Porušení Octet Pravidlo

Výjimky 2: Neúplné Oktetů

druhý výjimkou Octet Pravidlo je, když tam je příliš málo valenčních elektronů, které má za následek neúplné Oktet. Existuje ještě více příležitostí, kdy pravidlo oktetu nedává nejpravděpodobnější zobrazení molekuly nebo iontu. To je také případ neúplných oktetů. Druhy s nekompletními oktety jsou docela vzácné a obvykle nacházejí pouze v některých berylia, hliníku a sloučenin boru včetně hydridy boru., Podívejme se na jeden takový hydrid, \(BH_3\) (Borane).

Pokud jeden z nich byl, aby Lewis struktura pro \(BH_3\) následující základní strategie pro kreslení Lewis struktury, jeden by pravděpodobně přijít s touto strukturou (Obrázek 3):

problém u této konstrukce je, že bor má neúplný oktet; je to jen má šest elektronů kolem něj., Atomy vodíku mohou přirozeně jen pouze 2 elektrony ve své vnější slupce (jejich verze oktet), a jako takové nejsou žádné volné elektrony tvoří dvojná vazba s boru. Dalo by se předpokládat, že selhání této struktury tvořit kompletní oktety musí znamenat, že tato vazba by měla být iontová místo kovalentní., Nicméně, bór má elektronegativita, které je velmi podobné vodíku, což znamená, že je pravděpodobné, že jen velmi málo iontový charakter ve vodíku bor dluhopisů, a jako taková tato Lewis struktura, i když to není naplnit oktet pravidlo, je pravděpodobně nejlepší možné struktury pro zobrazující BH3 s Lewisem teorie. Jednou z věcí, které mohou odpovídat za neúplný oktet BH3, je to, že se obvykle jedná o přechodný druh, vytvořený dočasně v reakcích, které zahrnují více kroků.

podívejme se na další neúplnou oktetovou situaci zabývající se borem, BF3 (bór trifluorin)., Stejně jako u BH3 bude počáteční kresba Lewisovy struktury BF3 tvořit strukturu, kde Bor má kolem sebe pouze šest elektronů (obrázek 4).

Pokud se podíváte na Obrázku 4 můžete vidět, že atomy fluoru mají další osamělé páry, které mohou použít, aby se další dluhopisy s bor, a možná si myslíte, že vše, co musíte udělat, je, aby jeden osamělý pár do dluhopisů a struktura bude správné., Přidáme-li jednu dvojnou vazbu mezi boru a jeden z fluorines dostaneme následující Lewis Struktura (Obrázek 5):

Každý fluor má osm elektronů a atom boru má osm stejně! Každý atom má perfektní oktet, že? Ne tak rychle. Musíme prozkoumat formální obvinění této struktury. Fluor, který sdílí dvojnou vazbu s borem, má kolem sebe šest elektronů (čtyři z jeho dvou osamělých párů elektronů a jeden z jeho dvou vazeb s borem)., Jedná se o jeden menší elektron než počet valenčních elektronů, které by měl přirozeně (skupina sedm prvků má sedm valenčních elektronů), takže má formální náboj +1. Dva flourines, které sdílejí jednotlivé vazby s borem, mají kolem sebe sedm elektronů (šest z jejich tří osamělých párů a jeden z jejich jednotlivých vazeb s borem). To je stejné množství jako počet valenčních elektronů, které by měli sami, takže oba mají formální náboj nula. Nakonec má Bor kolem sebe čtyři elektrony (jeden z každé ze svých čtyř vazeb sdílených s fluorem)., Jedná se o jeden elektron více než počet valenčních elektronů, které by Bor měl sám, a jako takový Bor má formální náboj -1.

Tato struktura je podpořena faktem, že experimentálně stanovený dluhopisů délka bor fluor dluhopisů v BF3 je menší než to, co by bylo typické pro single bond (viz Bond Pořadí a Délek)., Nicméně, tato struktura rozporu s jedním z hlavních pravidel formální obvinění: Negativní formální obvinění mají být nalezeny na více elektronegativní atom(y), ve bond, ale ve struktuře znázorněno na Obrázku 5, kladný formální náboj je nalézt na fluor, který nejen, že je nejvíce elektronegativní prvek ve struktuře, ale nejvíce elektronegativní prvek v celé periodické tabulky (\(\chi=4.0\)). Bor na druhé straně, s mnohem nižší elektronegativitou 2.0, má v této struktuře negativní formální náboj., Tato formální neshoda náboje a elektronegativity znemožňuje tuto dvojitou strukturu.

velký rozdíl elektronegativity zde, na rozdíl od BH3, znamená významné polární vazby mezi borem a fluorem, což znamená, že tato molekula má vysoký iontový charakter. To naznačuje možnost semi-iontové struktury tak, jak je vidět na Obrázku 6:

Žádná z těchto tří struktur je „správné“ struktury, v tomto případě., Nejvíce „správné“ struktury, je nejvíce pravděpodobné, že rezonance všech tří struktur: jeden s neúplný oktet (Obrázek 4), s dvojnou vazbou (Obrázek 5), a ten s iontovou vazbu (Obrázek 6). Nejvíce přispívá struktura je pravděpodobně neúplný oktet struktura (vzhledem k Obrázku 5 je v podstatě nemožné a Obrázek 6 není odpovídající chování a vlastnosti BF3). Jak vidíte, i když existují jiné možnosti, neúplné oktety mohou nejlépe vykreslit molekulární strukturu.,

jako vedlejší poznámku je důležité poznamenat, že BF3 se často váže s F-iontem, aby vytvořil BF4-spíše než zůstal jako BF3. Tato struktura doplňuje oktet boru a je běžnější v přírodě. To ilustruje skutečnost, že neúplné oktety jsou vzácné, a další konfigurace jsou obvykle příznivější, včetně propojení s dalšími ionty jako v případě BF3 .