Objectif d’apprentissage
- Expliquer pourquoi certains éléments peuvent former un octet élargi
Points clés
- Les éléments du groupe principal qui forment plus de liaisons que ce qui serait prédit par la règle de l’octet sont appelés composés hypervalents et ont ce qu’on appelle un « octet élargi », ce qui signifie qu’il y a plus de huit électrons autour d’un atome.
- La règle de l’octet peut être « étendue » par certains éléments en utilisant les orbitales d trouvées dans le troisième niveau d’énergie principal et au-delà. Le soufre, le phosphore, le silicium et le chlore sont des exemples courants d’éléments qui forment un octet expansé.
- Le pentachlorure de phosphore (PCl5) et l’hexafluorure de soufre (SF6) sont des exemples de molécules qui s’écartent de la règle de l’octet en ayant plus de 8 électrons autour de l’atome central.
Termes
- molécule hypervalenteune molécule qui contient un atome d’un élément du groupe principal qui s’écarte de la règle de l’octet en partageant plus de huit électrons.
- octetA expansé cas où un atome partage plus de huit électrons avec ses partenaires de liaison.
- élément du groupe principaléléments qui ne font pas partie du bloc de métal de transition du tableau périodique.
Écarts par rapport à la règle de l’octet
Une molécule hypervalente est une molécule qui contient un ou plusieurs éléments du groupe principal qui portent plus de huit électrons dans leurs niveaux de valence en raison de la liaison. Le pentachlorure de phosphore (PCl5), l’hexafluorure de soufre (SF6), le trifluorure de chlore (ClF3) et l’ion triiodure (I3−) sont des exemples de molécules hypervalentes.
Pour les éléments de la deuxième période du tableau périodique (niveau d’énergie principal n = 2), les électrons s2p6 constituent l’octet, et il n’existe pas de sous-niveau d. En conséquence, les éléments de deuxième période (plus précisément les non-métaux C, N, O, F) obéissent à la règle des octets sans exceptions.
Cependant, certains des éléments de troisième période (Si, P, S et Cl) se lient à plus de quatre autres atomes et doivent donc impliquer plus que les quatre paires d’électrons disponibles dans un octet s2p6. Ceci est possible car pour n = 3, le sous-niveau d existe et il a cinq orbitales d. Bien que l’énergie des orbitales 3d vides soit généralement supérieure à celle de l’orbitale 4s, cette différence est faible et les orbitales d supplémentaires peuvent accueillir plus d’électrons. Par conséquent, les orbitales d participent à la liaison avec d’autres atomes et un octet expansé est produit. Des exemples de molécules dans lesquelles un atome central de troisième période contient un octet expansé sont les pentahalogénures de phosphore et l’hexafluorure de soufre.
Pour les atomes de la quatrième période et au-delà, des orbitales d plus élevées peuvent être utilisées pour accueillir des paires partagées supplémentaires au-delà de l’octet. Les énergies relatives des différents types d’orbitales atomiques révèlent que les écarts d’énergie deviennent plus petits à mesure que le nombre quantique de niveau d’énergie principal (n) augmente, et le coût énergétique de l’utilisation de ces orbitales plus élevées pour accueillir des électrons de liaison devient plus petit.