Aturan 18-Elektron

Aturan 18-elektron memprediksi bahwa kompleks organologam logam transisi yang stabil cenderung mengisi kulit valensinya dengan delapan belas elektron, memberikan panduan cepat untuk stoikiometri dan reaktivitas.

Definition

Aturan 18-elektron adalah generalisasi empiris bahwa kompleks logam transisi yang stabil secara termodinamika, terutama organologam bervalensi rendah, cenderung memiliki delapan belas elektron valensi, yang sesuai dengan orbital valensi s, p, dan d yang terisi penuh.

Scope

Topik ini mencakup penghitungan elektron dalam kompleks organologam dan aturan 18-elektron: dua konvensi penghitungan umum (ionik dan netral/kovalen), jumlah donor ligan umum, alasan untuk delapan belas elektron dalam hal pengisian sembilan orbital valensi, dan pengecualian sistematis termasuk kompleks d8 planar persegi 16-elektron dan spesies logam transisi awal. Ini tidak mencakup justifikasi orbital molekuler terperinci, yang dibahas di bawah simetri dan ikatan.

Core questions

• Mengapa pengisian kulit valensi logam dengan delapan belas elektron memberikan stabilitas?
• Bagaimana elektron dihitung di bawah konvensi ionik dan netral?
• Berapa banyak elektron yang disumbangkan oleh ligan umum?
• Kapan dan mengapa aturan 18-elektron tidak berlaku?

Key concepts

• Jumlah elektron valensi
• Konvensi penghitungan ionik
• Konvensi penghitungan netral (kovalen)
• Nomor donor ligan
• Kompleks planar persegi 16-elektron
• Ketidakjenuhan koordinatif

Key theories

Pengisian kulit valensi dan jumlah delapan belas elektron

Logam transisi memiliki sembilan orbital valensi (satu s, tiga p, lima d); mengisinya dengan delapan belas elektron memberikan konfigurasi kulit tertutup, seperti gas mulia, yang seringkali sesuai dengan stabilitas maksimum untuk kompleks bervalensi rendah.

Konvensi penghitungan elektron

Dua skema pembukuan yang setara—metode ionik, yang menetapkan muatan pada ligan, dan metode netral/kovalen, yang menghitung elektron ligan sebagai yang disumbangkan—memberikan total yang sama dan memungkinkan ahli kimia menentukan jumlah elektron dari kompleks apa pun.

Kompleks 16-elektron dan pengecualian

Kompleks d8 planar persegi seperti platinum(II) dan paladium(II) lebih menyukai enam belas elektron, dan banyak kompleks logam transisi awal serta kompleks besar tidak mencapai delapan belas, sehingga aturan tersebut adalah pedoman yang pelanggarannya sendiri bersifat informatif.

Clinical relevance

Penghitungan elektron dan aturan 18-elektron adalah alat sehari-hari untuk memprediksi kompleks organologam mana yang stabil atau reaktif, memandu desain katalis dan interpretasi zat antara reaksi.

History

Gagasan bahwa kompleks mencapai jumlah elektron gas mulia, aturan nomor atom efektif, diartikulasikan oleh Langmuir dan Sidgwick pada tahun 1920-an. Seiring dengan kematangan kimia organologam, jumlah tersebut dibingkai ulang sebagai aturan 18-elektron, dan tinjauan Tolman tahun 1972 secara eksplisit mengaitkannya dengan zat antara 16- dan 18-elektron dari katalisis homogen.

Key figures

• Irving Langmuir
• Nevil Sidgwick
• Chadwick Tolman

Seminal works

• tolman1972
• crabtree2014
• weller2018

Frequently asked questions

Mengapa delapan belas elektron dan bukan delapan seperti pada atom golongan utama?

Logam transisi memiliki lima orbital d selain satu orbital s dan tiga orbital p dari kulit valensi, memberikan total sembilan orbital; mengisi kesembilan orbital dengan pasangan elektron menghasilkan delapan belas, analog logam dari oktet golongan utama.

Apakah melanggar aturan 18-elektron berarti kompleks tidak stabil?

Tidak selalu; banyak kompleks stabil, terutama spesies d8 planar persegi dan senyawa logam transisi awal, memiliki kurang dari delapan belas elektron. Aturan tersebut memprediksi suatu kecenderungan, dan ketidakjenuhan koordinatif seringkali penting untuk reaktivitas katalitik.