Objetivo de aprendizaje
- Explicar por qué algunos elementos pueden formar un octeto expandido
Puntos clave
- Los elementos del grupo principal que forman más enlaces de lo que sería predicho por la regla de octetos se denominan compuestos hipervalentes, y tienen lo que se conoce como «octeto expandido», lo que significa que hay más de ocho electrones alrededor de un átomo.
- La regla de octetos puede ser ‘expandida’ por algunos elementos utilizando los orbitales d que se encuentran en el tercer nivel de energía principal y más allá. El azufre, el fósforo, el silicio y el cloro son ejemplos comunes de elementos que forman un octeto expandido.
- El pentacloruro de fósforo (PCl5) y el hexafluoruro de azufre (SF6) son ejemplos de moléculas que se desvían de la regla del octeto al tener más de 8 electrones alrededor del átomo central.
Términos
- molécula hipervalente Una molécula que contiene un átomo de un elemento del grupo principal que se desvía de la regla del octeto al compartir más de ocho electrones.
- octeta expandida en la que un átomo comparte más de ocho electrones con sus compañeros de enlace.
- elemento de grupo principallos elementos que no forman parte del bloque de metal de transición en la tabla periódica.
Desviaciones de la Regla de Octetos
Una molécula hipervalente es una molécula que contiene uno o más elementos del grupo principal que llevan más de ocho electrones en sus niveles de valencia como resultado de la unión. El pentacloruro de fósforo (PCl5), el hexafluoruro de azufre (SF6), el trifluoruro de cloro (ClF3) y el ion triyoduro (I3−) son ejemplos de moléculas hipervalentes.
Para los elementos del segundo período de la tabla periódica (nivel de energía principal n = 2), los electrones s2p6 comprenden el octeto, y no existe un subnivel d. Como resultado, los elementos del segundo período (más específicamente, los no metálicos C, N, O, F) obedecen la regla del octeto sin excepciones.
Sin embargo, se ha observado que algunos de los elementos del tercer período (Si, P, S y Cl) se unen a más de cuatro átomos, y por lo tanto necesitan involucrar más de los cuatro pares de electrones disponibles en un octeto s2p6. Esto es posible porque para n = 3, el subnivel d existe, y tiene cinco orbitales d. Aunque la energía de los orbitales 3d vacíos es ordinariamente mayor que la del orbital 4s, esa diferencia es pequeña y los orbitales d adicionales pueden acomodar más electrones. Por lo tanto, los orbitales d participan en la unión con otros átomos y se produce un octeto expandido. Ejemplos de moléculas en las que un átomo central del tercer período contiene un octeto expandido son los pentahaluros de fósforo y el hexafluoruro de azufre.
Para átomos en el cuarto período y más allá, los orbitales d superiores se pueden usar para acomodar pares compartidos adicionales más allá del octeto. Las energías relativas de los diferentes tipos de orbitales atómicos revelan que las brechas de energía se hacen más pequeñas a medida que aumenta el número cuántico de nivel de energía principal (n), y el costo energético de usar estos orbitales más altos para acomodar electrones de enlace se hace más pequeño.