Edelgasregel
Die Edelgasregel besagt, dass Ionen beziehungsweise Atome in Molekülen besonders stabil sind, wenn sie die Edelgaskonfiguration haben, also die gleiche Elektronenanordnung wie Edelgase besitzen.
Edelgase, mit Ausnahme des Heliums, haben acht Elektronen auf ihrer Außenschale. Diese Elektronenanordnung ist so stabil, dass die Edelgase nur schwer chemische Reaktionen eingehen. Vor allem treten die Edelgase im Gegensatz zu den anderen elementaren Gasen nicht als zweiatomige Moleküle auf. Lewis und Kossel entwickelten unter dieser Vorgabe die Edelgasregel.
In vielen Fällen - gerade auch in der organischen Chemie - ist die Edelgasregel gleich der Oktettregel, die besagt, dass das Atom acht Außen- bzw. Bindungselektronen besitzen 'möchte', d.h. dass die entsprechenden Verbindungen relativ stabil sind. Die Oktettregel gilt für Atome ab der zweiten Periode des Periodensystems, also nicht für Wasserstoff und Helium, die mit zwei Außenelektronen besonders stabil sind, etwa in den Hydriden. Für Übergangsmetalle, beispielsweise für Verbindungen von Chrom, Eisen oder Nickel im Falle der 4. Periode, müssen auch die d-Elektronen als Außenelektronen mitgezählt werden. Dann gilt nicht die Oktettregel, sondern die 18-Elektronen-Regel, nach der 18 Bindungselektronen besonders günstig sind. Dies zeigt sich in Komplexen wie dem Bisbenzolchrom, dem Ferrocen oder dem Nickeltetracarbonyl, in denen das Zentralmetall die Konfiguration des Kryptons erreicht.
Wie wird die Edelgasregel angewendet?
Die Edelgasregel besagt, dass Atome entweder durch das Aufnehmen oder das Abgeben von Elektronen Ionen (geladene Teilchen) bilden, um die Edelgaskonfiguration zu erhalten. Das heißt, dass miteinander reagierende Atome nach der Reaktion jeweils acht Außenelektronen besitzen und somit besonders stabile Elektronenschalen bilden, also den Idealzustand erreicht haben.
Auch wenn keine Ionen gebildet werden, erreichen die Atome in einem Molekül den Edelgaszustand. Bei der Atombindung geben Atome mit vielen Elektronen diese zu gemeinsamen Nutzung den Reaktionspartnern zur Verfügung.
Wie streng wird die Edelgasregel angewendet?
Dieses Prinzip der Edelgasregel funktioniert, da alle Atome, bis auf die Edelgase, weniger als acht Außenelektronen besitzen. Somit versucht jedes Atom durch eine Reaktion die Anzahl seiner Außenelektronen auf acht zu bringen.
Die Elemente der ersten drei Hauptgruppen des Periodensystems beispielsweise erreichen durch Abgabe von Elektronen die Elektronenkonfiguration der Edelgase, das heißt Elemente der ersten Gruppe geben ein Elektron ab und erreichen dadurch die Edelgaskonfiguration, die Elemente der zweiten Hauptgruppe erreichen dies durch die Abgabe von zwei Elektronen je Atom und die der dritten Gruppe durch drei Elektronen je Atom. Sie haben somit Metallcharakter. Bei den Elementen der fünften bis siebten Gruppe führt die Aufnahme von Elektronen zur Edelgaskonfiguration, das heißt die Atome der Elemente aus der fünften Gruppe nehmen drei Elektronen auf und erreichen so die Edelgaskonfiguration, die der sechsten Gruppe nehmen zwei Elektronen auf und die der siebten ein Elektron. Diese Elemente haben somit Nichtmetallcharakter.
Die Oktettregel gilt für Elemente der zweiten Periode fast streng. Diese Elemente werden in kovalenter Bindung niemals mehr als acht Elektronen in ihrer Außenschale haben. Grund dafür ist, dass bei der Quantenzahl l=1 (das heißt zweiten Periode) noch keine d- oder f-Orbitale vorhanden sind. Elemente der dritten und vierten Periode kommen allerdings bisweilen in (teilweise sehr stabilen) kovalenten Verbindungen oder Komplexverbindungen vor, bei denen die Oktettregel verletzt oder gar nicht anwendbar ist, etwa im Schwefeldioxid. Ab der vierten Periode gilt oft - gerade für Komplexe - die Edelgasregel in der Form der 18-Elektronen-Regel. Ein Beispiel für die Grenzen der Oktettregel auch für die Elemente der zweiten Periode ist die thermodynamische Stabilität von Kohlenmonoxid bei hohen Temperaturen.