espansione dell'ottetto

Buongiorno, ho un dubbio riguardo il fenomeno dell'espansione dell'ottetto. Io come faccio a capire quando un atomo può espandere l'ottetto?

Considerando l'enorme varietà nelle proprietà degli elementi e dei composti nel sistema periodico, è chiedere molto di aspettarsi che una regola così semplice come la teoria dell'ottetto di Lewis sia in grado di predire tutte le formule o spiegare tutte le strutture molecolari che coinvolgono legami covalenti. La teoria di Lewis si concentra sulle somiglianze con gli ottetti di valenza dei gas nobili ns²np⁶. Perciò è più efficace nello spiegare le formule dei composti degli elementi rappresentativi, i cui elettroni rappresentativi sono elettroni s e p. La regola dell'ottetto è molto meno utile nel trattare i composti degli elementi di transizione o elementi di transizione interni, la maggior parte dei quali coinvolte un po' di partecipazione degli orbitali d o f nel legame.

Anche tra gli elementi rappresentativi ci sono alcune eccezioni alla teoria di Lewis. Queste rientrano principalmente in tre categorie:

* Alcune molecole stabili semplicemente non hanno abbastanza elettroni per realizzare gli ottetti intorno a tutti gli atomi. Ciò accade solitamente nei composti che contengono Be o B.

* Gli elementi nel terzo periodo e successivi possono ospitare più di un ottetto di elettroni. Sebbene elementi come Si, P, S, Cl, Br, e I obbediscano alla regola dell'ottetto in molti casi, in altre circostanze formano più legami di quanto la regola permetta.

* Radicali liberi

Prendiamo in esame il caso che ti interessa.

Esempi di molecole con più di un ottetto di elettroni sono il pentafluoruro di fosforo (PF₅) e l'esafluoruro di zolfo (SF₆). Il pentafluoruro di fosforo è un gas a temperatura ambiente. È costituito da molecole PF₅ in cui ogni atomo di fluoro è legato all'atomo di fosforo. Poiché ogni legame corrisponde ad una coppia condivisa di elettroni, l'atomo di P è collegato a due atomi di F equidistanti sotto di esso e a tre atomi di F equidistanti sopra di esso. Il diagramma a puntini mostra che P ha un totale di dieci elettroni sulla sua valenza.

Invece di un ottetto l'atomo di fosforo ha 10 elettroni nel suo guscio di valenza. L'esafluoruro di zolfo (anche un gas) è costituito da molecole SF₆. Nella sua struttura,

L'atomo di zolfo è legato a sei atomo di fluoro che sono equidistanti l'uno dall'altro. Il diagramma a puntini mostra che lo zolfo ha 12 elettroni nel suo guscio di valenza. Qui l'atomo di zolfo ha sei coppie di elettroni nel suo guscio di valenza.

Un atomo come il fosforo o lo zolfo che ha più di un ottetto si dice che ha espanso il suo guscio di valenza. Questo può verificarsi solo quando il guscio di valenza ha abbastanza orbitali per ospitare gli elettroni extra. Per esempio, nel caso del fosforo, il guscio di valenza ha un numero quantico principale n = 3. Un ottetto sarebbe 3s²3p⁶. Tuttavia, il sottolivello 3d è anche disponibile, e alcuni degli orbitali 3d possono anche essere coinvolti nel legame. Questo permette alla coppia extra di elettroni di occupare il guscio di valenza (n = 3) di fosforo in PF₅.

L'espansione del guscio di valenza è impossibile per un atomo nel secondo periodo perché non esiste un orbitale 2d. Il guscio di valenza (n = 2) dell'azoto, per esempio, è costituito dai soli sottlivelli 2s e 2p. Così l'azoto può formare NF₃ (in cui l'azoto ha un ottetto) ma non NF₅. Il fosforo, d'altra parte, forma sia PF₃ che PF₅, quest'ultimo comporta l'espansione del guscio di valenza per includere parte del sottolivello 3d.