Regla de bytes
La regla del octeto es una regla química simple que establece que los átomos con un número atómico Z ≥ 4 tienden a combinarse de modo que tienen ocho electrones en su capa de valencia , lo que les da la misma estructura electrónica que un gas noble . La regla es aplicable a los elementos del grupo principal ( bloques syp de la tabla periódica ). Es particularmente útil para no metales tales como carbono , nitrógeno , oxígeno y halógenos, así como metales alcalinos y alcalinotérreos .
Historia
Al final de la XIX XX siglo, el concepto de valencia ya se utilizó para explicar las combinaciones de átomos que forman los compuestos molecular . En 1893, Alfred Werner demostró que el número de átomos o grupos de átomos asociados con un átomo central (el número de coordinación ) es frecuentemente 4 o 6. Observó que los otros números de coordinación hasta un máximo de 8 son posibles pero menos comunes. En 1904, Richard Abegg notó que la diferencia entre la valencia máxima positiva y la valencia máxima negativa de un elemento es frecuentemente 8 ( ley de Abegg ). Esta última regla se utilizó en 1916 cuando Gilbert N. Lewis formuló la regla de los bytes como parte de su teoría del átomo cúbico .
Justificación y uso
En resumen, se dice que la capa de valencia de un elemento está llena cuando contiene 8 electrones, lo que corresponde a una estructura electrónica ns 2 np 6 . Esta estructura electrónica, que corresponde a la de los gases nobles , está asociada a la máxima estabilidad. Las configuraciones electrónicas de los gases nobles son las siguientes:
| Oye | 1 s 2 |
| Nació | [Él] 2s 2 2p 6 |
| Arkansas | [Ne] 3 s 2 3p 6 |
| Kr | [Ar] 4s 2 3d 10 4p 6 |
| Xe | [Kr] 5s 2 4d 10 5p 6 |
| Rn | [Xe] 6 s 2 4f 14 5d 10 6p 6 |
Por convención, para evitar escribir la configuración electrónica de las capas internas, el gas noble precedente se indica entre corchetes. Por ejemplo, la configuración del argón es [Ne] (3s) 2 (3p) 6 , [Ne] significa la configuración electrónica del neón.
Cada vez, la capa más externa contiene 8 ns 2 np 6 electrones , excepto en el caso del helio .
Tenga en cuenta que una capa de valencia "completa" significa que contiene ocho electrones cuando la siguiente capa comienza a llenarse, incluso si no se cumplen las subcapas asociadas con números cuánticos azimutales l mayores que 1 ( d , f ). Solo puede haber ocho electrones en una capa de valencia porque después de una subcapa (np) siempre hay una subcapa ((n + 1) s) que pertenece a una capa superior (ver la regla de Klechkowski en la página ).
La regla de los bytes refleja el hecho de que los átomos a menudo reaccionan para adquirir, perder ( enlace iónico ) o agrupar electrones ( enlace covalente ) para poseer un octeto completo de electrones de valencia.
Algunos de los átomos para los que la regla de bytes es más útil son:
Limitaciones
La regla de los bytes es estrictamente válida solo para los elementos de los períodos 1 (entonces es la regla del dúo ) y 2 de la tabla periódica .
Para el 3 er período y las siguientes, hay moléculas que no respetan esta regla debido a la participación de los tipo “D” orbitales . La regla de los bytes es insuficiente para explicar la reactividad de los elementos más pesados, especialmente los metales de transición que más bien observan la regla de los 18 electrones .
Ejemplos de
- El átomo de flúor de símbolo F tiene Z = 9 protones y por tanto 9 electrones : su configuración electrónica se puede escribir: [He] 2s 2 2p 5 . Debe ganar un electrón para tener ocho en su capa exterior y así formar el anión F de configuración electrónica [He] (2s) 2 (2p) 6 .
- El átomo de sodio con el símbolo Na tiene Z = 11 protones y por lo tanto 11 electrones : su configuración electrónica es: [Ne] 3s 1 . Por lo tanto, es suficiente que pierda un electrón para tener la misma configuración electrónica que el neón ([He] 2s 2 2p 6 ). Por tanto, tendremos Na + .
Contando electrones en moléculas
Para determinar si, en una molécula, todos los átomos cumplen con la regla del byte, contamos:
- dos electrones por cada par de electrones ubicados en el átomo;
- un electrón por cada carga negativa (de manera similar, se elimina un electrón por cada carga positiva);
- dos electrones por enlace covalente , incluso si el enlace resulta de la agrupación de un electrón por átomo. Se considera que los electrones del enlace se ubican alternativamente cerca de los dos átomos enlazados y, por lo tanto, se cuentan como parte de la verificación del cumplimiento de la regla de los bytes para los dos átomos.
Excepciones
- La regla de dueto asociada con la primera capa. El helio, un gas noble, tiene dos electrones en su capa de valencia (no hay una subcapa 1p). El hidrógeno solo necesita un electrón extra para alcanzar esta configuración, mientras que el litio necesita perder uno.
- Los átomos de boro o aluminio en compuestos trivalentes como BF 3 o AlCl 3 tienen solo 6 electrones en su capa de valencia. Sin embargo, estas moléculas reaccionan para completar su octeto: son ácidos de Lewis .
- Los radicales , por ejemplo, el monóxido de nitrógeno NO , contienen uno o más átomos que tienen un número impar de electrones (el N en el NO está rodeado por 7 electrones).
- Hay moléculas hipervalentes en las que un elemento del grupo principal está unido a más de 4 átomos, por ejemplo, pentacloruro de fósforo PCl 5 y hexafluoruro de azufre SF 6 . El recuento electrónico de los átomos centrales de estas moléculas daría 10 y 12 electrones, respectivamente. Para explicar esto, se ha invocado la participación de orbitales d, en violación de la regla de los bytes, pero modelos más sofisticados de enlace químico consideran que hay menos de dos electrones por enlace en estas moléculas (enlace con 3 centros y 4 electrones). .
- Para los metales de transición , la regla de los 18 electrones reemplaza (con muchas excepciones) la regla de los bytes debido a la importancia de los orbitales d para estos átomos.