brott mot oktettregeln

undantag 2: ofullständiga oktetter

det andra undantaget från oktettregeln är när det finns för få valenselektroner som resulterar i en ofullständig oktett. Det finns ännu fler tillfällen där oktettregeln inte ger den mest korrekta skildringen av en molekyl eller jon. Detta är också fallet med ofullständiga oktetter. Arter med ofullständiga oktetter är ganska sällsynta och finns i allmänhet endast i vissa beryllium -, aluminium-och borföreningar inklusive borhydriderna., Låt oss ta en titt på en sådan hydrid, \(BH_3\) (Borane).

om man skulle göra en Lewis struktur för \(BH_3\) efter de grundläggande strategierna för att rita Lewis strukturer, skulle man förmodligen komma med denna struktur (Figur 3):

problemet med denna struktur är att Bor har en ofullständig oktett; den har bara sex elektroner runt den., Väteatomer kan naturligtvis bara ha endast 2 elektroner i deras yttersta skal (deras version av en oktett), och som sådan finns det inga extra elektroner för att bilda en dubbelbindning med bor. Man kan anta att misslyckandet med denna struktur för att bilda kompletta oktetter måste innebära att detta band bör vara Joniska i stället för kovalent., Bor har dock en elektronegativitet som är mycket lik väte, vilket innebär att det är troligt mycket lite jonisk karaktär i väte till borbindningar, och som sådan denna Lewis struktur, även om den inte uppfyller octet-regeln, är sannolikt den bästa strukturen som är möjlig för att avbilda BH3 med Lewis-teorin. En av de saker som kan stå för BH3S ofullständiga oktett är att det vanligtvis är en övergående art, som bildas tillfälligt i reaktioner som involverar flera steg.

Låt oss ta en titt på en annan ofullständig oktettsituation som handlar om bor, BF3 (Bortrifluorin)., Liksom med BH3 kommer den ursprungliga ritningen av en Lewis-struktur av BF3 att bilda en struktur där bor bara har sex elektroner runt den (Figur 4).

Om du tittar på Figur 4 kan du se att fluoratomerna har extra lone par som de kan använda för att göra ytterligare bindningar med bor, och du kanske tror att allt du behöver göra är att göra ett lone par till ett band och strukturen kommer att bli korrekt., Om vi lägger till en dubbelbindning mellan BOR och en av fluorinerna får vi följande Lewis-struktur (Figur 5):

varje fluor har åtta elektroner, och boratomen har åtta också! Varje atom har en perfekt oktett, eller hur? Inte så fort. Vi måste undersöka de formella anklagelserna för denna struktur. Fluor som delar en dubbelbindning med bor har sex elektroner runt den (fyra från sina två ensamma par elektroner och en vardera från sina två bindningar med bor)., Detta är en mindre elektron än antalet valenselektroner som det skulle ha naturligt (grupp sju element har sju valenselektroner), så det har en formell laddning av +1. De två flourinerna som delar enskilda bindningar med bor har sju elektroner runt dem (sex från sina tre ensamma par och en från sina enskilda bindningar med bor). Detta är samma mängd som antalet valenselektroner som de skulle ha på egen hand, så de båda har en formell laddning av noll. Slutligen Har bor fyra elektroner runt det (en från var och en av dess fyra bindningar delade med fluor)., Detta är ytterligare en elektron än antalet valenselektroner som bor skulle ha på egen hand, och som sådan bor har en formell laddning av -1.

denna struktur stöds av det faktum att Borns experimentellt bestämda bondlängd till fluorbindningar i BF3 är mindre än vad som skulle vara typiskt för en enda bindning (se Bond Order och längder)., Denna struktur motsäger emellertid en av de viktigaste reglerna för formella avgifter: negativa formella avgifter ska hittas på den mer elektronegativa atomen(erna) i en bindning, men i strukturen som avbildas i Figur 5 finns en positiv formell laddning på fluor, som inte bara är det mest elektronegativa elementet i strukturen utan det mest elektronegativa elementet i hela periodiska systemet (\(\chi=4.0\)). Bor å andra sidan, med den mycket lägre elektronegativiteten på 2.0, har den negativa formella laddningen i denna struktur., Denna formella anklagelse-electronegativity oenighet gör denna dubbelbundna struktur omöjlig.

men den stora elektronegativitetsskillnaden här, i motsats till i BH3, betyder signifikanta polära bindningar mellan BOR och fluor, vilket innebär att det finns en hög jonisk karaktär för denna molekyl. Detta tyder på möjligheten till en semi-jonisk struktur som visas i Figur 6:

ingen av dessa tre strukturer är den ”korrekta” strukturen i det här fallet., Den mest” korrekta ” strukturen är sannolikt en resonans av alla tre strukturerna: den med den ofullständiga oktetten (Figur 4), den med dubbelbindningen (Figur 5) och den med jonbindningen (Figur 6). Den mest bidragande strukturen är förmodligen den ofullständiga oktettstrukturen (på grund av att Figur 5 är i grunden omöjlig och figur 6 som inte matchar BF3: s beteende och egenskaper). Som du kan se även när andra möjligheter finns, kan ofullständiga oktetter bäst skildra en molekylär struktur.,

som sidoanteckning är det viktigt att notera att BF3 ofta binds med en F – ion för att bilda BF4 – snarare än att stanna som BF3. Denna struktur kompletterar Borns oktett och det är vanligare i naturen. Detta exemplifierar det faktum att ofullständiga oktetter är sällsynta, och andra konfigurationer är typiskt mer gynnsamma, inklusive bindning med ytterligare joner som i fallet med BF3 .