18 Elektron Kuralı
18 elektron kuralı, kararlı geçiş metali organometalik komplekslerinin değerlik kabuklarını on sekiz elektronla doldurma eğiliminde olduğunu öngörerek, stokiyometri ve reaktiviteye hızlı bir rehber sunmaktadır.
Tanım
18 elektron kuralı, termodinamik olarak kararlı geçiş metali komplekslerinin, özellikle düşük değerlikli organometaliklerin, doldurulmuş s, p ve d değerlik orbitallerine karşılık gelen on sekiz değerlik elektronuna sahip olma eğiliminde olduğunu belirten ampirik bir genellemedir.
Kapsam
Bu konu, organometalik komplekslerde elektron sayımını ve 18 elektron kuralını kapsamaktadır: iki yaygın sayım yöntemi (iyonik ve nötr/kovalent), yaygın ligandların donör sayıları, dokuz değerlik orbitalinin doldurulması açısından on sekiz elektronun mantığı ve 16 elektronlu kare düzlemsel d8 kompleksleri ile erken geçiş metali türleri dahil olmak üzere sistematik istisnalar incelenmektedir. Simetri ve bağlanma başlığı altında ele alınan detaylı moleküler-orbital gerekçelendirmeyi kapsamamaktadır.
Temel sorular
- Metal değerlik kabuğunun on sekiz elektronla doldurulması neden kararlılık sağlamaktadır?
- İyonik ve nötr yöntemlere göre elektronlar nasıl sayılmaktadır?
- Yaygın ligandlar kaç elektron katkıda bulunmaktadır?
- 18 elektron kuralı ne zaman ve neden bozulmaktadır?
Anahtar kavramlar
- Değerlik elektron sayısı
- İyonik sayım yöntemi
- Nötr (kovalent) sayım yöntemi
- Ligand donör sayıları
- 16 elektronlu kare düzlemsel kompleksler
- Koordinatif doymamışlık
Temel kuramlar
- Değerlik kabuğunun doldurulması ve on sekiz elektron sayısı
- Bir geçiş metali dokuz değerlik orbitaline (bir s, üç p, beş d) sahiptir; bunların tümünü elektron çiftleriyle doldurmak on sekiz elektron verir ve bu durum, düşük değerlikli kompleksler için genellikle maksimum kararlılığa karşılık gelen kapalı kabuklu, soy gaz benzeri bir konfigürasyon oluşturur.
- Elektron sayım yöntemleri
- Ligandlara yük atayan iyonik yöntem ve ligand elektronlarını bağışlanmış olarak sayan nötr/kovalent yöntem olmak üzere iki eşdeğer muhasebe şeması, aynı toplamı verir ve kimyagerlerin herhangi bir kompleksin elektron sayısını belirlemesine olanak tanır.
- On altı elektronlu kompleksler ve istisnalar
- Platin(II) ve paladyum(II) gibi kare düzlemsel d8 kompleksleri on altı elektronu tercih etmektedir ve birçok erken geçiş metali ile hacimli kompleksler on sekizden az elektrona sahiptir, bu nedenle kural bir kılavuz niteliğindedir ve ihlalleri de bilgilendirici olabilmektedir.
Klinik önem
Elektron sayımı ve 18 elektron kuralı, hangi organometalik komplekslerin kararlı veya reaktif olduğunu tahmin etmek, katalizör tasarımına rehberlik etmek ve reaksiyon ara ürünlerinin yorumlanmasında günlük araçlar olarak kullanılmaktadır.
Tarihçe
Komplekslerin soy gaz elektron sayısına ulaştığı fikri, yani etkin atom numarası kuralı, 1920'lerde Langmuir ve Sidgwick tarafından dile getirilmiştir. Organometalik kimya geliştikçe, bu sayı 18 elektron kuralı olarak yeniden çerçevelenmiş ve Tolman'ın 1972 tarihli derlemesi, bu kuralı homojen katalizin 16 ve 18 elektronlu ara ürünleriyle açıkça ilişkilendirmiştir.
Öne çıkan isimler
- Irving Langmuir
- Nevil Sidgwick
- Chadwick Tolman
İlgili konular
Temel eserler
- tolman1972
- crabtree2014
- weller2018
Sıkça sorulan sorular
- Ana grup atomlarında olduğu gibi neden sekiz değil de on sekiz elektron?
- Geçiş metalleri, değerlik kabuğunun bir s ve üç p orbitaline ek olarak beş d orbitaline sahiptir, bu da toplamda dokuz orbital verir; bu dokuz orbitalin tamamını elektron çiftleriyle doldurmak on sekiz elektron verir ki bu, ana grup oktetinin metal analogudur.
- 18 elektron kuralını çiğnemek bir kompleksin kararsız olduğu anlamına mı gelmektedir?
- Mutlaka değil; birçok kararlı kompleks, özellikle kare düzlemsel d8 türleri ve erken geçiş metali bileşikleri, on sekizden az elektrona sahiptir. Kural bir eğilimi öngörmektedir ve koordinatif doymamışlık genellikle katalitik reaktivite için temeldir.