Learning Objective
- selitä, miksi jotkut elementit voivat muodostaa laajennetun oktetin
avainkohdat
- pääjoukon alkuaineita, jotka muodostavat enemmän sidoksia kuin oktettisääntö ennustaisi, kutsutaan hypervalenteiksi yhdisteiksi, ja niillä on niin sanottu ”laajennettu oktetti”, eli yhden atomin ympärillä on enemmän kuin kahdeksan elektronia.
- oktettisääntöä voidaan ”laajentaa” joillakin alkuaineilla hyödyntämällä kolmannella pääenergiatasolla ja sen ulkopuolella olevia d-orbitaaleja. Rikki, fosfori, pii ja kloori ovat yleisiä esimerkkejä alkuaineista, jotka muodostavat laajennetun oktetin.
- Fosforipentakloridi (PCl5) ja rikkiheksafluoridi (SF6) ovat esimerkkejä molekyyleistä, jotka poikkeavat oktettisäännöstä siten, että keskusatomin ympärillä on enemmän kuin 8 elektronia.
termit
- hypervalentti molekulea molekyyli, joka sisältää pääjoukon alkuaineen atomin, joka poikkeaa oktettisäännöstä jakamalla enemmän kuin kahdeksan elektronia.
- laajeni octetA-tapaus, jossa atomi jakaa yli kahdeksan elektronia sidospariensa kanssa.
- pääryhmän alkuaineet, jotka eivät kuulu siirtymämetallilohkoon jaksollisessa järjestelmässä.
poikkeamat Oktettisäännöstä
hypervalentti molekyyli on molekyyli, joka sisältää yhden tai useamman pääryhmän alkuaineen, joilla on valenssitasollaan yli kahdeksan elektronia sidoksen seurauksena. Fosforipentakloridi (PCl5), rikkiheksafluoridi (SF6), klooritrifluoridi (ClF3) ja trijodidi− ioni (I3 -) ovat esimerkkejä hypervalenteista molekyyleistä.
jaksollisen järjestelmän toisen jakson alkuaineilla (pääenergiataso n=2) s2p6-elektronit muodostavat oktetin, eikä d-alitasoa ole olemassa. Tämän seurauksena toisen jakson alkuaineet (tarkemmin nonmetaalit C, N, O, F) noudattavat oktettisääntöä poikkeuksetta.
kuitenkin joidenkin kolmannen periodin alkuaineiden (Si, P, S ja Cl) on havaittu sitoutuvan useampaan kuin neljään muuhun atomiin, minkä vuoksi niissä on oltava enemmän kuin s2p6-oktetissa käytettävissä olevat neljä elektroniparia. Tämä on mahdollista, koska N=3: lle on olemassa d-alitaso, ja sillä on viisi d-orbitaalia. Vaikka tyhjien 3d-orbitaalien energia on tavallisesti suurempi kuin 4s-orbitaalien, ero on pieni ja ylimääräisille d-orbitaaleille mahtuu enemmän elektroneja. Tämän vuoksi d-orbitaalit osallistuvat sidokseen muiden atomien kanssa ja syntyy laajennettu oktetti. Esimerkkejä molekyyleistä, joissa kolmannen jakson keskusatomi sisältää laajentuneen oktetin, ovat fosforipentahalidit ja rikkiheksafluoridi.
atomeille neljännessä periodissa ja sen jälkeen voidaan käyttää korkeampia d-orbitaaleja, joihin mahtuu oktetin ulkopuolisia jaettuja lisäpareja. Atomiorbitaalien eri lajien suhteelliset energiat paljastavat, että energiaerot pienenevät, kun pääenergiatason kvanttiluku (n) kasvaa, ja näiden korkeampien orbitaalien käyttämisestä sidoselektronien vastaanottamiseen aiheutuvat energeettiset kustannukset pienenevät.