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Oktettregel einfach erklärt
Die Oktettregel ist eine klassische Regel aus der Chemie und hat mit der Elektronenkonfiguration von Atomen zu tun. Chemiker*innen nutzen sie vor allem, um vorherzusagen, wie der Aufbau von Molekülen ist. Dank ihr kannst Du in vielen Fällen die Anordnung von kovalenten Bindungen innerhalb eines Moleküls abschätzen. Damit bildet sie Dir sogar beim Zeichnen von Strukturformeln Hilfestellung.
Mit der Elektronenkonfiguration eines Atoms ist die Verteilung der Elektronen in der Elektronenhülle gemeint. Bei einer kovalenten Bindung teilen sich zwei Atome die beiden Bindungselektronen untereinander, ohne dass eines davon die Elektronen vollständig zu sich zieht.
Oktettregel Definition
Die Oktettregel besagt, dass die Atome ab der zweiten Periode des Periodensystems eine Edelgaskonfiguration mit acht äußeren Elektronen (Valenzelektronen) anstreben. Daher wird sie auch Acht-Elektronen-Regel genannt und ist ein Spezialfall der Edelgasregel.
Diese Elektronen werden auch Valenzelektronen genannt, da sie für Bindungen (Valenzen) genutzt werden.
Die acht Außenelektronen stellen für Atome ab der zweiten Periode eine energetisch günstige Edelgaskonfiguration dar. Aus diesem Grund besteht für jedes dieser Atome der Zwang, die im Periodensystem am nächsten gelegene Edelgaskonfiguration zu erreichen. Die Oktettregel beschränkt sich allerdings nur auf die Hauptgruppenelemente ab der zweiten Periode. Jedes dieser Atome ist nach dem Orbitalmodell bestrebt, eine s2p6-Elektronenkonfiguration zu erreichen.
Das s steht hierbei für die Sigma-Orbitale der Atome der jeweiligen Periode. Nach dem Orbitalmodell kann ein Sigma-Orbital zwei Elektronen aufnehmen. Die Pi-Orbitale (gekennzeichnet mit p) können auch jeweils zwei Elektronen aufnehmen, allerdings gibt es insgesamt drei davon, sodass in Summe sechs Elektronen aufgenommen werden können. Insgesamt befinden sich also acht Valenzelektronen in der Elektronenhülle, was der Oktettregel entspricht.
Wenn Du mehr dazu wissen willst, wartet ein ausführliches StudySmarter Original zum Thema Orbitalmodell nur darauf, von Dir gelesen zu werden.
Oktettregel vs. Edelgasregel
Im Vergleich zur Oktettregel gilt die Edelgasregel als allgemeinere Gesetzmäßigkeit und besagt, dass Atome bestrebt sind, die besonders stabile Edelgaskonfiguration ihrer eigenen oder der vorherigen Periode zu erreichen.
Der Begriff Edelgaskonfiguration leitet sich von der letzten Hauptgruppe im Periodensystem, den Edelgasen, ab. Diese Elemente haben eine besonders stabile Elektronenkonfiguration, da sie eine "abgeschlossene" Elektronenschale haben.
Die Edelgaskonfiguration kann erreicht werden
- durch die vollständige Abgabe oder Aufnahme von Elektronen (Ionenbindung) oder
- durch die Teilung der Elektronen mit anderen Atomen durch kovalente Bindungen.
Für Metallbindungen gilt die Oktettregel übrigens nicht, da sich die Elektronen innerhalb von Metallen in einem sogenannten Elektronengas frei bewegen können.
Atome können also die Edelgasregel erfüllen und gleichzeitig die Oktettregel nicht erfüllen. Das ist beispielsweise beim Wasserstoff-Molekül (H2) und den leichten Kationen der zweiten Periode Li+ (Lithium-Ion), Be2+ (Beryllium-Ion), und B3+ (Bor-Ion) der Fall. Der Grund dafür ist, dass die Edelgaskonfiguration von Helium nur zwei Elektronen hat. Du kannst Dir an dieser Stelle einfach merken, dass für die erste Periode eine Art "Duettregel" gilt.
Neben der Edelgasregel und der Oktettregel gibt es auch noch die 18-Elektronen-Regel. Sie ist wie die Oktettregel ein Spezialfall der Edelgasregel und besagt, dass Komplexe mit 18 Valenzelektronen besonders stabil sind. Wenn Du mehr zur Komplexchemie lesen willst, schau Dir gern die entsprechende Erklärung dazu an.
