9.12 : Oktet Kuralının İstisnaları

Birçok kovalent molekül, Lewis yapılarında sekiz elektrona sahip olmayan merkezi atomlara sahiptir. Bu moleküller üç kategoriye ayrılır:

1. Tek elektron molekülleri tek sayıda değerlik elektronuna sahiptir ve bu nedenle eşlenmemiş bir elektrona sahiptir.
2. Elektron eksikliği olan moleküller, soy gaz konfigürasyonu için gerekenden daha az elektrona sahip merkezi bir atoma sahiptir.
3. Hipervalent moleküller, soy gaz konfigürasyonu için gerekenden daha fazla elektrona sahip merkezi bir atoma sahiptir.

Tek-elektron Molekülleri

Tek sayıda elektron içeren moleküllere radikal denir. Nitrik oksit, NO, tek elektron molekülüne bir örnektir; oksijen ve nitrojen yüksek sıcaklıklarda reaksiyona girdiğinde içten yanmalı motorlarda üretilir.

NO gibi tek elektronlu bir molekülün Lewis yapısını çizmek için aşağıdaki adımlar dikkate alınır:

1. Toplam değerlik (dış kabuk) elektron sayısını belirleyin. Değerlik elektronlarının toplamı 5 (N'den) + 6 (O'dan) = 11'dir. Tek sayı, her atomun değerlik kabuğunda sekiz elektrona sahip olmadığı bir serbest radikal olduğunu gösterir.
2. Molekülün iskelet yapısını çizin. N–O tek bağı olan bir iskelet yapısı kolaylıkla çizilebilir.
3. Kalan elektronları terminal atomlarında yalın çift olarak dağıtın. Bu durumda, merkezi bir atom yoktur, bu nedenle elektronlar her iki atomun etrafına dağıtılır. Bu durumlarda, daha elektronegatif bir atoma sekiz elektron atanır; böylece oksijen dolu bir değerlik kabuğuna sahiptir:
   
4. Kalan tüm elektronları merkezi atom üzerine yerleştirin. Kalan elektron olmadığından, bu adım geçerli değildir.
5. Mümkün olan her yerde oktetler elde etmek için merkezi atomla birden fazla bağ yapmak için elektronları yeniden düzenleyin. Tek elektronlu moleküller her atom için bir oktete sahip olamasa da, her atom elektronları mümkün olduğunca bir oktete yaklaştırmalıdır. Bu durumda, azotun etrafında sadece beş elektron vardır. Azotu oktet formuna yaklaştırmak için, oksijenin yalın çiftlerinden biri bir NO çift bağı oluşturmak için kullanılır. (Başka bir elektron çifti, üçlü bir bağ oluşturmak için oksijenden alınamaz, çünkü azot daha sonra dokuz elektrona sahip olacaktır:)
   

Elektron Eksikliği Olan Moleküller

Bununla birlikte, bazı moleküller, dolu bir değerlik kabuğuna sahip olmayan merkezi atomlar içerir. Genel olarak, bunlar 2. ve 13. gruplardan merkezi atomlara, hidrojen olan dış atomlara veya çoklu bağlar oluşturmayan diğer atomlara sahip moleküllerdir. Örneğin, berilyum dihidrit BeH₂, ve bor triflorür, BF₃, Lewis yapılarında, berilyum ve bor atomlarının her biri sırasıyla sadece dört ve altı elektrona sahiptir. BF₃ 'de bir bor atomu ile flor atomu arasında çift bağ olan bir yapı çizmek mümkündür, bu oktet kuralını sağlar, ancak deneysel kanıtlar bağ uzunluklarının B–F tekli bağları için beklenene daha yakın olduğunu göstermektedir. Bu, en iyi Lewis yapısının üç B–F tek bağına ve elektron eksikliği olan borona sahip olduğunu göstermektedir. Bileşiğin reaktivitesi de elektron eksikliği olan bor ile tutarlıdır. Bununla birlikte, B–F bağları B–F tek bağları için gerçekte beklenenden biraz daha kısadır, bu da bazı çift bağ karakterlerinin gerçek molekülde bulunduğunu gösterir.

BF₃'deki bor atomu gibi sekiz elektron içermeyen bir atom çok reaktiftir. yalın çifte sahip atom içeren bir molekül ile birleşmeye hazırdır. Örneğin, NH₃, BF₃ ile reaksiyona girer çünkü azot üzerindeki yalın çifti, bor atomuyla paylaşılabilir:

Hipervalent Moleküller

Periyodik tablonun ikinci periyodundaki (n = 2) elementler, değerlik kabuğu orbitallerinde yalnızca sekiz elektron barındırabilir çünkü sadece dört değerlik orbitaline (bir 2s ve üç 2p orbitaline) sahiptirler. Üçüncü ve daha yüksek periyotlardaki (n ≥ 3) elementler dörtten fazla değerlik orbitaline sahiptir ve aynı kabukta boş d orbitallerine sahip oldukları için diğer atomlarla dörtten fazla elektron çiftini paylaşabilirler. Bu elementlerden oluşan moleküller bazen PCl₅ ve SF₆ gibi hipervalent moleküller olarak adlandırılır. PCl₅'te, merkezi atom olan fosfor, beş çift elektron paylaşır. SF₆'da sülfür altı çift elektron paylaşır.

IF₅ ve XeF₄ gibi bazı hipervalent moleküllerde, merkezi atomun dış kabuğundaki elektronların bazıları yalın çiftlerdir:

Bu moleküller için Lewis yapılarında, dış atomların değerlik kabuklarını sekiz elektronla doldurduktan sonra kalan elektronlar vardır. Bu ek elektronlar merkezi atoma atanmalıdır.

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section 7.3: Lewis Symbols and Structures.