Obiettivo di Apprendimento
- Spiegare perché alcuni elementi possono formare un ottetto espanso
Punti Chiave
- Principale gruppo di elementi che formano più di obbligazioni di quanto sarebbe previsto dalla regola dell’ottetto sono chiamati hypervalent composti, e avere ciò che è noto come un ‘ottetto espanso,’ il che significa che ci sono più di otto elettroni intorno ad un atomo.
- La regola dell’ottetto può essere “espansa” da alcuni elementi utilizzando gli orbitali d trovati nel terzo livello di energia principale e oltre. Zolfo, fosforo, silicio e cloro sono esempi comuni di elementi che formano un ottetto espanso.
- Il pentacloruro di fosforo (PCl5) e l’esafluoruro di zolfo (SF6) sono esempi di molecole che si discostano dalla regola dell’ottetto avendo più di 8 elettroni attorno all’atomo centrale.
Termini
- molecola ipervalenteuna molecola che contiene un atomo da un elemento del gruppo principale che si discosta dalla regola dell’ottetto condividendo più di otto elettroni.
- caso octetA espanso in cui un atomo condivide più di otto elettroni con i suoi partner di legame.
- elemento del gruppo principaleelementi che non fanno parte del blocco di metallo di transizione nella tavola periodica.
Deviazioni dalla regola dell’ottetto
Una molecola ipervalente è una molecola che contiene uno o più elementi del gruppo principale che portano più di otto elettroni nei loro livelli di valenza come risultato del legame. Il pentacloruro di fosforo (PCl5), l’esafluoruro di zolfo (SF6), il trifluoruro di cloro (ClF3) e lo tri triioduro (I3−) sono esempi di molecole ipervalenti.
Per gli elementi nel secondo periodo della tavola periodica (livello di energia principale n=2), gli elettroni s2p6 comprendono l’ottetto e non esiste alcun sottolivello D. Di conseguenza, gli elementi del secondo periodo (più specificamente, i non metalli C, N, O, F) obbediscono alla regola dell’ottetto senza eccezioni.
Tuttavia, alcuni degli elementi del terzo periodo (Si, P, S e Cl) sono stati osservati per legarsi a più di altri quattro atomi, e quindi hanno bisogno di coinvolgere più delle quattro coppie di elettroni disponibili in un ottetto s2p6. Questo è possibile perché per n=3 esiste il sottolivello d e ha cinque orbitali D. Sebbene l’energia degli orbitali 3d vuoti sia ordinariamente superiore a quella dell’orbitale 4s, questa differenza è piccola e gli orbitali d aggiuntivi possono ospitare più elettroni. Pertanto, gli orbitali d partecipano al legame con altri atomi e viene prodotto un ottetto espanso. Esempi di molecole in cui un atomo centrale del terzo periodo contiene un ottetto espanso sono i pentaalidi di fosforo e l’esafluoruro di zolfo.
Per gli atomi nel quarto periodo e oltre, gli orbitali d più alti possono essere usati per ospitare coppie condivise aggiuntive oltre l’ottetto. Le energie relative dei diversi tipi di orbitali atomici rivelano che le lacune energetiche diventano più piccole all’aumentare del numero quantico del livello di energia principale (n) e il costo energetico dell’utilizzo di questi orbitali superiori per ospitare gli elettroni di legame diventa più piccolo.