Die Oktettregel und ihre Ausnahmen

Einführung

Als Oktettregel versteht man in der Chemie ein Gesetz, welches den Aufbau von Molekülen, bzw. Atomen beschreibt und begründet. Der Grund, warum sich Atome binden, ist eben unter anderem auf diese Regel zurückzuführen. Wenn ein Molekül entsteht, teilen sich die jeweiligen Atome der Verbindung ihre Valenzelektronen (siehe: Medium:http://www.rdeuber.ch/chemiewiki/index.php?title=Einfache_Moleküle). Die Oktettregel besagt, dass ein Atom maximal 8 Elektronen in der äussersten Schale haben kann und diesen Zustand auch anstrebt, da die Nichtmetalle eine starke Anziehungskraft auf Elektronen ausüben. Wenn also ein Element 8 Elektronen in der äussersten Schale besitzt, so ist diese Schale voll besetzt und es können keine weiteren Elektronen aufgenommen werden (4 * 2 Elektronenpaare). Wenn ein Atom also durch Bindung mit anderen Atomen die 8 Valenzelektronen erreicht (daher auch der Name Oktett => 8), so ist dieses Teilchen in einem stabileren Zustand. Diese Regel kann man auf fast alle Bindungen zurückführen. Hier einige Beispiele mithilfe der Lewisformel:

Hierbei sieht man, dass die beteiligten Atome der Bindung eine volle Valenzschale erreichen. Wichtig ist, dass geteilte Elektronen zu beiden Atomen gezählt werden muss. Somit erhält bei der Wasser-Verbindung der Sauerstoff jeweils ein zusätzliches Elektron der Wasserstoff-Atome, aber auch das Wasserstoff-Atom teilt mit dem Sauerstoff ein Elektron, womit es eine volle Valenzschale erreicht mit zwei Elektronen. Dasselbe Prinzip gilt foglich auch für Fluorwasserstoff und Methan.

Ausnahmen

Doch leider gibt es keine Regeln ohne Ausnahmen. Auch die Oktettregel ist nicht überall anwendbar. Foglich sind die grössten und wichtigsten Ausnahmen aufgelistet.

Halbmetalle

Elemente wie beispielsweise Bor, Silizium, Germanium, etc. sind sogenannte Halbmetalle (im Periodensystem bezeichnet). Halbmetalle haben die Eigenschaft, etrem schwache Anziehungskräfte zu haben. Folglich ist es nicht möglich, dass diese Elemente ganze 8 Valenzelektronen in ihrem Orbit behalten können. Andere Verbindungen mit diesen Elementen sind ausserdem äusserst instabil.

Radikale

Radikale sind Verbindungen, welche mindestens eine einfach besetzte Elektronenwolke besitzen, wie zum Beispiel NO oder NO2. Bei der Verbindung NO (Stickstoffmonoxid) können wir wie auf der Abbildung sehen, dass diese eine Zweifachbindung eingehen. Nun ist es aber so, dass der Sauerstoff die Elektronen extrem stark anzieht und dadurch das eine übrige Elektron vom Stickstoff auch noch halbwegs beansprucht. Dies führt dazu, dass dieses Molekül relativ stabil ist und somit die Oktettregel nicht erfüllt.

Exkurs: Radikale in der Atmosphäre und im Körper

Radikale kommen überall vor, und somit kommt es auch vor, dass diese in unseren Körper gelangen, da Radikale häufig aus Sauerstoff aufgebaut sind. Das Molekül NO, wie oben aufgeführt, entsteht beispielsweise als ein Abgasprodukt von Verbrennungsmotoren, beziehungsweise allgemein bei Verbrennungen. Das Stickstoffmonoxid reagiert dann in der Atmosphäre mit Sauerstoff zu NO2 (Stickstoffdioxid).

Ein weiteres Beispiel für Radikale können wir un unserem eigenen Körper betrachten.

Wasserstoff, Helium, Edelgase

Abb. 1: Helium Atom mit vollständig besetzter Valenzschale

Bei diesen zwei Elementen trifft die Oktettregel nicht zu, da sie schlichtweg zu wenige Valenzelektronen besitzen können. Wasserstoff und Helium sind die einzigen zwei Atome in der ersten Periode und somit auch die einzigen zwei, welche maximal zwei Valenzelektronen besitzen können, da die äusserste Schale die K-Schale ist.

Des Weiteren besitzen die Elemente der 8. Hauptgruppe des Periodensystems bereits alle 8 Valenzelektronen. Diese Atome erfüllen also bereits die Oktettregel und gehen somit nur sehr schwer Bindungen mit anderen Atomen ein (grosser Energieaufwand), da das Atom alleine schon in einem energetisch sehr stabilen Zustand ist.

Quellen

Grafiken

Abb. 1: Selbst erstellt

Abb. 2: