Obiettivo di Apprendimento
- Descrivere la deviazione dalla regola dell’ottetto dai radicali liberi
Punti Chiave
- Mentre la maggior parte dei composti formati da atomi di sotto di numero atomico 20 seguire la regola dell’ottetto, ci sono molti esempi di composti che non.
- Avere un numero dispari di elettroni in una molecola garantisce che non segua la regola dell’ottetto, perché la regola richiede otto elettroni (o due per l’idrogeno) attorno a ciascun atomo.
- Le specie stabili più comunemente incontrate che esistono con un numero dispari di elettroni sono gli ossidi di azoto, come l’ossido nitrico (NO) e il biossido di azoto (NO2), entrambi radicali liberi e disobbediscono alla regola dell’ottetto.
Termini
- radice liberaqualsiasi molecola, ion o atomo con uno o più elettroni spaiati. Variano in reattività e stabilità da altamente reattivi, che si verificano come specie transitorie (di breve durata), a metastabili.
- Metastabile o appartenente a uno stato fisico o chimico che è relativamente longevo, ma può decadere in uno stato di energia inferiore quando perturbato.
- le regole degli ottetti perdono, guadagnano o condividono elettroni per avere un guscio di valenza completo di otto elettroni. L’idrogeno è un’eccezione perché può contenere un massimo di due elettroni nel suo livello di valenza.
Radicali liberi
Alcuni elementi, in particolare l’azoto, possono formare composti che non obbediscono alla regola dell’ottetto. Una classe di tali composti sono quelli che hanno un numero dispari di elettroni. Poiché la regola dell’ottetto richiede otto elettroni attorno a ciascun atomo, una molecola con un numero dispari di elettroni deve disobbedire alla regola dell’ottetto. Molecole con elettroni spaiati sono chiamati ‘ radicali liberi.”Mentre in genere altamente instabili, e quindi altamente reattivi, alcuni radicali liberi mostrano stabilità di giorni, mesi o addirittura anni. Si dice che questi ultimi composti siano “metastabili”, nel senso che si decomporranno o reagiranno se dato abbastanza tempo, ma sono abbastanza stabili per una notevole quantità di tempo, da giorni a addirittura anni, se sottoposti a disturbi solo minori.
Esempi di Molecole di Radicali Liberi
Ricordiamo che
Lewis structure
di una molecola deve rappresentare il numero totale di
stretching
elettroni
da tutti gli atomi che sono legati insieme.
L’ossido nitrico ha la formula NO. Il numero totale di elettroni di valenza è 5 + 6=11. Pertanto, indipendentemente dal modo in cui gli elettroni sono condivisi tra gli atomi di azoto e ossigeno, non c’è modo per l’azoto di avere un ottetto. Avrà sette elettroni, supponendo che l’atomo di ossigeno soddisfi l’ottetto.
L’ossido nitrico è un sottoprodotto delle reazioni di combustione che si verificano nei motori, come quelli nei motori di automobili e nelle centrali elettriche a combustibile fossile. Viene anche prodotto naturalmente durante la scarica elettrica dei fulmini durante i temporali.
Il biossido di azoto è il composto chimico con la formula NO2. Ancora una volta, il biossido di azoto non segue la regola dell’ottetto per uno dei suoi atomi, vale a dire l’azoto. Il numero totale di elettroni di valenza è 5 + 2 (6)=17. C’è carattere radicale persistente su azoto perché ha un elettrone spaiato. I due atomi di ossigeno in questa molecola seguono la regola dell’ottetto.
Il biossido di azoto è un intermedio nella sintesi industriale dell’acido nitrico, di cui vengono prodotti milioni di tonnellate ogni anno. Questo gas tossico bruno-rossastro ha un caratteristico odore acuto e pungente ed è un importante inquinante atmosferico.