Oktetno pravilo

**Oktetno pravilo** ili **pravilo okteta**  je  hemijsko osnovno pravilo koje odražava činjenicu da su  atomi glavne grupe elemenata skloni kombinacijama u kojima svaki ima po osam elektrona  u svojoj  valencijskoj ljusci, dajući mu istu elektronsku konfiguraciju koju ima  plemeniti plin. Ovo pravilo se posebno odnosi na ugljik, azot, kisik i halogene, ali i na metale kao što su natrij ili magnezij.

Valentni elektroni mogu se  proračunati koristeći Lewisov dijagram elektronskih tačaka,  kao što je prikazano na desnoj strani za ugljendioksid. Zajednički elektroni dva atoma u kovalentnoj vezi broje se dva puta, po jednom za svaki atom. U ugljendioksidu,  svaki kisik ima  četiri  zajednička elektrona sa centralnim ugljikom, dva (prikazana crveno) iz samog kisika i dva (prikazana crno) ugljika. Sva četiri od tih elektrona se računaju u oba  skeleta: ugljikovom oktetu i  oktetu kisika.

## Primjer: [[natrijum hlorid]]
Između parova atoma  uobičajena je jonska veza, gdje je jedan od parnjaka metal niske elektronegativnosti (kao natrij)  a drugi nemetal visoke elektronegativnosti (kao hlor).

Atom  hlora, u vanjsko elektronskoj  ljusci ima sedam elektrona, prva i druga ljuska se pune sa dva, odnosno osam elektrona. Prvi elektronski afinitet hlora (oslobađanje energije kada hlor dobija elektrona) je + 328,8&nbsp;kJ po molu atoma hlora. Dodavanje drugog elektrona na hlor zahtijeva energiju,  koja se ne može povratiti  formiranjem hemijske veze. Rezultat je da  hlor  vrlo često gradi  spoj u kojem ima osam elektrona u svojoj vanjskoj ljusci (kompletan oktet).

Natrijev atom ima jedan elektron u najudaljenijoj elektronskoj ljusci, prva i druga ljuska ponovo se  pune  sa  dva, odnosno osam elektrona. Da bi se uklonio ovaj vanjski elektron potrebna je  samo prva energija ionizacije, što iznosi + 495,8 &nbsp;kJ po molu natrijevog atoma, što je mala količine energije. Nasuprot tome, drugi elektron se nalazi u dubljoj  drugoj elektronskoj ljusci, pa je potrebna druga energija ionizacije za njegovo uklanjanje, koja  je mnogo veća: + 4,562,4 &nbsp;kJ po molu. Tako će natrij, u većini slučajeva, formirati  spoj u kojem je izgubio jedan elektron i imati punu spoljnu ljusku od osam elektrona ili oktet.

Energija potrebne za prijenos elektrona iz atoma natrija na atom hlora  (razlika od 1. energije ionizacije natrija i elektronskog afiniteta hlora) je mala: 495,8-328,8 = + 167 &nbsp;kJ mol−1. Ova energija  lahko nadoknadi rešetka energije natrij-hlorida: –787,3 &nbsp;kJ mol−1. Ovim se završava objašnjenje pravilo okteta u ovom slučaju.

## Historija
U kasnpm 19. stoljeću bilo je poznato da se koordinacijski spojevi  (ranije zvani  “molekularni spojevi”) formiraju  kombinacijom atoma ili  molekula  na takav način da se valence atoma  zadovoljavaju odvojeno.

U 1893., Alfred Werner pokazao je da je broj atoma ili grupa vezan za centralni atom (“koordinacijski broj”) koji je često 4- ili 6-valentan; ostali  poznati koordinacijski brojevi su maksimalno do 8, ali sdu rjeđi.

