încălcări ale regulii octetului

excepția 2: octeți incompleți

a doua excepție de la regula octetului este atunci când există prea puțini electroni de valență care au ca rezultat un Octet incomplet. Există și mai multe ocazii în care regula octetului nu oferă cea mai corectă reprezentare a unei molecule sau a unui ion. Acesta este și cazul octeților incompleți. Speciile cu octeți incompleți sunt destul de rare și, în general, se găsesc doar în unii compuși de beriliu, aluminiu și bor, inclusiv hidrurile de bor., Să aruncăm o privire la o astfel de hidrură, \(BH_3\) (Borane).

Dacă unul a fost de a face o structura Lewis pentru \(BH_3\) în urma strategii de bază pentru desen Lewis structuri, una ar veni, probabil, cu această structură (Figura 3):

problema cu această structură este că bor are un octet incomplet; are doar șase electroni în jurul valorii de ea., Atomii de hidrogen pot avea în mod natural doar 2 electroni în cochilia lor exterioară (versiunea lor de octet) și, ca atare, nu există electroni de rezervă pentru a forma o legătură dublă cu borul. S-ar putea presupune că eșecul acestei structuri de a forma octeți complete trebuie să însemne că această legătură ar trebui să fie Ionică în loc de covalentă., Cu toate acestea, borul are o electronegativitate care este foarte asemănătoare cu hidrogenul, ceea ce înseamnă că este probabil foarte puțin caracter ionic în legăturile de hidrogen cu bor și, ca atare, această structură Lewis, deși nu îndeplinește regula octetului, este probabil cea mai bună structură posibilă pentru a descrie BH3 cu teoria Lewis. Unul dintre lucrurile care pot explica octetul incomplet al BH3 este că este de obicei o specie tranzitorie, formată temporar în reacții care implică mai mulți pași.să aruncăm o privire la o altă situație octet incompletă care se ocupă de bor, BF3 (trifluorină de bor)., Ca și în cazul BH3, desenul inițial al unei structuri Lewis a BF3 va forma o structură în care borul are doar șase electroni în jurul său (figura 4).

Dacă te uiți în Figura 4, se poate vedea că fluorului atomii posedă în plus singuratic perechi pe care le pot folosi pentru a face obligațiuni suplimentare cu bor, și ai putea crede că tot ce trebuie să faceți este să facă o singur pereche într-o legătură și structura va fi corect., Dacă adăugăm o legătură dublă între bor și unul dintre fluorines vom obține următoarea Structura Lewis (Figura 5):

Fiecare fluor are opt electroni, și atom de bor are opt fel de bine! Fiecare atom are un octet perfect, nu? Nu așa de repede. Trebuie să examinăm acuzațiile formale ale acestei structuri. Fluorul care împarte o legătură dublă cu borul are șase electroni în jurul său (patru din cele două perechi de electroni singuri și unul din cele două legături cu borul)., Acesta este un electron mai puțin decât numărul de electroni de valență pe care l-ar avea în mod natural (grupul șapte elemente au șapte electroni de valență), deci are o sarcină formală de +1. Cele două flourine care au legături unice cu borul au șapte electroni în jurul lor (șase din cele trei perechi singuratice și unul din legăturile lor unice cu borul). Aceasta este aceeași cantitate ca numărul de electroni de valență pe care i-ar avea singuri, deci amândoi au o sarcină formală de zero. În cele din urmă, borul are patru electroni în jurul său (unul din fiecare dintre cele patru legături împărtășite cu fluor)., Acesta este un electron mai mult decât numărul de electroni de valență pe care borul ar avea-o singur și, ca atare, borul are o sarcină formală de -1.această structură este susținută de faptul că lungimea de legătură determinată experimental a legăturilor de bor la fluor în BF3 este mai mică decât ceea ce ar fi tipic pentru o singură legătură (Vezi ordinea și lungimile obligațiunilor)., Cu toate acestea, această structură contrazice una dintre principalele reguli de acuzații formale: Negativ acuzații formale ar trebui să fi găsit pe mai multe atom electronegativ(s) într-o legătură, dar în structura reprezentată în Figura 5, un rezultat pozitiv acuzație formală este găsit pe fluor, care nu numai că este cel mai electronegativ element din structura, dar cel mai electronegativ element din întreaga tabelul periodic (\(\chi=4.0\)). Borul, pe de altă parte, cu electronegativitatea mult mai mică de 2.0, are sarcina formală negativă în această structură., Acest dezacord formal sarcină-electronegativitate face imposibilă această structură dublă.cu toate acestea, diferența mare de electronegativitate aici, spre deosebire de BH3, semnifică legături polare semnificative între bor și fluor, ceea ce înseamnă că există un caracter ionic ridicat pentru această moleculă. Acest lucru sugerează posibilitatea unei semi-ionice structura, cum ar fi văzut în Figura 6:

Nici unul dintre aceste trei structuri este „corect” structura în acest caz., Cea mai” corectă ” structură este cel mai probabil o rezonanță a tuturor celor trei structuri: cea cu octetul incomplet (Figura 4), cea cu legătura dublă (Figura 5) și cea cu legătura ionică (Figura 6). Structura cea mai contribuie este, probabil, structura octet incompletă (din cauza Figura 5 fiind practic imposibil și Figura 6 nu se potrivesc cu comportamentul și proprietățile BF3). După cum puteți vedea chiar și atunci când există alte posibilități, octeții incompleți pot descrie cel mai bine o structură moleculară.,

ca notă laterală, este important să rețineți că BF3 se leagă frecvent cu un ion F pentru a forma BF4 – mai degrabă decât să rămână ca BF3. Această structură completează octetul borului și este mai frecventă în natură. Acest lucru exemplifică faptul că octeții incompleți sunt rare, iar alte configurații sunt de obicei mai favorabile, inclusiv lipirea cu ioni suplimentari ca în cazul BF3 .