八隅体规则

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八位组规则是一种化学经验法则,它反映了这样一种理论,即主族元素倾向于以这样一种方式键合,即每个原子在其价壳中有八个电子,使其具有与惰性气体相同的电子配置。 该规则特别适用于碳、氮、氧和卤素; 尽管更普遍地说,该规则适用于元素周期表的 s 区和 p 区。 其他元素存在其他规则,例如氢和氦的二重态规则,或过渡金属的 18 电子规则。 可以使用路易斯电子点图计算价电子,如右侧所示的二氧化碳。 ...

八隅体规则

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八位组规则是一种化学经验法则,它反映了这样一种理论,即主族元素倾向于以这样一种方式键合,即每个原子在其价壳中有八个电子,使其具有与惰性气体相同的电子配置。 该规则特别适用于碳、氮、氧和卤素; 尽管更普遍地说,该规则适用于元素周期表的 s 区和 p 区。 其他元素存在其他规则,例如和氦的二重态规则,或过渡金属的 18 电子规则。

可以使用路易斯电子点图计算价电子,如右侧所示的二氧化碳共价键中两个原子共享的电子被计算两次,每个原子计算一次。 在二氧化碳中,每个氧与中心碳共享四个电子,两个(以红色显示)来自氧气本身,两个(以黑色显示)来自碳。 所有这四个电子都被计算在碳八位组和氧八位组中,因此这两个原子都被认为遵守八位组规则。

示例:氯化钠 (NaCl)

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离子键在原子对之间很常见,其中一对是低电负性金属(例如钠),第二对是高电负性非金属(例如氯)。

氯原子在其第三层和外层电子壳层中有七个电子,xxx层和第二层电子层分别充满两个和八个电子。 氯的xxx电子亲和力(当氯获得电子形成 Cl− 时释放的能量)为每摩尔氯原子 349 kJ。 添加第二个电子以形成假设的 Cl2- 将需要能量,这种能量不能通过形成化学键来回收。 结果是氯通常会形成一种化合物,其中它的外壳中有八个电子(一个完整的八位位组),如 Cl−。

钠原子在其最外层电子壳中有一个电子,xxx层和第二层电子层分别充满两个和八个电子。 去除这个外层电子只需要xxx电离能,即每摩尔钠原子 +495.8 kJ,这是一个很小的能量。 相比之下,第二个电子位于更深的第二个电子层中,去除它所需的第二个电离能要大得多:每摩尔 +4562 kJ。 因此,在大多数情况下,钠会形成一种化合物,其中它失去了一个电子并具有一个完整的八个电子或八位电子的外壳。

将电子从钠原子转移到氯原子所需的能量(钠的xxx电离能与氯的电子亲和力之差)很小:+495.8 − 349 = +147 kJ mol−1。 该能量很容易被氯化钠的晶格能抵消:−783 kJ mol−1。 这样就完成了本例中八位字节规则的解释。

历史

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1864 年,英国化学家约翰纽兰兹根据物理性质将 62 种已知元素分为八组。

在19世纪后期,人们知道配位化合物(以前称为分子化合物)是由原子或分子以所涉及原子的化合价明显满足的方式结合形成的。 1893 年,阿尔弗雷德·维尔纳 (Alfred Werner) 表明与中心原子相关的原子或基团的数量(配位数)通常为 4 或 6; 已知最多为 8 的其他配位数,但频率较低。 1904 年,理查德·阿贝格 (Richard Abegg) 是xxx个将配位数概念扩展到化合价概念的人之一,他在其中将原子区分为电子供体或受体,从而导致与现代氧化态概念非常相似的正价态和负价态。 Abegg 指出,在他的模型下,元素的xxx正价和负价之间的差异通常为八。 1916 年,吉尔伯特·N·刘易斯 (Gilbert N. Lewis) 将这一见解称为阿贝格法则,并用它来帮助制定他的立方原子模型和八法则,开始区分价电子和价电子。 1919年,欧文·朗缪尔进一步提炼了这些概念,并将它们重新命名为立方八位位组原子和八位位组理论。 八位位组理论演变成现在所谓的八位位组规则。

八隅体规则

Walther Kossel 和 Gilbert N. Lewis 发现稀有气体在普通条件下没有参与化学反应的趋势。 在此观察的基础上,他们得出惰性气体原子是稳定的结论,并在此结论的基础上,他们于 1916 年提出了称为电子化合价理论的化合价理论:

在化学键的形成过程中,原子通过获得、失去或共享电子的方式结合在一起,从而获得最接近的惰性气体构型。

量子论中的解释

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原子的量子理论将八个电子解释为具有 s2p6 电子构型的封闭壳层。

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词条目录
  1. 八隅体规则
  2. 示例:氯化钠 (NaCl)
  3. 历史
  4. 量子论中的解释

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