เราอธิบายว่ากฎออกเตตคืออะไรในวิชาเคมี ใครคือผู้สร้าง ตัวอย่าง และข้อยกเว้น โครงสร้างลูอิสเช่นกัน
กฎออกเตตคืออะไร?
ใน เคมีเรียกว่า กฎออกเตต หรือ ทฤษฎีออคเต็ต เพื่ออธิบายวิธีที่อะตอมของ องค์ประกอบทางเคมี มันรวมกัน
ทฤษฎีนี้ประกาศในปี 1917 โดยนักฟิสิกส์เคมีชาวอเมริกัน Gilbert N. Lewis (1875-1946) และอธิบายว่า อะตอม ขององค์ประกอบต่าง ๆ มักจะรักษาการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ที่เสถียรโดยระบุตำแหน่งแปด อิเล็กตรอน ในระดับพลังงานสุดท้ายของคุณ
กฎออกเตตระบุว่าไอออนขององค์ประกอบทางเคมีต่างๆ ที่พบในตารางธาตุมักจะทำให้ระดับพลังงานสุดท้ายสมบูรณ์ด้วยอิเล็กตรอน 8 ตัว ด้วยเหตุนี้ โมเลกุล สามารถได้รับความมั่นคงคล้ายกับของ ก๊าซมีตระกูล (ตั้งอยู่ที่ด้านขวาสุดของ ตารางธาตุ) ซึ่งโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ (ที่มีระดับพลังงานเต็มขั้นสุดท้าย) ทำให้มีความเสถียรมาก กล่าวคือไม่มีปฏิกิริยามากนัก
ดังนั้น ธาตุที่มีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูง (เช่น ฮาโลเจนและแอมโฟเจน กล่าวคือ ธาตุจากกลุ่มที่ 16 ของตาราง) มักจะ "ได้รับ" อิเล็กตรอนถึงออคเต็ต ในขณะที่ธาตุที่มีอิเล็กโตรเนกาติวีตีต่ำ (เช่น อัลคาไลน์หรืออัลคาไลน์เอิร์ธ) มีแนวโน้มที่จะ "สูญเสีย" อิเล็กตรอนไปถึงออคเต็ต
กฎนี้อธิบายวิธีหนึ่งที่อะตอมสร้างพันธะ และพฤติกรรมและคุณสมบัติทางเคมีของโมเลกุลที่ได้จะขึ้นอยู่กับลักษณะของพวกมัน ดังนั้น กฎออกเตตจึงเป็นหลักการที่นำไปใช้ได้จริงเพื่อทำนายพฤติกรรมของหลายๆ คน สารแม้ว่าจะนำเสนอข้อยกเว้นที่แตกต่างกันก็ตาม
ตัวอย่างของกฎออกเตต
พิจารณาโมเลกุล CO2 ที่มีอะตอม วาเลนซ์ ของ 4 (คาร์บอน) และ 2 (ออกซิเจน) เชื่อมโดย การเชื่อมโยงทางเคมี สองเท่า. (สิ่งสำคัญคือต้องชี้แจงว่าเวเลนซ์คืออิเล็กตรอนที่องค์ประกอบทางเคมีต้องยอมแพ้หรือยอมรับเพื่อให้ได้ระดับพลังงานสุดท้ายจึงจะสมบูรณ์ ความจุเคมีไม่ควรสับสนกับเวเลนซ์อิเล็กตรอนเนื่องจากตัวหลังเป็นอิเล็กตรอนที่ตั้งอยู่ ในระดับพลังงานสุดท้าย)
โมเลกุลนี้มีความเสถียรหากแต่ละอะตอมมีอิเล็กตรอนทั้งหมด 8 ตัวที่ระดับพลังงานสุดท้ายจนถึงอ็อกเต็ตที่เสถียร ซึ่งเติมเต็มด้วยช่องอิเล็กตรอน 2 ตัวระหว่างอะตอมของคาร์บอนและออกซิเจน:
- คาร์บอนแบ่งอิเล็กตรอนสองตัวกับออกซิเจนแต่ละตัว เพิ่มอิเล็กตรอนที่ระดับพลังงานสุดท้ายของออกซิเจนแต่ละตัวจาก 6 เป็น 8
- ในเวลาเดียวกัน ออกซิเจนแต่ละชนิดใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 2 ตัวกับคาร์บอน เพิ่มอิเล็กตรอนจาก 4 เป็น 8 ในระดับพลังงานสุดท้ายของคาร์บอน
