Overtrædelser af Oktet-Reglen

Undtagelse 2: Ufuldstændig Oktetter

Den anden undtagelse til Oktet-Reglen er, når der er for få valence elektroner, der resulterer i en ufuldstændig Oktet. Der er endnu flere lejligheder, hvor octet-reglen ikke giver den mest korrekte skildring af et molekyle eller ion. Dette er også tilfældet med ufuldstændige oktetter. Arter med ufuldstændige oktetter er temmelig sjældne og findes generelt kun i nogle beryllium -, aluminium-og borforbindelser inklusive borhydriderne., Lad os tage et kig på et sådant hydrid, \(BH_3\) (Borane).

Hvis man skulle lave en Lewis-strukturen for \(BH_3\) efter de grundlæggende strategier for tegning Lewis-strukturer, ville man sandsynligvis komme op med denne struktur (Figur 3):

problemet med denne struktur er, at bor har en ufuldstændig oktet; den har kun seks elektroner omkring det., Hydrogenatomer kan naturligvis kun have 2 elektroner i deres yderste skal (deres version af en oktet), og som sådan er der ingen ekstra elektroner til dannelse af en dobbeltbinding med bor. Man kan formode, at denne strukturs manglende dannelse af komplette oktetter må betyde, at denne binding skal være ionisk i stedet for kovalent., Men bor har en elektronegativiteten, der er meget lig brint, hvilket betyder, at der er meget lidt sandsynligt, ionisk karakter i brint bor obligationer, og som sådan dette Lewis struktur, men det betyder ikke opfylder oktet-reglen, er sandsynligvis den bedste struktur muligt for skildrer BH3 med Lewis teori. En af de ting, der kan tegne sig for BH3S ufuldstændige oktet, er, at det ofte er en forbigående art, dannet midlertidigt i reaktioner, der involverer flere trin.

lad os se på en anden ufuldstændig oktetsituation, der beskæftiger sig med bor, BF3 (Bortrifluor)., Ligesom med BH3 vil den første tegning af en le .is-struktur af BF3 danne en struktur, hvor bor kun har seks elektroner omkring sig (figur 4).

Hvis du ser på Figur 4, kan du se, at fluor-atomer i besiddelse af ekstra enlige par, som de kan bruge til at foretage yderligere obligationer med bor, og du tror måske, at alt hvad du skal gøre, er at lave en enlig par i en obligation, og den struktur, vil være korrekt., Hvis vi tilføjer en dobbeltbinding mellem bor og en af de fluorines får vi følgende Lewis Struktur (Figur 5):

Hver fluor har otte elektroner, og de bor atom har otte så godt! Hvert atom har en perfekt oktet, ikke? Ikke så hurtigt. Vi skal undersøge de formelle anklager for denne struktur. Fluoren, der deler en dobbeltbinding med bor, har seks elektroner omkring sig (fire fra sine to ensomme par elektroner og en hver fra sine to bindinger med bor)., Dette er en mindre elektron end antallet af valenselektroner, det ville have naturligt (gruppe syv elementer har syv valenselektroner), så det har en formel ladning på +1. De to meliner, der deler enkeltbindinger med bor, har syv elektroner omkring dem (seks fra deres tre ensomme par og en fra deres enkeltbindinger med bor). Dette er det samme beløb som antallet af valenselektroner, de ville have på egen hånd, så de begge har en formel ladning på nul. Endelig har Bor fire elektroner omkring sig (en fra hver af sine fire bindinger delt med fluor)., Dette er endnu en elektron end antallet af valenselektroner, som bor ville have på egen hånd, og som sådan har Bor en formel ladning på -1.

denne struktur understøttes af det faktum, at den eksperimentelt bestemte bindingslængde af bor til fluorbindinger i BF3 er mindre end hvad der ville være typisk for en enkelt binding (se Bindingsordre og længder)., Men denne struktur er i strid med en af de vigtigste regler af formelle afgifter: Negativ formelle afgifter formodes at være fundet på de mere elektronegative atom(s) i en obligation, men i den struktur er afbildet i Figur 5, en positiv formelle ansvar er fundet på fluor, som ikke blot er det mest elektronegative element i strukturen, men det mest elektronegative element i hele det periodiske system (\(\chi=4.0\)). Bor på den anden side, med den meget lavere elektronegativitet på 2.0, har den negative formelle ladning i denne struktur., Denne formelle ladning-elektronegativitet uenighed gør denne dobbeltbundne struktur umulig.

den store elektronegativitetsforskel her, i modsætning til i BH3, betyder imidlertid betydelige polære bindinger mellem BOR og fluor, hvilket betyder, at der er en høj ionisk karakter til dette molekyle. Dette antyder muligheden for en semi-ioniske struktur, sådan som det ses i Figur 6:

Ingen af disse tre strukturer, der er den “rigtige” struktur i dette tilfælde., Den mest” korrekte ” struktur er sandsynligvis en resonans af alle tre strukturer: den med den ufuldstændige oktet (figur 4), den med dobbeltbindingen (figur 5) og den med ionbindingen (figur 6). Den mest bidragende struktur er sandsynligvis den ufuldstændige oktetstruktur (på grund af at Figur 5 stort set er umulig og figur 6 ikke matcher BF3 ‘ s adfærd og egenskaber). Som du kan se, selv når andre muligheder findes, kan ufuldstændige oktetter bedst skildre en molekylær struktur.,

som en sidebemærkning er det vigtigt at bemærke, at BF3 ofte binder med en F – ion for at danne BF4 – snarere end at forblive som BF3. Denne struktur fuldender borens oktet, og det er mere almindeligt i naturen. Dette eksemplificerer det faktum, at ufuldstændige oktetter er sjældne, og andre konfigurationer er typisk mere gunstige, herunder binding med yderligere ioner som i tilfældet med BF3 .eksempel: \(bf_3\)

tegn Le .is-strukturen for bortrifluorid (BF3).

opløsning

1. Tilføj elektroner (3*7) + 3 = 24

2., Trække connectivities:

3. Tilføj oktetter til ydre atomer:

4. Tilføj ekstra elektroner (24-24=0) til det centrale atom:

5. Har central elektron oktet?

• Nej. Det har 6 elektroner
• Tilføje en multiple bond (dobbeltbinding) for at se, om det centrale atom kan opnå en oktet:

6. Det centrale bor har nu en oktet (der ville være tre resonans Le .is strukturer)

dog…,

• i denne struktur med en dobbeltbinding deler fluoratomet ekstra elektroner med boret.
• fluoren ville have en ‘ + ‘delvis ladning, og boret a’ – ‘ delvis ladning, Dette er uforeneligt med elektronegativiteten af fluor og bor.
• Således, at den struktur af BF3, med en enkelt obligationer, og 6 valence elektroner omkring den centrale bor, er den mest sandsynlige struktur
• BF3 reagerer kraftigt med forbindelser, der har en delt par af elektroner, der kan bruges til at etablere en obligation med bor: