Oktettregel
Die Oktettregel gehört zu den wichtigen Regeln in der Chemie. Wie die Oktettregel lautet und welche Beispiele es gibt, erfährst du hier oder im Video .
Was ist die Oktettregel?
Die Oktettregel ist eine spezielle Form der Edelgasregel und besagt, dass Atome eine Valenzelektronenanzahl von 8 anstreben. Das führt dazu, dass die Atome Moleküle oder Ionen bilden. Dabei wird die Edelgaskonfiguration erreicht, die ein energetisch stabiler Zustand ist. Du nennst die Oktettregel auch Acht Elektronen Regel.
In den meisten Fällen gilt sie nur für die Hauptgruppenelemente ab der zweiten Periode. So erreichen zum Beispiel die Elemente Kohlenstoff, Stickstoff, Natrium und Aluminium in den meisten ihrer Verbindungen die Elektronenkonfiguration des Edelgases Neon (Ne).
Weiterhin ist die Oktettregel der Grund dafür, dass die Elemente der Halogengruppe Moleküle, wie F2, bilden.
Die Oktettregel ist eine Regel für den Großteil der Hauptgruppenelemente. Sie besagt, dass Atome einen Zustand mit acht Valenzelektronen (Elektronenoktett) anstreben, indem sie durch Bindungen zu anderen Atomen Moleküle oder Ionen bilden.
Oktettregel Chemie
Die Oktettregel gilt hauptsächlich für die Hauptgruppenelemente , also beispielsweise Natrium, Chlor oder Kohlenstoff. Die Elemente der ersten Periode, also Wasserstoff und Helium, sind von der Regel hingegen ausgenommen.
Die Elemente, für die diese Regel gilt, streben die sogenannte Edelgaskonfiguration an. Das bedeutet, dass sie durch die Bindung zu anderen Molekülen oder Ionen versuchen, acht Außenelektronen (Valenzelektronen ) zu erreichen. Denn dann sind sie besonders stabil, so wie es bei den Edelgasen, beispielsweise Neon oder Argon, der Fall ist.
Weißt du noch nicht genau, was Valenzelektronen sind und wie du ihre Anzahl bestimmst? Dann schau dir unbedingt unser Video dazu an!
Um die Edelgaskonfiguration zu erreichen, müssen aber nicht alle Atome sich mit anderen chemischen Stoffen verbinden. Kohlenstoffatome erreichen die Edelgaskonfiguration beispielsweise auch im elementaren Zustand. Einfach gesagt haben Kohlenstoffatome vier Valenzelektronen und können sich auch miteinander verbinden, um eine Anzahl von acht zu erreichen.
Oktettregel Ausnahmen
Wie für viele andere Regeln existieren auch für die Oktettregel diverse Ausnahmen. Insbesondere die Elemente der höheren Perioden, also jene, die im Periodensystem weiter unten stehen, sind häufig davon betroffen.
Schauen wir uns doch ein paar Ausnahmen der Oktettregel an:
Radikale
Bei Radikalen handelt es sich um Atome, die mit ungepaarten Elektronen in ihrer äußersten Schale vorkommen. Damit haben sie in der Regel weniger als acht Valenzelektronen und erfüllen die Oktettregel nicht.
Beispiele für Radikale sind:
- Disauerstoffmolekül (O2): Du könntest dafür zwar eine Valenzstrichformel aufstellen, die die Oktettregel erfüllt, allerdings haben Messungen bereits gezeigt, dass die Verbindung zwei freie Radikale, also ungepaarte Elektronen, enthält. Das würde bedeuten, dass jedes der beiden Sauerstoffatome nur 7 Außenelektronen hat.
- Hyperoxid-Ion (O2–): Das Sauerstoffmolekül reagiert mit den Alkalimetallen Kalium, Rubidium oder Caesium in das Hyperoxid-Ion. Dieses beinhaltet eine ungerade Anzahl von Elektronen und verletzt somit die Regel.
