La regla de los 18 electrones
La regla de los 18 electrones predice que los complejos organometálicos estables de metales de transición tienden a llenar su capa de valencia con dieciocho electrones, lo que proporciona una guía rápida para la estequiometría y la reactividad.
Definition
La regla de los 18 electrones es la generalización empírica de que los complejos de metales de transición termodinámicamente estables, especialmente los organometálicos de baja valencia, tienden a poseer dieciocho electrones de valencia, lo que corresponde a orbitales de valencia s, p y d llenos.
Scope
Este tema cubre el recuento de electrones en complejos organometálicos y la regla de los 18 electrones: las dos convenciones de recuento comunes (iónica y neutra/covalente), los recuentos de donantes de ligandos comunes, la justificación de dieciocho electrones en términos de llenado de los nueve orbitales de valencia, y las excepciones sistemáticas, incluidos los complejos d8 planocuadrados de 16 electrones y las especies de metales de transición temprana. No cubre la justificación detallada de los orbitales moleculares, que se trata en simetría y enlace.
Core questions
- ¿Por qué el llenado de la capa de valencia del metal con dieciocho electrones confiere estabilidad?
- ¿Cómo se cuentan los electrones según las convenciones iónica y neutra?
- ¿Cuántos electrones aportan los ligandos comunes?
- ¿Cuándo y por qué falla la regla de los 18 electrones?
Key concepts
- Recuento de electrones de valencia
- Convención de recuento iónico
- Convención de recuento neutro (covalente)
- Números de donantes de ligandos
- Complejos planocuadrados de 16 electrones
- Insaturación coordinativa
Key theories
- Llenado de la capa de valencia y el recuento de dieciocho electrones
- Un metal de transición tiene nueve orbitales de valencia (uno s, tres p, cinco d); llenarlos con dieciocho electrones da una configuración de capa cerrada, similar a la de un gas noble, que a menudo corresponde a la máxima estabilidad para complejos de baja valencia.
- Convenciones de recuento de electrones
- Dos esquemas de contabilidad equivalentes —el método iónico, que asigna cargas a los ligandos, y el método neutro/covalente, que cuenta los electrones de los ligandos como donados— dan el mismo total y permiten a los químicos determinar el recuento de electrones de cualquier complejo.
- Complejos de dieciséis electrones y excepciones
- Los complejos d8 planocuadrados, como los de platino(II) y paladio(II), favorecen dieciséis electrones, y muchos complejos de metales de transición temprana y complejos voluminosos no alcanzan los dieciocho, por lo que la regla es una guía cuyas violaciones son en sí mismas informativas.
Clinical relevance
El recuento de electrones y la regla de los 18 electrones son herramientas cotidianas para predecir qué complejos organometálicos son estables o reactivos, guiando el diseño de catalizadores y la interpretación de los intermedios de reacción.
History
La idea de que los complejos alcanzan un recuento de electrones de gas noble, la regla del número atómico efectivo, fue articulada por Langmuir y Sidgwick en la década de 1920. A medida que la química organometálica maduró, el recuento se reformuló como la regla de los 18 electrones, y la revisión de Tolman de 1972 la vinculó explícitamente con los intermedios de 16 y 18 electrones de la catálisis homogénea.
Key figures
- Irving Langmuir
- Nevil Sidgwick
- Chadwick Tolman
Related topics
Seminal works
- tolman1972
- crabtree2014
- weller2018
Frequently asked questions
- ¿Por qué dieciocho electrones y no ocho como en los átomos del grupo principal?
- Los metales de transición tienen cinco orbitales d además de un orbital s y tres orbitales p en la capa de valencia, lo que da un total de nueve orbitales; llenar los nueve con pares de electrones da dieciocho, el análogo metálico del octeto del grupo principal.
- ¿Romper la regla de los 18 electrones significa que un complejo es inestable?
- No necesariamente; muchos complejos estables, especialmente las especies d8 planocuadradas y los compuestos de metales de transición temprana, tienen menos de dieciocho electrones. La regla predice una tendencia, y la insaturación coordinativa es a menudo esencial para la reactividad catalítica.