tanulási cél
- írja le az oktett szabálytól való eltérést szabad gyökökkel
főbb pontok
- míg a 20-as atomszám alatti atomokból képződött vegyületek többsége az oktettszabályt követi, sok példa van olyan vegyületekre, amelyek nem.
- ha páratlan számú elektron van egy molekulában, az garantálja, hogy nem követi az oktettszabályt, mert a szabály minden atom körül nyolc elektront (vagy kettőt hidrogénhez) igényel.
- a leggyakrabban előforduló stabil fajok, amelyek páratlan számú elektronnal rendelkeznek, a nitrogén-oxidok, mint például a nitrogén-oxid (NO) és a nitrogén-dioxid (NO2), mindkettő szabad gyökök, és nem engedelmeskednek az oktettszabálynak.
feltételek
- szabad gyökösbármely molekula, ion vagy atom egy vagy több párosítatlan elektronnal. Reaktivitásuk és stabilitásuk a nagyon reaktív, átmeneti (rövid életű) fajoktól a metastabilig változik.
- metastabilof vagy olyan fizikai vagy kémiai állapotra vonatkozik, amely viszonylag hosszú élettartamú, de zavart állapotban alacsonyabb energiájú állapotba bomolhat.
- oktett szabályatomok elveszítik, nyerik vagy megosztják az elektronokat annak érdekében, hogy teljes vegyértékhéj legyen nyolc elektronból. A hidrogén kivétel, mert legfeljebb két elektront képes tartani vegyértékszintjében.
szabad gyökök
egyes elemek, nevezetesen a nitrogén, olyan vegyületeket képezhetnek, amelyek nem engedelmeskednek az oktettszabálynak. Az ilyen vegyületek egyik osztálya azok, amelyeknek páratlan számú elektronja van. Mivel az oktettszabály nyolc elektront igényel minden atom körül, egy páratlan számú elektronmal rendelkező molekulának nem kell betartania az oktettszabályt. A párosítatlan elektronokkal rendelkező molekulákat szabad gyököknek nevezzük. Míg jellemzően nagyon instabil, és ezért nagyon reaktív, néhány szabad gyököt mutatnak stabilitását napok, hónapok, vagy akár évek. Ez utóbbi vegyületekről azt mondják, hogy ‘metastabilak’, Vagyis bomlanak vagy reagálnak, ha elegendő időt kapnak, de elég stabilak jelentős ideig, napoktól akár évekig is, ha csak kisebb zavaroknak vannak kitéve.
példák a
szabadgyök molekulákra emlékeztetünk arra, hogy a
Lewis szerkezet
egy molekula összes
vegyérték
elektronok
az összes összekapcsolt atomból.
a nitrogén-monoxid képlete nem. A vegyérték elektronok teljes száma 5 + 6=11. Ezért, függetlenül attól, hogy az elektronok hogyan oszlanak meg a nitrogén és az oxigén atomok között, nincs mód arra, hogy a nitrogénnek oktettje legyen. Hét elektronja lesz, feltételezve, hogy az oxigénatom kielégíti az oktettet.
a nitrogén-monoxid a motorokban, például az autómotorokban és a fosszilis tüzelőanyaggal működő erőművekben előforduló égési reakciók mellékterméke. Természetesen a villámlás elektromos kisülése során is keletkezik zivatarok során.
a nitrogén-dioxid az NO2 képletű kémiai vegyület. A nitrogén-dioxid ismét nem követi az egyik atomja, nevezetesen a nitrogén oktettszabályát. A vegyérték elektronok teljes száma 5+2 (6)=17. A nitrogénnek tartós radikális jellege van, mert párosítatlan elektronja van. A molekula két oxigénatomja az oktettszabályt követi.
a nitrogén-dioxid közbenső termék a salétromsav ipari szintézisében, amelyből évente több millió tonna keletkezik. Ennek a vörösesbarna mérgező gáznak jellegzetes éles, csípős szaga van, és kiemelkedő légszennyező anyag.