I gas nobili e la regola dell’ottetto

Alcuni elementi esistono in natura soltanto sotto forma di atomi isolati.
Tali elementi, abbastanza rari, sono quelli appartenenti all’ottavo gruppo della tavola periodica che per la loro scarsa reattività chimica sono chiamati gas nobili o gas inerti.
Una spiegazione della loro particolare inerzia chimica è da ricercare nella struttura dei loro atomi. Esaminando la loro configurazione elettronica esterna si osserva che per tutti essa è del tipo:

con otto elettroni nell’ultimo livello (livello di valenza) (ricordo che il livello di valenza è quello con il numero quantico principale n più grande).

Tale configurazione, detta comunemente OTTETTO, conferisce agli atomi che la posseggono una particolare stabilità e, quindi, una spiccata inerzia chimica.
L’unica eccezione è l’elio in quanto il primo livello è completo con due soli elettroni. Per la sua configurazione elettronica esso dovrebbe appartenere al secondo gruppo ma, per la sua inerzia chimica, viene inserito tra i gas nobili, anche per l’elio diciamo che ha una configurazione ad ottetto nonostante abbia due elettroni nel livello di valenza, come di solito dico ai miei studenti l'elio ha un ottetto speciale.
Sulla base di queste considerazioni Gilbert Newton Lewis mise in risalto un certo rapporto tra la configurazione elettronica esterna degli elementi e la loro reattività osservando che gli elementi che non posseggono la configurazione elettronica ad ottetto non sono stabili come i gas nobili.
Nel 1916 Lewis enunciò la REGOLA DELL’OTTETTO che può essere enunciata in questo modo: un atomo è particolarmente stabile quando possiede otto elettroni nel livello di valenza. Gli atomi che non hanno tale configurazione tendono ad acquistarla legandosi con altri atomi in modo da modificare la loro configurazione elettronica e renderla uguale a quella del gas nobile che nel sistema periodico lo precedo o lo segue.A tal fine, in base al numero di elettroni presenti nel livello di valenza, gli atomi tenderanno a cedere, ad acquistare, ovvero a mettere in comune un certo numero di elettroni con altri.La regola dell’ottetto è valida per "tutti" gli elementi tipici della tavola periodica, ossia per quelli che appartengono ai blocchi s e p, mentre ne sono esclusi gli elementi di transizione perché la loro configurazione elettronica di valenza è più "complessa".

Simboli di Lewis (Punto-Elettrone) per gli elementi

Per evidenziare facilmente gli elettroni appartenenti al livello di valenza (elettroni di valenza) Gilbert Newton Lewis (1916) ha proposto una semplice e comoda rappresentazione utilizzando il simbolo chimico dell'elemento circondato da un numero di punti corrispondenti agli elettroni di valenza. Tale simbologia risulta particolarmente utile per la trattazione del legame chimico.
Nella struttura a punti di Lewis il simbolo dell’elemento rappresenta il nucleo e gli elettroni interni (il cosiddetto nocciolo) mentre i punti attorno al simbolo (sopra, sotto, a destra e a sinistra) rappresentano gli elettroni di valenza dell’atomo.

Regola per costruire il simbolo di Lewis per tutti gli elementi dei gruppi principali:

STEP1: Prendere il numero del gruppo, che dà il numero di elettroni di valenza;

STEP2: Disporre un punto (elettrone di valenza) alla volta sui quattro lati del simbolo (si può partire da uno qualsiasi dei quattro lati e si può andare in senso orario o antiorario);

STEP3: Appaiare i punti fino ad esaurirli tutti.