อีกวิธีหนึ่งในการดูก็คือจำนวนอิเล็กตรอนที่ถ่ายโอนและรับต้องเป็นแปดเสมอ
นั่นคือกรณีของโมเลกุลที่เสถียรอื่นๆ เช่น โซเดียมคลอไรด์ (NaCl)โซเดียมมีส่วนทำให้อิเลคตรอนเดี่ยว (วาเลนซ์ 1) เป็นคลอรีน (เวเลนซ์ 7) เพื่อทำให้ออคเต็ตสมบูรณ์ ดังนั้นเราจึงมี Na1 + Cl1- (นั่นคือโซเดียมให้อิเล็กตรอนและได้รับประจุบวกและคลอรีนก็รับอิเล็กตรอนและมีประจุลบ)
ข้อยกเว้นกฎออกเตต
กฎออกเตตมีข้อยกเว้นหลายประการ กล่าวคือ สารประกอบที่มีเสถียรภาพโดยไม่ถูกควบคุมโดยออคเต็ตอิเล็กตรอน อะตอมเช่น ฟอสฟอรัส (P), กำมะถัน (S), ซีลีเนียม (Se), ซิลิกอน (Si) หรือฮีเลียม (He) สามารถรองรับอิเล็กตรอนได้มากกว่าที่แนะนำโดย Lewis (ไฮเปอร์วาเลนซ์)
ในทางตรงกันข้าม ไฮโดรเจน (H) ซึ่งมีอิเล็กตรอนตัวเดียวในวงโคจรของอะตอมเดี่ยว (บริเวณของอวกาศที่มีแนวโน้มว่าจะพบอิเล็กตรอนมากที่สุดรอบนิวเคลียสของอะตอม) สามารถรับอิเล็กตรอนได้ถึง 2 ตัวในพันธะเคมี ข้อยกเว้นอื่น ๆ ได้แก่ เบริลเลียม (Be) ซึ่งได้รับความเสถียรด้วยอิเล็กตรอนเพียงสี่ตัวหรือโบรอน (B) ซึ่งทำได้ด้วยหกตัว
กฎออคเต็ตและโครงสร้างของลูอิส
ผลงานสำคัญอีกอย่างหนึ่งของ Lewis ในด้านเคมีคือวิธีการแสดงพันธะอะตอมที่มีชื่อเสียง ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อ "โครงสร้างลูอิส" หรือ "สูตรของลูอิส"
ประกอบด้วยการวางจุดหรือขีดคั่นเพื่อแสดงอิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันในโมเลกุลและอิเล็กตรอนที่เป็นอิสระในแต่ละอะตอม
การแสดงกราฟิกสองมิติประเภทนี้ช่วยให้ทราบความจุของอะตอมที่มีปฏิสัมพันธ์กับผู้อื่นในa สารประกอบ และไม่ว่าจะเป็นพันธะเดี่ยว พันธะคู่ หรือพันธะสาม ซึ่งทั้งหมดนี้จะส่งผลต่อเรขาคณิตของโมเลกุล
ในการเป็นตัวแทนของโมเลกุลในลักษณะนี้ เราจำเป็นต้องเลือกอะตอมกลาง ซึ่งจะถูกล้อมรอบด้วยโมเลกุลอื่นๆ (เรียกว่าขั้ว) เพื่อสร้างพันธะจนกว่าจะถึงเวเลนซ์ของผู้ที่เกี่ยวข้องทั้งหมด แบบแรกมักจะมีค่าอิเลคโตรเนกาติเอตน้อยที่สุดและแบบหลังจะมีค่าอิเล็กโตรเนกาทีฟมากที่สุด
ตัวอย่างเช่น การแทนค่าของ น้ำ (H2O) แสดงอิเล็กตรอนอิสระที่อะตอมออกซิเจนมี นอกจากนี้ คุณสามารถเห็นภาพพันธะง่าย ๆ ระหว่างอะตอมออกซิเจนและอะตอมไฮโดรเจน (อิเล็กตรอนที่เป็นของอะตอมออกซิเจนจะแสดงเป็นสีแดงและอะตอมของไฮโดรเจนเป็นสีดำ ). นอกจากนี้ ยังมีการแสดงโมเลกุลอะเซทิลีน (C2H2) ซึ่งคุณสามารถเห็นภาพพันธะสามระหว่างอะตอมของคาร์บอนสองอะตอมและพันธะเดี่ยวระหว่างอะตอมของคาร์บอนแต่ละอะตอมและอะตอมของไฮโดรเจน (อิเล็กตรอนที่เป็นของอะตอมของคาร์บอนจะแสดงเป็นสีแดงและของ อะตอมไฮโดรเจนสีดำ)