La regola dei 18 elettroni per prevedere la stabilità di un atomo di metallo in un composto organometallico
La regola dei 18 elettroni viene utilizzata per determinare la stabilità di un metallo di transizione in un composto organometallico valutando se possiede 18 elettroni di valenza. Secondo questa regola, affinché un metallo di transizione sia stabile, deve avere 18 elettroni nel suo guscio di valenza, i quali formeranno legami chimici.
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Il chimico statunitense Gilbert Newton Lewis nel 1916 introdusse la regola dell’ottetto, che prevede che gli atomi con un basso numero atomico si combinino tra loro o diventino ioni, raggiungendo una configurazione elettronica simile a un gas nobile con otto elettroni nella valenza, diventando isoelettronici con essi.
Irving Langmuir e la regola dei 18 elettroni per spiegare la stabilità dei metalli di transizione e composti organometallici
In linea con la regola dell’ottetto, lo scienziato statunitense Irving Langmuir, Premio Nobel per la Chimica nel 1932, propose la regola dei 18 elettroni per spiegare la stabilità dei metalli di transizione e dei composti organometallici che formano. La chimica dei composti organometallici ha una lunga storia, con molti scienziati che hanno contribuito al progresso in questo campo.
Spiegazione della regola dei 18 elettroni
La regola dei 18 elettroni si basa sull’idea che gli elementi di transizione presentano 2 elettroni nell’orbitale s, 6 nell’orbitale p e 10 nell’orbitale d nel loro guscio di valenza, per un totale di 18 elettroni che possono essere di legame o non di legame. Questo totale corrisponde a nove orbitali molecolari che possono formare legami metallo-legante o non legame.
Per calcolare gli elettroni, è possibile utilizzare il metodo del numero di ossidazione o il metodo dell’atomo neutro, che è preferito in quanto non richiede l’assegnazione del numero di ossidazione al metallo di transizione.
Esempi pratici
Un esempio pratico è il dimanganese decacarbonile con formula Mn2(CO)2. Utilizzando il metodo dell’atomo neutro, considerando che il manganese ha configurazione elettronica [Ar] 3d^54s^2, si osservano 7 elettroni nel guscio esterno. Con un legame metallo-metallo, si ha un totale di 8 elettroni. Il gruppo carbonile contribuisce con 2 elettroni per ogni legame con il manganese, per un totale di 10 elettroni. Quindi, il totale è 8 + 10 = 18.
Un altro esempio è il ferrocene, un complesso organometallico in cui due anelli ciclopentadienilici sono legati da lati opposti all’ione Fe2+.Il ferro ha una configurazione elettronica di [Ar]3d^64s^2, mentre l’ione Fe^2+ ha una configurazione elettronica di [Ar]3d^6. Considerando la presenza di due anioni ciclopentadienilici, l’insieme totale di elettroni è 18.
Eccezioni alla regola dei 18 elettroni
Esistono delle eccezioni alla regola dei 18 elettroni, come ad esempio i complessi con 16 elettroni che si dispongono in una struttura planare quadrata. Questo vale per i complessi di Rh(I), Ni(II), Pd(II) e Pt(II). Un’altra categoria di composti che non rispetta questa regola è rappresentata da quelli con leganti ingombranti che limitano la partecipazione di tutti gli orbitali al legame, rendendo difficile l’avvicinamento di altri leganti per il legame. Per ulteriori approfondimenti sui composti di coordinazione e sui leganti, ti invitiamo a consultare il sito di Chimica Today.
