Back to chapter

9.2:

Lewis-symbolen en de Octetregel

JoVE Core
Química
É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo.  Faça login ou comece sua avaliação gratuita.
JoVE Core Química
Lewis Symbols and the Octet Rule

Idiomas

COMPARTILHAR

Chemische binding omvat het delen of overdragen van valentie-elektronen tussen twee of meer atomen, wat leidt tot het verlagen van potentiële energie een factor die bijdraagt aan de vorming van bindingen. Het proces van bindingsvorming met valentie-elektronen wordt verklaard door het Lewis-model. In het Lewis-model wordt elk valentie-elektron van een atoom uit het s-of p-blok gesymboliseerd als een punt rond de afkorting van het element, een Lewis-symbool genoemd.Zuurstof heeft bijvoorbeeld de elektronenconfiguratie van 1s2, 2s2, 2p4 en dus zes valentie-elektronen. De eerste vier punten zijn aan elke kant van het zuurstofsymbool geplaatst, één punt in elke richting. De overige twee valentie-elektronen worden aan twee andere kanten rond het atoom geplaatst.Elke zijde is equivalent en kan maximaal twee elektronen opnemen. Het aantal ongepaarde punten staat voor het aantal bindingen dat elk atoom van dat element kan vormen. Elementen van de laatste groep, zoals neon, zijn edelgassen en nemen niet gemakkelijk deel aan chemische binding.Edelgassen hebben hoge ionisatie-energieën en zijn zeer stabiel gezien hun elektronenconfiguratie van een volledige buitenste schil. Het Lewis-symbool voor neon heeft acht punten, twee punten aan elke kant, die de gevulde elektronenconfiguratie voorstellen;met andere woorden, een octet. De octetregel stelt dat een atoom de neiging heeft elektronen te verliezen, te winnen of te delen in de vorm van bindingen totdat een stabiele elektronenconfiguratie, een octet, is bereikt.Denk aan kooldioxide. Koolstof heeft vier ongepaarde elektronen en zuurstof heeft er twee. Het aantal ongepaarde elektronen vertegenwoordigt het aantal elektronen dat nodig is om een octet te bereiken.Daarom deelt koolstof twee elektronen met de ene zuurstof en de andere twee elektronen met de andere zuurstof, zodat elk atoom een octet kan bereiken. Waterstof en helium vormen een uitzondering op de octetregel, aangezien ze slechts één s-orbitaal hebben die slechts 2 elektronen kan bevatten;dus waterstof of helium zouden een duet vormen.

9.2:

Lewis-symbolen en de Octetregel

Chemical bonds are complex interactions between two or more atoms or ions, which reduce the potential energy of the molecule. Gilbert N. Lewis developed a model called the Lewis model that simplified the depiction of chemical bond formation and provided straightforward explanations for the chemical bonds seen in most common compounds.  

Lewis Model

The Lewis model depicts chemical bond formation by the sharing or transfer of valence electrons, which helps to attain a stable electron configuration. An ionic bond is formed when electrons are transferred between a metal and a nonmetal, whereas a covalent bond is formed when electrons are shared between two nonmetals.

The Lewis model is solely used to describe bond formations without taking into account the energy changes associated with the attractions and repulsions between electrons and nuclei on neighboring atoms. While these interactions are central to chemical bonding, the exact determination of the values is complex. Instead, Lewis designed special drawings to depict chemical bonds using valence electrons, called Lewis symbols. 

Lewis Symbols

Lewis symbols describe valence electron configurations of atoms and monatomic ions. A Lewis symbol consists of an elemental symbol surrounded by one dot for each of its valence electrons. For example, sodium has one valence electron; so one dot is drawn around the symbol Na. 

Eq1

For main group elements, the number of valence electrons is indicated by a lettered group number in the periodic table. For example, lithium (Li) belongs to group IA and has one electron; beryllium (Be) is a group IIA element and has two valence electrons. 

There are exceptions to the Lewis model. In helium, the number valence electron is not the same as the group number. The transition metals, lanthanides, and actinides have incompletely filled inner shells; hence they cannot be written in simple Lewis dot symbols. 

The Octet Rule

The halogen molecules (F2, Br2, I2, and At2) form bonds like those in the chlorine molecule: one single bond between atoms and three lone pairs of electrons per atom. This allows each halogen atom to have a noble gas electron configuration. The tendency of s– or p-block atoms to form enough bonds to obtain eight valence electrons is known as the octet rule. The octet rule predicts the combinations of atoms that will have lower potential energy when they bond together.

The number of bonds that an atom can form can often be predicted from the number of electrons needed to reach an octet (eight valence electrons); this is especially true of the nonmetals of the second period of the periodic table (C, N, O, and F). 

  • Group 14 elements have four electrons in their outermost shell and therefore require four more electrons to reach an octet. These four electrons can be gained by forming four covalent bonds, like carbon in CH4 (methane) and silicon in SiH4 (silane). 
  • Group 15 elements such as nitrogen have five valence electrons in the atomic Lewis symbol: one lone pair and three unpaired electrons. These atoms form three covalent bonds, as in NH3 (ammonia). 
  • Group 16 elements such as oxygen and other atoms obtain an octet by forming two covalent bonds – like bonding with two hydrogen atoms in H2O (water).

There are exceptions to the octet rule. Because hydrogen only needs two electrons to fill its valence shell, it is an exception to the octet rule. In this case, hydrogen is said to have reached a duet. The transition elements and inner transition elements also do not follow the octet rule.

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Chapter 7.3: Lewis Symbols and Structures.