Règle des 18 électrons

La règle des 18 électrons est une règle empirique chimique utilisée principalement pour prédire et rationaliser les formules des complexes de métaux de transition stables, en particulier les composés organométalliques. La règle est basée sur le fait que les orbitales de valence dans la configuration électronique des métaux de transition se composent de cinq orbitales ( n −1)d , une orbitale n s et trois orbitales n p , où n est le nombre quantique principal. Ces orbitales peuvent accueillir collectivement 18 électrons sous forme de paires d'électrons liantes ou non liantes. Cela signifie que la combinaison de ces neuf orbitales atomiques avec des orbitales de ligand crée neuf orbitales moléculaires qui sont soit liées métal-ligand, soit non liées. Lorsqu'un complexe métallique a 18 électrons de valence, on dit qu'il a atteint la même configuration électronique que le gaz noble dans la période, ce qui confère de la stabilité au complexe. Les complexes de métaux de transition qui s'écartent de la règle sont souvent intéressants ou utiles car ils ont tendance à être plus réactifs. La règle n'est pas utile pour les complexes de métaux qui ne sont pas des métaux de transition. La règle a été proposée pour la première fois par le chimiste américain Irving Langmuir en 1921. La règle prédit utilement les formules pour les complexes à faible spin des triades Cr, Mn, Fe et Co. Des exemples bien connus comprennent le ferrocène, le pentacarbonyle de fer, l'hexacarbonyle de chrome et le tétracarbonyle de nickel. Les ligands d'un complexe déterminent l'applicabilité de la règle des 18 électrons. En général, les complexes qui obéissent à la règle sont composés au moins en partie de ligands π-accepteurs (également appelés π-acides). Ce type de ligand exerce un champ de ligand très fort, qui abaisse les énergies des orbitales moléculaires résultantes afin qu'elles soient favorablement occupées. Les ligands typiques comprennent les oléfines, les phosphines et le CO. Les complexes d'acides π présentent généralement un métal dans un état de faible oxydation.