Oppimistavoite
- kuvaa vapaiden radikaalien poikkeamaa oktettisäännöstä
avainkohdat
- vaikka suurin osa järjestysluvun 20 alapuolella olevista atomeista muodostuvista yhdisteistä noudattaa oktettisääntöä, on monia esimerkkejä yhdisteistä, jotka eivät noudata.
- se, että molekyylissä on pariton määrä elektroneja, takaa, ettei se noudata oktettisääntöä, koska sääntö vaatii kahdeksan elektronia (tai kaksi vedylle) jokaisen atomin ympärille.
- yleisimmin tavattuja stabiileja lajeja, joilla on pariton määrä elektroneja, ovat typen oksidit, kuten typpioksidi (NO) ja typpidioksidi (NO2), jotka molemmat ovat vapaita radikaaleja eivätkä noudata oktettisääntöä.
termit
- free radicalAny molecule, ion, or atom with one or more unpared electrons. Niiden reaktiivisuus ja stabiilisuus vaihtelevat erittäin reaktiivisista, ohimenevinä (lyhytikäisinä) lajeina esiintyvistä metastabiileihin.
- metastabiili tai liittyy fysikaaliseen tai kemialliseen tilaan, joka on suhteellisen pitkäikäinen, mutta voi hajota alempaan energiatilaan häiriintyessään.
- oktettisäänteet menettävät, saavat tai jakavat elektroneja, jotta niillä on kahdeksan elektronin täysi valenssikuori. Vety on poikkeus, koska sillä voi olla valenssitasollaan korkeintaan kaksi elektronia.
vapaat radikaalit
jotkut alkuaineet, erityisesti typpi, voivat muodostaa yhdisteitä, jotka eivät noudata oktettisääntöä. Yksi luokka tällaisia yhdisteitä ovat ne, joilla on pariton määrä elektroneja. Koska oktettisääntö vaatii kahdeksan elektronia jokaisen atomin ympärille, molekyylin, jolla on pariton määrä elektroneja, on rikottava oktettisääntöä. Molekyylejä, joilla on parittomia elektroneja, kutsutaan vapaiksi radikaaleiksi.”Vaikka tyypillisesti erittäin epävakaa, ja siksi erittäin reaktiivinen, jotkut vapaat radikaalit näytteille vakautta päiviä, kuukausia tai jopa vuosia. Näiden viimeksi mainittujen yhdisteiden sanotaan olevan ’metastabiileja’, mikä tarkoittaa, että ne hajoavat tai reagoivat, jos niille annetaan riittävästi aikaa, mutta ovat kyllin stabiileja huomattavan pitkäksi ajaksi, päivistä jopa vuosiin, kun niihin kohdistuu vain pieniä häiriöitä.
esimerkit vapaiden radikaalien molekyyleistä
muistuttavat, että molekyylin
Lewis-rakenteen
valenssin
elektronien kokonaismäärän
kaikista yhteen sitoutuneista atomeista.
typpioksidin kaava on nro. Valenssielektronien kokonaismäärä on 5+6=11. Näin ollen riippumatta siitä, miten elektronit jakautuvat typpi-ja happiatomien välillä, typellä ei voi olla oktettia. Sillä on seitsemän elektronia olettaen, että happiatomi täyttää oktetin.
typpioksidi on sivutuote polttoreaktioissa, joita tapahtuu moottoreissa, kuten autojen moottoreissa ja fossiilisia polttoaineita käyttävissä voimalaitoksissa. Sitä syntyy myös luonnollisesti ukkosmyrskyjen aikana tapahtuvan salaman sähköpurkauksen aikana.
typpidioksidi on kemiallinen yhdiste, jonka kaava on NO2. Typpidioksidi ei taaskaan noudata oktettisääntöä yhden atominsa eli typen osalta. Valenssielektronien kokonaismäärä on 5+2(6)=17. Typellä on pysyvä radikaali luonne, koska sillä on pariton elektroni. Molekyylin kaksi happiatomia noudattavat oktettisääntöä.
typpidioksidi on typpihapon teollisen synteesin Välituote, jota tuotetaan vuosittain miljoonia tonneja. Tällä punaruskealla myrkyllisellä kaasulla on tunnusomainen terävä, pureva haju ja se on huomattava ilman epäpuhtaus.