- Stickoxide: Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2) sind beständige Radikale. Sie haben eine ungerade Elektronenanzahl. So hat der Stickstoff in beiden Fällen nur 7 Außenelektronen.
Elemente höherer Perioden
Für die Elemente der höheren Perioden existieren deutlich mehr Ausnahmen.
Ein Beispiel findest du bei Blei oder Zinn. Sie bilden beispielsweise Kationen einer zweiwertigen Oxidationsstufe (Oxidationszahl +2), also Pb2+ und Sn2+. Da von den vier Valenzelektronen nur jeweils zwei abgegeben werden, haben die beiden Ionen also noch je zwei Valenzelektronen auf ihrer äußersten Schale. Die Oktettregel ist damit nicht erfüllt.
Zwischenprodukte
Die Oktettregel gilt in erster Linie für stabile Verbindungen. In einigen Reaktionen entstehen aber auch Zwischenprodukte. Da sie instabil sind, reagieren sie sofort weiter. Trotzdem können sie nachgewiesen werden und entsprechen nicht der Oktettregel.
Beispiele hierfür sind das Chlorradikal, Carbokationen, Nitrene oder Carbene. Beim Chlorradikal kannst du beispielsweise 7 Außenelektronen finden.
Keine Ausnahme
Es gibt außerdem Moleküle, für die du zwar Oktettregel-konforme Lewis-Formeln aufstellen kannst, die aber mehr als vier kovalente Bindungsstriche für ein Atom benötigen. Typische Beispiele hierfür sind etwa Schwefelsäure (H2SO4) und Schwefeldioxid (SO2). Du zählst sie nicht zu den Ausnahmen der Oktettregel, weil sie diese erfüllen.
Oktetterweiterung
Zusätzlich zur Oktettregel existiert eine sogenannte Oktetterweiterung. Dabei handelt es sich um eine Ausweitung der klassischen Oktettregel.
Es gibt nämlich einige Moleküle, wie etwa Phosphorpentafluorid (PF5), Schwefelhexafluorid (SF6) und Iodheptafluorid (IF7), die das Elektronenoktett überschreiten. Sie haben also in der Theorie mehr als acht Außenelektronen und erfüllen die Oktettregel nicht. Trotzdem sind sie stabil. Du sprichst hierbei deshalb nicht von Ausnahmen, sondern von einer Erweiterung der Oktettregel.
Oktettregel und Edelgasregel
Im Gegensatz zu der speziellen Oktettregel ist die Edelgasregel die allgemeinere Gesetzmäßigkeit. Sie besagt, dass die Atome der Elemente stets versuchen, die besonders stabile Edelgaskonfiguration zu erreichen. Dies geschieht mithilfe von zwei unterschiedlichen chemischen Reaktionen:
- Ionische Bindungen : Dabei werden entweder Elektronen vollständig aufgenommen oder abgegeben, was wiederum die Anzahl der Valenzelektronen verändert.
- Kovalente Bindungen : Hierbei teilen sich Atome Elektronen und profitieren dadurch beide davon.
Die chemischen Stoffe gehen deswegen in der Regel Verbindungen mit jenen anderen Stoffen ein, die sie optimal ergänzen, ihnen also helfen, die Oktettregel zu erfüllen. Die Edelgase erfüllen die Edelgaskonfiguration bereits. Sie sind also sehr stabil und gehen deshalb nur sehr selten Bindungen ein.
Hinweis: Wasserstoff und die leichten Kationen der 2. Periode (Li+, Be2+, und B3+) erfüllen die Oktettregel zwar nicht, die Edelgasregel allerdings schon. Das liegt daran, dass sie die Edelgaskonfiguration von Helium erreichen, welches allerdings nur 2 Außenelektronen aufweist. Trotzdem handelt es sich hierbei um einen stabilen Zustand.
Schau dir als Nächstes unser Video zu den kovalenten Bindungen an. Dort findest du einige Beispiele von Atomen, die solche Bindungen eingehen, um die Oktettregel zu erfüllen!
