9.12
Die Oktett-Regel erklärt die chemische Bindung für Hauptgruppenverbindungen durch die Vorhersage, dass jedes Atom eine 8-Elektronen-Konfiguration erreicht. Es gibt jedoch drei große Ausnahmen von dieser Regel. Die erste Ausnahme sind ungerade Elektronenarten.
Die meisten Moleküle und Ionen haben eine gerade Anzahl von Elektronen. Bestimmte Moleküle, die als Radikale bezeichnet werden, haben jedoch ein oder mehrere ungepaarte Elektronen. Radikale mit einer ungeraden Anzahl ungepaarter Elektronen können keine Oktette erreichen.
Das Superoxid-Anion, ein Radikal mit einem freiem Elektronpaar, hat 13 Valenzelektronen. Es kann durch zwei beitragende Strukturen dargestellt werden, wobei eine nur sieben Elektronen im Sauerstoff hat und somit kein Oktett erreichen kann. Die zweite Ausnahme sind Atome, die ein unvollständiges Oktett bilden.
Zum Beispiel neigen Wasserstoff, Helium und Lithium dazu, ein Duett zu erreichen, während Elemente der 2ten und 13ten Gruppe, wie Beryllium und Bor, oft Moleküle mit vier bzw. sechs Elektronen um sich herum bilden. Betrachten Sie Aluminiumchlorid, welches 24 Valenzelektronen besitzt.
Während alle Chloratome das Oktett erreichen, erhält Aluminium nur 6 Valenzelektronen ein unvollständiges Oktett. Obwohl Aluminiumchlorid stabil ist, reagiert es mit Molekülen wie Ammoniak, die ein freies Elektronenpaar haben. Der Stickstoff im Ammoniak gibt sein freies Elektronenpaar an Aluminium ab und bildet eine spezielle Bindung, die als koordinierte kovalente oder dative Bindung bezeichnet wird.
Die dritte Ausnahme bilden Elemente, die mehr als 8 Valenzelektronen oder ein expandiertes Oktett aufnehmen können. Diese Elemente befinden sich in der dritten Reihe des Periodensystems und darunter. Elemente wie Phosphor, Schwefel oder Jod haben Zugang zu d-Orbitalen, sodass sie mehr als 8 Valenzelektronen, oft bis zu 12 oder 14, aufnehmen können.
Betrachten Sie das Tetrachloriodid-Anion, das 36 Valenzelektronen besitzt. Selbst nach Zuweisung der Bindungselektronenpaare und Erfüllung des Oktettes für alle Atome bleiben 4 Valenzelektronen frei. Diese Elektronen werden auf das zentrale Jodatom gesetzt, was somit ein erweitertes Oktett mit 12 Elektronen ergibt.
Moleküle mit mehr als 8 Valenzelektronen um das Zentralatom herum werden als hypervalent bezeichnet. Denken Sie daran, dass Elemente aus der zweiten Reihe des Periodensystems, wie z. B.Kohlenstoff oder Sauerstoff, nur s-und p-Orbitale haben und niemals hypervalente Verbindungen bilden, da sie zusammen nur bis zu 8 Valenzelektronen aufnehmen können.
Viele kovalente Moleküle haben Zentralatome, deren Lewis-Strukturen nicht über acht Elektronen verfügen. Diese Moleküle fallen in drei Kategorien:
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