U 1904.  Richard Abegg bio je jedan od prvih koji je proširio koncept  koordinacijskog  broja na koncept valencije  u kojoem je razlikovao atome kao  donore ili akceptore  elektrona,  vodeći ka pozitivnom i negativnom stanju valencije, što se izvrsno uklapa u  moderni koncept oksidacijskog stanja. Abegg je zabilježio  da  razlike između maksimuma pozitivne i negativne valencije elementa po njegovom modelu najčešće iznose osam. Gilbert N. Lewis označava kao  Abeggovo pravilo i koristi ga da pomogne formulaciji svog modela kockasti atom  i "pravila osam", koji su počeli da prave razliku između valencije i valencije elektrona.

Godine 1919. Irving Langmuir redefinirao je ove koncepte i preimenovao u "atom kockastog okteta" i "oktetna teorija". "Oktetna  teorija" razvila se u ono što je danas poznato kao *oktetno pravilo*.

## Obješnjenje u kvantnoj teoriji
Kvantna teorija atoma objašnjava osam elektrona kao zatvorene ljuske sa S2 p6 elektronskih konfiguracija. Konfiguracija zatvorene ljuske je ona u kojoj su  niži nivoi energije  puni a viši nivoi  prazni. Naprimjer, atom neona kao osnovno stanje ima punu  ljusku (2s2 i thinsp;2p6) i praznu  ljusku. Prema pravilu okteta, atomi neposredno prije i poslije neona u periodnom sistemu (tj. C, N, O, F, Na, Mg i Al), imaju tendenciju da postignu sličnu konfiguraciju putem dobijanja, gubljenja  ili zajedništva elektrona.

Atom argona ima analognu konfiguraciju   3s2&thinsp;3p6. Također je prazna nivou  3d, ali je na znatno većem energetskom od  3s i 3p (što nije slično atomu vodika), tako da se 3s2&thinsp;3p6  i dalje smatra zatvorenom ljuskom za hemijske svrhe. Atomi neposredno prije i nakon argona imaju tendenciju da postigne ovu konfiguraciju u spojevima. Postoje, međutim, neke hipervalentne molekule u kojima 3D nivo može imati ulogu u vezanja, iako je to kontroverzno (vidi dolje).

Helij, prema kvantnoj teoriji,  nema  nivo 1p, tako da je  1s2 zatvorena ljuska BEZ p eleKtrona. Atomi prije i poslije  helija (H i Li)  slijede duetno pravilo, težeći da imaju istu  konfiguraciju: 1s2 kao helij.

## Izuzeci
* Nekompletna ljuska valence:
** Sedam vrsta  elektrona su  slobodni radikali  sa neuparenim elektronima. Naprimjer, metil-radikal (CH3) ima jedan neupareni elektron u neveznoj orbitali na atomu ugljika, a bez elektrona suprotnog  spina u istoj orbitali. Drugi primjer je hlorni radikal  koji nastaje od  CFCs, poznatog po štetnom  ozonskom omotaču.
** Šest vrsta elektrona su vrlo reaktivni i kratkog daha. Primjer su karbeni, koji imaju dva nezajednička  valentna elektrona na istom atomu ugljika u tripletnoj  ili jednostrukom stanju. Drugi primjer je BH3, koji dimerizira u diborat (B2H6) da se postigne stabilnost.
* Ostala pravila:
** **Duetno pravilo** prve ljuske — plemeniti plin helij ima dva elektrona i vanjskoj ljusci, kojja je veoma stabilna. (Pošto ne postoji 1*p* podljuska, 1 *s*slijedi odmah iza 2*s* i na taj način ljuska 1 može imati najviše  2 valentna elektrona). Vodiku je potreban samo jedan dodatni elektron  za postizanje stabilne konfiguraciju, a litij treba izgubiti jedan.
** Za prelazne metale, neke klase molekula imaju sklonost da se ponašaju po  18-elektronskom pravilu kojem odgovara korištenje valencni ljuski *s*, *p* and *d*, a  orbitale se formiraju vezanjem i nevezujućih orbitala. Međutim, noviji teorijski modeli podržavaju varijantu  **duodektetnog pravila** (12 elektrona) koristeći uglavnom *d* i *s* valentne orbitale. Izuzimanje  *p* orbitala za  atome prelaznih metala analogno je  isključivanju  *d* orbitala za hipervalentne molekule glavne grupe atoma.

