валентность 7) для завершения октета. Таким образом, мы получим Na1+Cl1- (т.е. натрий отдал электрон и приобрел положительный заряд, а хлор принял электрон и вместе с ним отрицательный заряд)
Исключения из правила октетов
Правило октета имеет несколько исключений, т.е. соединений, которые достигают стабильности, не руководствуясь октетом электронов. Такие атомы, как фосфор (P), сера (S), селен (Se), кремний (Si) или гелий (He) , могут вмещать больше электронов, чем предполагал Льюис (гипервалентность)
Напротив, водород (H) , который имеет один электрон на одной атомной орбитали (область пространства, где электрон с наибольшей вероятностью может быть найден вокруг атомного ядра), может принять максимум два электрона в химической связи. Другими исключениями являются бериллий (Be) , который приобретает стабильность только с четырьмя электронами, и бор (B) , который приобретает стабильность с шестью
Правило октетов и структура Льюиса
Структура Льюиса позволяет визуализировать свободные и общие электроны.
Другим великим вкладом Льюиса в химию был его знаменитый способ представления атомных связей , известный сегодня как структура Льюиса или формула Льюиса
Он состоит из размещения точек или черточек для представления общих электронов в молекуле и свободных электронов на каждом атоме
Этот тип двумерного графического представления позволяет узнать валентность атома, взаимодействующего с другими в соединении , и то, образует ли он одинарные, двойные или тройные связи, все это влияет на геометрию молекулы
Чтобы представить молекулу таким образом, необходимо выбрать центральный атом, который будет окружен другими (называемыми терминалами), устанавливающими связи, пока валентности всех участников не будут достигнуты. Первые обычно являются наименее электроотрицательными, а вторые – наиболее электроотрицательными
Например, представление воды (H2O) показывает свободные электроны атома кислорода и одинарные связи между атомом кислорода и атомами водорода (электроны, принадлежащие атому кислорода, изображены красным цветом, а электроны, принадлежащие атомам водорода, – черным). Также показана молекула ацетилена (C2H2), где можно увидеть тройную связь между двумя атомами углерода и одинарные связи между каждым атомом углерода и атомом водорода (электроны, принадлежащие атомам углерода, показаны красным цветом, а электроны, принадлежащие атомам водорода, – черным)
Далее следуют: Окисление
Добавить комментарий