Oktettregel Bedeutung
Nicht alle Atome existieren in der Natur als reine Elemente. In der Regel gehen sie mit anderen Elementen aus energetischen Gründen eine Bindung ein. Dieses Verlangen nach einem energetisch günstigen Zustand bildet die Grundlage der Oktettregel.
Oktettregel Beispiele
Eine der bekanntesten chemischen Verbindungen ist Wasser (H2O) mit zwei Wasserstoffatomen (H) und einem Sauerstoffatom (O). Warum aber ist dieses Molekül so stabil? Wasserstoff hat nur ein Elektron und dem Sauerstoff fehlen zwei, um die Elektronenkonfiguration von Neon zu erreichen. Wenn sich also zwei Wasserstoffatome mit einem Sauerstoffatom verbinden, haben alle drei Atome die Edelgaskonfiguration praktisch erfüllt – auch, wenn sie sich die Bindungselektronen teilen.
Ein weiteres Beispiel ist das Elementmolekül von Fluor (F2).
Auch Kohlenstoff (C) erfüllt bereits in seinen beiden elementaren Formen als Diamant und als Graphit die Oktettregel. Beim Zeichnen von organischen Verbindungen, kannst Du Dir an dieser Stelle schon einmal merken, dass Kohlenstoff aufgrund der Oktettregel in der Regel nur maximal vier Bindungen eingehen kann.
Ausnahmen der Oktettregel
Die Oktettregel gilt vor allem für stabile Verbindungen. Abseits davon gibt es allerdings auch einige Ausnahmen. Die Elemente Zinn und Blei befolgen beispielsweise nicht die Oktettregel, da sie auch Kationen in der zweiwertigen Oxidationsstufe mit einem einzelnen Elektronenpaar bilden.
Radikale
Radikale sind Atome, die mindestens ein ungepaartes Elektron in ihrer äußersten Schale besitzen. Dadurch haben sie meist weniger als acht Valenzelektronen und erfüllen somit die Kriterien der Oktettregel nicht.
Eine dieser Ausnahmen betrifft das Disauerstoffmolekül (O2), das auch als molekularer Sauerstoff bezeichnet wird. Zwar ist es möglich, eine Valenzstrichformel aufzustellen, die die Oktettregel erfüllt, allerdings hat das Sauerstoffmolekül laut Messungen nur ein bindendes Elektronenpaar und neben den beiden freien Elektronenpaaren jeweils ein freies Elektron pro Atom.
Außerdem reagiert das Disauerstoffmolekül mit den Alkalimetallen Kalium, Rubidium oder Caesium zum Hyperoxid-Ion O2-, das eine ungerade Anzahl an Elektronen besitzt und somit die Oktettregel verletzt.
Eine weitere Ausnahme der Oktettregel betrifft die Stickoxide Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2). Diese beiden Moleküle sind beständige Radikale und besitzen daher eine ungerade Anzahl an Valenzelektronen von sieben.
Instabile Zwischenprodukte
Bei einigen Reaktionen entstehen Zwischenprodukte, die instabil sind und sofort weiter reagieren. Solche nachgewiesenen Zwischenprodukte sind unter anderem das Chlorradikal, Carbokationen, Nitrene und Carbene. Auch auf diese Verbindungen kann die Oktettregel nicht angewandt werden. Aber wie Du siehst, sind sie auch nicht sonderlich stabil.
Oktettregel – Das Wichtigste
Oktettregel einfach erklärt: Die Oktettregel gilt für die Hauptgruppenelemente ab der zweiten Periode des Periodensystems.
Oktettregel Definition: Die Oktettregel besagt, dass Atome die Edelgaskonfiguration mit acht äußeren Elektronen anstreben.
Oktettregel Bedeutung: Atome gehen aus energetischen Gründen Bindungen ein, wobei die Oktettregel erfüllt wird.
Oktettregel Beispiele: Wichtige Beispiele von Molekülen, auf die die Oktettregel zutrifft, sind Wasser, das Elementmolekül von Fluor und der Kohlenstoff in seinen beiden natürlich vorkommenden Ausführungen als Diamant und Graphit.
Nachweise
- C. E. Mortimer et al. (2015). Chemie: Das Basiswissen der Chemie.
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