Violations of the Octet Rule

excepción 2: octetos incompletos

la segunda excepción a la regla de octetos es cuando hay muy pocos electrones de Valencia que resultan en un octeto incompleto. Hay incluso más ocasiones en las que la regla del octeto no da la representación más correcta de una molécula o ion. Este es también el caso de los octetos incompletos. Las especies con octetos incompletos son bastante raras y generalmente solo se encuentran en algunos compuestos de berilio, aluminio y boro, incluidos los hidruros de boro., Echemos un vistazo a uno de estos hidruros, \(BH_3\) (borano).

si uno hiciera una estructura de Lewis para \(BH_3\) siguiendo las estrategias básicas para dibujar estructuras de Lewis, probablemente se le ocurriría esta estructura (Figura 3):

el problema con esta estructura es que el boro tiene un octeto incompleto; solo tiene seis electrones a su alrededor., Naturalmente, los átomos de hidrógeno solo pueden tener 2 electrones en su capa exterior (su versión de un octeto), y como tal no hay electrones de repuesto para formar un doble enlace con el boro. Uno podría suponer que el fracaso de esta estructura para formar octetos completos debe significar que este enlace debe ser iónico en lugar de covalente., Sin embargo, el boro tiene una electronegatividad que es muy similar al hidrógeno, lo que significa que probablemente hay muy poco carácter iónico en los enlaces hidrógeno a boro, y como tal esta estructura de Lewis, aunque no cumple con la regla del octeto, es probablemente la mejor estructura posible para representar BH3 con la teoría de Lewis. Una de las cosas que pueden explicar el octeto incompleto de BH3 es que comúnmente es una especie transitoria, formada temporalmente en reacciones que involucran múltiples pasos.

echemos un vistazo a otra situación incompleta del octeto que trata del boro, BF3 (trifluorina de boro)., Al igual que con BH3, el dibujo inicial de una estructura de Lewis de BF3 formará una estructura donde el boro tiene solo seis electrones a su alrededor (Figura 4).

Si observa la Figura 4, puede ver que los átomos de flúor poseen pares solitarios adicionales que pueden usar para hacer enlaces adicionales con boro, y podría pensar que todo lo que tiene que hacer es hacer un par solitario en un enlace y la estructura será correcta., Si añadimos un doble enlace entre el boro y uno de los flúores obtenemos la siguiente estructura de Lewis (Figura 5):

cada flúor tiene ocho electrones, y ¡el átomo de boro también tiene ocho! Cada átomo tiene un octeto perfecto, ¿verdad? No tan rápido. Debemos examinar los cargos formales de esta estructura. El flúor que comparte un doble enlace con el boro tiene seis electrones a su alrededor (cuatro de sus dos pares solitarios de electrones y uno de cada uno de sus dos enlaces con el boro)., Este es un electrón menos que el número de electrones de Valencia que tendría naturalmente (grupo siete elementos tienen siete electrones de Valencia), por lo que tiene una carga formal de +1. Las dos flourinas que comparten enlaces simples con el boro tienen siete electrones a su alrededor (seis de sus tres pares solitarios y uno de sus enlaces simples con el boro). Esta es la misma cantidad que el número de electrones de Valencia que tendrían por sí solos, por lo que ambos tienen una carga formal de cero. Finalmente, el boro tiene cuatro electrones a su alrededor (uno de cada uno de sus cuatro enlaces compartidos con el flúor)., Este es un electrón más que el número de electrones de Valencia que el boro tendría por sí solo, y como tal el boro tiene una carga formal de -1.

esta estructura está respaldada por el hecho de que la longitud de enlace experimentalmente determinada de los enlaces Boro a flúor en BF3 es menor de lo que sería típico para un enlace simple (ver orden y longitudes de enlace)., Sin embargo, esta estructura contradice una de las principales reglas de las cargas formales: se supone que las cargas formales negativas se encuentran en los átomos más electronegativos en un enlace, pero en la estructura representada en la Figura 5, una carga formal positiva se encuentra en el flúor, que no solo es el elemento más electronegativo en la estructura, sino el elemento más electronegativo en toda la Tabla periódica (\(\chi=4.0\)). El boro, por otro lado, con la electronegatividad mucho más baja de 2.0, tiene la carga formal negativa en esta estructura., Este desacuerdo formal carga-electronegatividad hace imposible esta estructura de doble enlace.

sin embargo, la gran diferencia de electronegatividad aquí, a diferencia de BH3, significa enlaces polares significativos entre el boro y el flúor, lo que significa que hay un alto carácter iónico a esta molécula. Esto sugiere la posibilidad de una estructura semi-iónica como se ve en la Figura 6:

ninguna de estas tres estructuras es la estructura «correcta» en esta instancia., La estructura más» correcta » es probablemente una resonancia de las tres estructuras: la que tiene el octeto incompleto (Figura 4), la que tiene el doble enlace (Figura 5) y la que tiene el enlace iónico (Figura 6). La estructura que más contribuye es probablemente la estructura incompleta del octeto (debido a que la Figura 5 es básicamente imposible y la Figura 6 no coincide con el comportamiento y las propiedades de BF3). Como se puede ver incluso cuando existen otras posibilidades, octetos incompletos pueden representar mejor una estructura molecular.,

como nota al margen, es importante tener en cuenta que BF3 con frecuencia se une con un F – ion para formar BF4 – en lugar de permanecer como BF3. Esta estructura completa el octeto de boro y es más común en la naturaleza. Esto ejemplifica el hecho de que los octetos incompletos son raros, y otras configuraciones son típicamente más favorables, incluyendo la unión con iones adicionales como en el caso de BF3 .