옥텟 규칙의 예외

많은 공유 분자는 그들의 루이스 구조물에 8개의 전자가 없는 중앙 원자가 있습니다. 이 분자는 세 가지 범주로 나뉩니다.

1. 홀수 전자 분자는 기운 전자의 홀수 수를 가지고 있으며, 따라서 페어링되지 않은 전자를 갖는다.
2. 전자 결핍 분자는 고귀한 가스 구성에 필요한 것보다 적은 전자를 가진 중앙 원자를 가지고 있습니다.
3. 과대 적 분자는 고귀한 가스 구성에 필요한 것보다 더 많은 전자를 갖는 중앙 원자를 가지고 있습니다.

홀수 전자 분자

전자의 홀수를 포함하는 분자는 라디칼에게 불립니다. 산화 질소, NO, 홀수 전자 분자의 예입니다; 산소와 질소가 고온에서 반응할 때 내연 기관에서 생산됩니다.

NO와 같은 홀수 전자 분자에 대한 루이스 구조를 그리기 위해 다음 단계를 고려합니다.

1. 총 원자 수(외부 껍질) 전자를 결정합니다. 원자성 전자의 합은 5 (N에서) + 6 (O에서) = 11입니다. 홀수 숫자는 모든 원자가 그 원자 껍질에 8 개의 전자를 가지고 있지 않는 자유 라디칼임을 나타냅니다.
2. 분자의 골격 구조를 그립니다. N-O 단일 결합이 있는 골격 구조를 쉽게 그릴 수 있습니다.
3. 나머지 전자를 터미널 원자에 외로운 쌍으로 분배합니다. 이 경우 중앙 원자가 없으므로 전자는 원자 둘 다 주위에 분포됩니다. 8 개의 전자는 이러한 상황에서 더 많은 전기 음성 원자에 할당됩니다. 따라서 산소는 채워진 원자 껍질이 있습니다.
   
4. 나머지 전자를 중앙 원자에 놓습니다. 남은 전자가 없기 때문에 이 단계는 적용되지 않습니다.
5. 가능한 한 옥텟을 얻기 위해 중앙 원자와 여러 결합을 만들기 위해 전자를 재배열. 홀수 전자 분자는 모든 원자에 대한 옥텟을 가질 수 없지만, 각 원자는 가능한 한 옥텟에 가까운 전자를 얻어야한다. 이 경우 질소에는 전자가 5개뿐입니다. 질소에 대한 옥텟에 가까이 이동하려면 산소에서 외로운 쌍 중 하나가 NO 이중 결합을 형성하기 위해 활용됩니다. (질소는 9개의 전자가 있기 때문에 또 다른 외로운 전자 쌍은 산소에서 삼중 결합을 형성할 수 없습니다:)
   

전자 결핍 분자

그러나 일부 분자에는 채워진 원자 껍질이 없는 중앙 원자가 포함되어 있습니다. 일반적으로, 이들은 그룹 2 및 13에서 중앙 원자를 가진 분자, 수소인 외부 원자, 또는 다중 결합을 형성하지 않는 그밖 원자입니다. 예를 들어, 베릴륨 디하이드라이드, BeH₂및 붕소 트리플루오라이드, BF_3,베릴륨 및 붕소 원자의 루이스 구조에서 각각 각각 4 및 6 개의 전자만 이룬이 있다. BF_3에서붕소 원자와 불소 원자 사이의 이중 결합구조를 그릴 수 있어 옥텟 규칙을 충족하지만, 실험적인 증거에 따르면 채권 길이가 B-F 단일 채권에 대해 예상되는 것에 더 가깝다는 것을 나타낸다. 이것은 최고의 루이스 구조가 세 개의 B-F 단일 채권과 전자 결핍 붕소가 있음을 시사한다. 화합물의 반응성은 또한 전자 결핍 붕소와 일치합니다. 그러나 B-F 채권은 B-F 단일 채권에 대해 실제로 예상되는 것보다 약간 짧으며, 이는 실제 분자에서 일부 이중 채권 문자가 발견되었음을 나타냅니다.

8개의 전자가 없는 BF_3의붕소 원자와 같은 원자는 매우 반응적입니다. 원자를 함유한 분자와 외로운 전자 쌍을 쉽게 결합합니다. 예를 들어, NH_3는 질소에 있는 외로운 쌍이 붕소 원자와 공유될 수 있기 때문에 BF_3와 반응합니다:

과대 분자

주기적인테이블(n =2)의 두 번째 기간에 있는 원소는 4개의 원자 성 궤도(1개의2s 및 3개의2p 궤도)만 있기 때문에 그들의 원자 포탄 궤도에 있는 8개의 전자만 수용할 수 있습니다. 세 번째 및 더 높은기간(n ≥ 3)의 원소는 4개 이상의 원자 궤도를 가지며 동일한 껍질에 빈 D 궤도를 가지고 있기 때문에 다른 원자와 4쌍 이상의 전자를 공유할 수 있습니다. 이러한 원소에서 형성된 분자는 PCl₅및 SF_6과같은 하이퍼발렌트 분자라고도 합니다. PCl_5에서,중앙 원자, 인, 전자의 5 쌍을 공유합니다. SF_6에서유황은 6쌍의 전자를 공유합니다.

IF₅ 및 XeF_4와같은 일부 과대 분자에서 중앙 원자의 외부 껍질에 있는 전자중 일부는 외로운 쌍입니다.

이 분자를 위한 루이스 구조물에서는, 8개의 전자로 외부 원자의 원자 의 원자 껍질을 채우는 후에 남은 전자가 있습니다. 이러한 추가 전자는 중앙 원자에 할당되어야 합니다.

이 텍스트는 Openstax, 화학 2e, 섹션 7.3: 루이스 기호 및 구조에서 적용됩니다.