## Troelektronske veze

Neki stabilni molekulski radikali (npr. dušik-oksid, NO) dobija konfiguraciju okteta putem troelektronske veze koja doprinosi jednim zajedničkim i jednim nedeljenoim elektronom u oktetu svakog od vezanih atoma. U  NO, oktet na svakom atomu se kompletira sa četiri elektrona od dvije dvoelektronske veze, plus usamljeni par nevežućeg elektrona samo na tom atomu. Veza reda  2,5, od  svake dvoelektronske veze  računa se kao jedna veza, dok se troelektronska veza  ima  samo jedan zajednički elektron i stoga odgovara poluvezi.
.
Molekulski kisik ponekad predstavljeni kao da se ponaša po pravilu okteta s dvostrukom vezom (O=O) sadrži dva para zajedničkih elektrona. Međutim, osnovno stanje ove molekule je paramagnetno, što ukazuje na prisustvo nesparenih elektrona. Pauling je predložio da  ova molekula zapravo sadrži dvije troelektronske veze  i jednu normalnu kovalentnu (dvoelektronsku) vezu. Okteta na svakom atomu onda se sastoji od dva elektrona iz svake troelektronske veze, plus dva elektrona iz kovalentne veze, plus jedan usamljeni par nevežućih elektrona

## Hipervalentne molekule

Elementi glavne grupe u trećem i kasnijim redovima periodnog sistema mogu formirati hiperkoordinatne ili hipervalentne molekule u kojima je centralni atom glavni grupe vezan za više od četiri atoma, kao što je  kod fosfor-pentahlorida, PCl5 i  sumpor-heksafluorida, SF6. Naprimjer,  kod PCl5, ako je, pretpostavimo,  pet prava  kovalentna veza u kojoj su pet odvojenih  elektronskih parova zajednički, tada fosfor može biti okružen 10 valentni elektronima u „opovrgavanju“ oktetnog pravila. U ranoj fazi razvoja kvantne mehanike, Pauling predložio je da trećeredni atomi mogu formirati pet  veza upotrebom jednes, tri p i jedne  d orbitale ili šest veza preko s, tri p i dvije d orbitale. Za formiranje pet veza, jedna s, tri p i jedna  d orbitala  kombiniraju se  za nastanak  pet  sp3d hibridnih orbitala, od kojih je svaka ima zajednički par electrona sa halogenim atomom, za ukupno 10 zajedničkih  elektrona, dva više nego što predviđa oktetno pravilo. Sličnost sa formiranjem  šest veza, sa šest sp3d2 hibridnih orbitala formira šest veza sa 12 zajedničkih elektrona. U ovom modelu dostupnost praznih d orbitala se koristi za objašnjenje  činjenice da  članovi trećeg reda atoma, kao što su fosfor i sumpor mogu formirati više od četiri kovalentne veze, dok su oni  u drugom redu atoma, kao što su  dušik i kisik strogo ograničeni pravilom okteta.
Međutim, drugi modeli opisuju vezanje koristeći samo e i p orbitale, suglasno  sa pravilom okteta. Valentne veze  u opisu PF5 koriste rezonancu između različitih PF4+F − struktura, tako da je svaki F  vezana kovalentnom vezom u četiri strukture i ionske oveze  u jednoj strukturi. Svaki rezonancna struktura na P ima po osam valentnih elektrona.  Opis teorije molekulskih orbitala podrazumijeva da je   najviša zauzeta molekulska orbitala nevežuća orbitala koja je  localizirana na  pet atoma fluora, uz četiri zauzete vezne orbitale, tako da ponovo postoji samo  osam valentnih elektrona fosforu. Ispravnost pravila okteta za  hipervalentne molekule dalje podržava i  ''ab initio'' proračun molekulskih orbitala (od početka), koji pokazuje da  je učešće d funkcija u  vežućim orbitalama malo.

## Povezano
* Lewisove strukture
* Brojanje elektrona
* 18-elektronsko pravilo

## Reference

## Vanjske veze