תורת השמיניות: מהי, דוגמאות, חריגים

ה תורת האוקטט הוצע על ידי ניוטון לואיס, שבמחקרים ציין כי אינטראקציה אטומית מתרחשת כך שכל אלמנט רוכש יציבות אלקטרונית של גז אציליכלומר שמונה אלקטרונים בתוך שכבת הערכיות. עם זאת, בחלק מהמולקולות קורה מה שמכונה התרחבות או התכווצות של האוקטט, כלומר האטום המרכזי יוצר קשרים חזויים פחות או יותר.

קרא גם: קשר קוולנטי - סיווגים ומאפיינים

כיצד עובדת תורת האוקטט?

כמובן שכל המערכות נוטות לחפש דרך לרכוש כמה שיותר יציבותוזה לא שונה מהאטום. אטומים הם "חלקיקי בסיס" של כל חומר ולכל אחד מהם יש אלקטרוספרה במבנה שלו. האלקטרוספרה הזו חולקה על ידי לינוס פאולינג ברמות האנרגיה ובתת הרמות. פאולינג פיתח תרשים כדי להדגים כיצד תראה התפלגות האלקטרונים סביב גרעין האטום.

ראה את התמונה למטה:

דיאגרמת לינוס פאולינג ללא אלקטרונים

כל רמה ורמת משנה מחזיקה סכום של אלקטרונים. אם אנו עושים אנלוגיה, אנו יכולים לומר שכל רמה היא מדף, וכל רמת משנה היא תיבה. בכל קופסה, התאימו שני אלקטרונים. האטום יציב כאשר כל האלקטרונים שלו משויכים, כלומר כאשר ישנם כל התיבות עם שני אלקטרונים כל אחד.

דוגמא:

בואו נעשה את ההפצה האלקטרונית של חמצן (O), שמונה אלקטרונים במצבם הטבעי.

שימו לב שבשכבת הערכיות (שכבת L, ברמת המשנה p), יש לנו שני אלקטרונים לא מזוודים. אלקטרונים אלה הם שמבססים קשרים כימיים עם יסודות אחרים מחפש ליצור זוגות אלקטרוניים.

תורת האוקטט מבוססת על המתמטיקה של סיכום אלקטרונים. אם לכל מפלסי המשנה של מעטפת האלקטרונים האחרונה יש שני אלקטרונים כל אחד, מעטפת הערכיות תהיה בסך הכל שמונה אלקטרונים, וכתוצאה מכך האטום יהיה יציב.

קרא גם: מספרים קוונטיים - מספרים הקשורים לכמות האנרגיה של האלקטרון

אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)

גזים אצילים

גזים אצילים הם היסודות היחידים ש ניתן למצוא בטבע בצורה מונואטומיתכלומר מבלי ליצור קשר עם אטום אחר. הסיבה לכך היא שהם כוללים יציבות אלקטרונית. כמעט לכולם שמונה אלקטרונים במעטפת הערכיות., מציית לכלל האוקטט, למעט גז הליום, שיש בו רק שני אלקטרונים.

תמונה המחשה של מולקולה עם שני אטומים שונים.

חריגים מתורת האוקטט

תרכובות מסוימות מצליחות להתייצב עם פחות או יותר משמונה אלקטרונים במעטפת הערכיות. במקרים אלה מתרחשים חריגים לתורת האוקטט.

• הרחבת אוקטט

זה קורה בעיקר עם זרחן (P) וגופרית (S), שהם אטומים גדולים יחסית ויש להם רמת משנה "d". במקרה זה, האטום מחזיק יותר משמונה אלקטרונים בקליפתו האחרונה.

דוגמא:

מבנה מולקולת גופרית הקספלואוריד

במקרה של גופרית הקספלואוריד, היסוד המרכזי נותר עם 12 אלקטרונים, העולה על 8 הנדרשים להתייצבות על פי כלל האוקטט. במקרה זה חלה הרחבה של האוקטט.

• כיווץ אוקטט

קורה עם בריליום (Be), בורון (B) וכמה תחמוצות של חנקן. ראה את הדוגמה:

מבנה מולקולרי של בורון טריפלואוריד

במקרה של בורון טריפלואוריד, אטומי הפלואור רוכשים את שמונה האלקטרונים הדרושים בקליפת הערכיות על ידי שיתוף אלקטרוני עם בורון, שמכבד את שלטון האוקטט, אך האטום המרכזי (בורון) אינו מתייצב עם שישה אלקטרונים, וכך מתרחש אחד התכווצות האוקטט.

גישה גם: סיווג קישור סיגמא: מהם הקריטריונים?

תרגילים נפתרו

שאלה 1 - (מקנזי-SP) כדי שאטומי גופרית ואשלגן יקבלו תצורה אלקטרונית השווה לזו של גז אצילי, יש צורך כי:
(נתונים: מספר אטומי S = 16; K = 19.)

א) גופרית מקבלת 2 אלקטרונים ואשלגן מקבל 7 אלקטרונים.

ב) גופרית נותנת 6 אלקטרונים ואשלגן מקבל 7 אלקטרונים.

ג) גופרית מניבה 2 אלקטרונים ואשלגן מניב 1 אלקטרון.

ד) גופרית מקבלת 6 אלקטרונים ואשלגן מוותר על אלקטרון אחד.

ה) גופרית מקבלת 2 אלקטרונים ואשלגן מוותר על אלקטרון אחד.

פתרון הבעיה

חלופה E. גופרית היא מרכיב בעמודה 16 או במשפחה 6A. האלמנטים במשפחה זו נוטים לקבל שני אלקטרונים ליצירת זוגות אלקטרוניים ובסך הכל שמונה אלקטרונים במעטפת הערכיות. לאלמנטים ממשפחת 1A, שהם המתכות האלקליות, יש רק אלקטרון אחד במעטפת הערכיות. על ידי תרומת אלקטרון זה, השכבה הקודמת הופכת לשכבת הערכיות, כבר עם שמונת האלקטרונים, כפי שמכתיב כלל האוקטט.

שאלה 2 - שפט את ההצהרות הבאות כנכונות (T) או כוזבות (F).

I () כלל האוקטט קובע כי יש צורך בשמונה אלקטרונים במעטפת הערכיות כדי שהאטום יהיה יציב.

II () שכבת הערכיות היא השכבה האלקטרונית השנייה של האטום.

III () כלור (Cl), ממשפחת הלוגן, נוטה להשיג שני אלקטרונים כדי להשיג יציבות.

IV () נתרן (Na), אלמנט ממשפחת 1A, נוטה לאבד את האלקטרון היחיד בקליפת הערכיות שלו.

סמן את החלופה הנכונה:

א) I, III ו- IV נכונים.

ב) אני ו- IV נכונים.

ג) רק II נכון.

ד) רק הרביעי שקרי.

ה) כולם אמיתיים.

פתרון הבעיה

חלופה ב ' אני ו- IV הם נכונים. הצהרה II אינה נכונה, מכיוון ששכבת הערכיות היא השכבה האלקטרונית האחרונה של האטום, ולא השנייה. והצהרה III אומרת כי כלור נוטה לצבור שני אלקטרונים, מה שלא בודק כי כלור הוא מ משפחה 7A או 17, נוטה להשיג רק אלקטרון אחד כדי לרכוש כך את התצורה האלקטרונית של גז אֲצִילִי.

מאת ליסה ברנרדס מארקס דה אראוג'ו
מורה לכימיה