Oktettregel

Die Oktettregel wird auch Acht-Elektronen-Regel genannt: sie besagt, dass die Atome eine Edelgaskonfiguration mit acht äußeren Elektronen, sogenannte Valenzelektronen, anstreben. Damit möchte das Atom eine möglichst energetisch günstige Edelgaskonfiguration erreichen. Die Oktettregel ist ein Spezialfall der Edelgasregel.

Die Oktettregel lautet nach dem Orbitalmodell . Nur Helium gilt mit als Ausnahme.

Der Hintergrund der Oktettregel

Elemente existieren in der Natur nur in seltenen Fällen als reine Elemente. In der Regel gehen sie mit anderen Elementen aus energetischen Gründen eine Bindung ein. Diese Bindungen bezeichnet man als chemische Verbindungen. Eine der bekanntesten chemischen Verbindungen ist Wasser (H₂O) mit der Verbindung von zwei Wasserstoffatomen (H₂) und einem Sauerstoffatom (O).

Allerdings sind nicht alle Verbindungen stabil. Die Verbindung von Wasserstoffatomen (H₂) mit einem Argonatom (Ar) ist beispielsweise instabil und wird daher nicht eingegangen. Die Anzahl der äußeren Elektronen beeinflusst das chemische Verhalten der Atome entscheidend. Acht Außenelektronen sorgen für eine besondere Stabilität, weshalb die Elemente der achten Hauptgruppe im Periodensystem besonders stabil sind.

Edelgasregel und Oktettregel

Die Oktettregel ist ein Spezialfall innerhalb der Edelgasregel. Die Edelgasregel gilt als eine allgemeinere Gesetzmäßigkeit und besagt, dass Atome versuchen, die besonders stabile Edelgaskonfiguration zu erreichen.

Die Edelgaskonfiguration kann erreicht werden

1. durch die vollständige Abgabe oder Aufnahme von Elektronen (Ionenbindung) oder
2. durch die Teilung der Elektronen mit anderen Atomen durch kovalente Bindungen.

Atome können also die Edelgasregel erfüllen und gleichzeitig die Oktettregel nicht erfüllen. Dies ist beispielsweise bei Wasserstoff und den leichten Kationen der zweiten Periode Li⁺ (Lithium-Ion), Be²⁺ (Beryllium-Ion), und B³⁺ (Bor-Ion) der Fall. Begründet wird dies damit, dass die Edelgaskonfiguration von Helium nur zwei Elektronen besitzt.

Neben der Edelgasregel und der Oktettregel gibt es auch noch die 18-Elektronen-Regel. Sie ist ebenfalls, wie die Oktettregel, ein Spezialfall der Edelgasregel und besagt, dass Komplexe mit 18 Valenzelektronen besonders stabil sind.

Geltungsbereich der Oktettregel

Die Oktettregel gilt hauptsächlich für die Hauptgruppenelemente ab der zweiten Periode des Periodensystems. Dazu gehören die Elemente Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Fluor, Natrium, Magnesium und Aluminium. Sie gehen in der Regel in ihren Verbindungen die Elektronenkonfiguration des Edelgases Neon mit acht Valenzelektronen ein.

Quelle: Bild von Gerd Altmann auf Pixabay

Bereits in ihrer elementaren Form erfüllen die Elemente Kohlenstoff, Stickstoff (N₂), Fluor (F₂) und Sauerstoff die Oktettregel.

Die Ausnahmen der Oktettregel

Die Oktettregel gilt vor allem für stabile Verbindungen. Abseits davon gibt es allerdings auch einige Ausnahmen.

Umso höher die Periode in der sich die Elemente befinden, desto mehr Ausnahmen von der Oktettregel gibt es. Die Elemente Zinn und Blei befolgen beispielsweise nicht die Oktettregel, da sie auch Kationen in der zweiwertigen Oxidationsstufe mit einem einsamen Elektronenpaar bilden.

Radikale

Radikale sind Atome, die mindestens ein ungepaartes Elektron in ihrer äußersten Schale besitzen. Dadurch haben sie meist weniger als acht Valenzelektronen und erfüllen somit die Kriterien der Oktettregel nicht.

Disauerstoffmolekül O₂

Eine dieser Ausnahmen betrifft zudem das Disauerstoffmolekül O₂, das auch als molekularer Sauerstoff bezeichnet wird. Zwar ist es möglich, eine Valenzstrichformel aufzustellen, die die Oktettregel erfüllt, allerdings besteht das Sauerstoffmolekül in Wirklichkeit aus zwei freien Radikalen.

Hyperoxid-Ion O₂^-

Außerdem reagiert das Disauerstoffmolekül mit den Alkalimetallen Kalium, Rubium oder Caesium zum Hyperoxid-Ion O₂^-, welches eine ungerade Anzahl von Elektronen besitzt.

Stickoxide

Eine weitere Ausnahme der Oktettregel betrifft die Stickoxide Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO₂). Diese beiden Moleküle sind beständige Radikale und besitzen daher eine ungerade Elektronenzahl (beide besitzen 7 Valenzelektronen).

Instabile Zwischenprodukte

Bei einigen Reaktionen der Atome entstehen Zwischenprodukte, die instabil sind und sofort weiter reagieren. Solche nachgewiesenen Zwischenprodukte sind unter anderem das Chlorradikal, Carbokationen, Nitrene und Carbene.

Oktetterweiterung

Neben der Oktettregel existiert zusätzlich eine Oktetterweiterung. Diese Erweiterung gilt für Moleküle, die das Elektronenoktett überschreiten, also mehr als acht Elektronen besitzen. Da diese Moleküle allerdings dennoch stabile Verbindungen herstellen, gelten sie als Oktetterweiterung.

Die entsprechenden Moleküle sind unter anderem Phosphorpentafluorid (PF₅), Schwefelhexafluorid (SF₆) und Iodheptafluorid (IF₇). Bei ihnen spricht man von Mehrzentrenbindung oder partiell ionischen Formulierungen.

Zusätzlich gibt es noch Moleküle, für die du zwar eine Formel nach der Oktettregel aufstellen kannst, die jedoch mehr als vier kovalente Bindungsstriche für ein Atom haben. Zu ihnen gehören Schwefelsäure und Schwefeldioxid. Diese gelten jedoch nicht als Ausnahmen.

Die Oktettregel – Alles Wichtige auf einen Blick!

• Die Oktettregel besagt, dass die Atome eine Edelgaskonfiguration mit acht äußeren Elektronen anstreben

• Die Oktettregel ist ein Spezialfall innerhalb der Edelgasregel

• Hauptsächlich für die Hauptgruppenelemente ab der zweiten Periode des Periodensystems begründen die Oktettregel

• Die Oktettregel gilt vor allem für stabile Verbindungen

• Umso höher die Periode in der sich die Elemente befinden, desto mehr Ausnahmen von der Oktettregel gibt es, zum Beispiel Blei und Zinn

• Disauerstoffmolekül O₂, Stickoxide und instabile Zwischenprodukte gehören zu den Ausnahmen der Oktettregel

• Die Oktetterweiterung gilt für Moleküle die mehr als acht Elektronen besitzen