Noble Gases, the Octet and the Chemical Bond അഷ്ടകവിന്യാസം
Why do atoms join at all? The answer comes from a small family of gases that refuse to join: helium, neon, argon and the other noble gases (ഉൽകൃഷ്ട വാതകങ്ങൾ). Their atoms stay single and hardly ever react. On this page you will find what is special about their electrons: an octet of 8 in the outermost shell, or a duplet of 2 for helium. You will then see why every other atom tries to reach such an arrangement by giving, taking or sharing electrons. That “joining to become stable” is the chemical bond (രാസബന്ധനം).
1. The chapter's big questions (page 44)
ചില തന്മാത്രകളിൽ ഒന്നിൽക്കൂടുതൽ ആറ്റങ്ങൾ ഉണ്ടെന്ന് പട്ടിക 3.2-ൽ നിന്നും മനസ്സിലാക്കാൻ കഴിഞ്ഞല്ലോ. – From Table 3.2 you saw that some molecules have more than one atom. The book now asks:
Questions (page 44).
- തന്മാത്രകളിൽ ആറ്റങ്ങൾ ചേർന്ന് നിൽക്കാനുള്ള കാരണമെന്ത്? What makes the atoms in molecules stay together?
- എന്തിനാണ് ആറ്റങ്ങൾ സംയോജിച്ച് തന്മാത്രകളായി മാറുന്നത്? Why do atoms combine to form molecules?
- എങ്ങനെയാണ് ആറ്റങ്ങൾ സംയോജിക്കുന്നത്? How do atoms combine?
- എല്ലാ ആറ്റങ്ങളും സംയോജിക്കുന്നത് ഒരേ രീതിയിലാണോ? Do all atoms combine in the same way?
- എല്ലാ ആറ്റങ്ങളും മറ്റ് ആറ്റങ്ങളുമായി സംയോജിക്കാറുണ്ടോ? Do all atoms combine with other atoms?
2. To become stable: to get 8 electrons in the outermost shell (an octet), or 2 for hydrogen – like the noble gases (this page).
3. By transferring electrons (giving and taking, the ionic bond, pages 4–5) or by sharing pairs of electrons (the covalent bond, pages 6–7).
4. No. A metal and a non-metal usually transfer electrons; non-metals usually share them. Electronegativity (page 8) decides which.
5. No. The noble gases, which already have a full outermost shell, generally do not combine (section 2 below).
Question (page 44). പതിനെട്ടാം ഗ്രൂപ്പിൽ വരുന്ന ഉൽകൃഷ്ട വാതകങ്ങളുടെ (Noble gases) തന്മാത്രയിൽ എത്ര ആറ്റങ്ങളുണ്ട്? How many atoms are there in a molecule of the noble gases of group 18?
2. Why noble gases do not combine (Table 3.3)
ഇവ പൊതുവേ മറ്റ് ആറ്റങ്ങളുമായി സംയോജിക്കുന്നില്ല. അതിന് കാരണമെന്താണെന്ന് ചുവടെ നൽകിയിരിക്കുന്ന പട്ടിക നിരീക്ഷിച്ച് കണ്ടെത്താൻ ശ്രമിക്കുക. – They generally do not combine with other atoms. Observe the table below and try to find the reason. The last column is not in the book: fill it in yourself.
Krypton, xenon and radon have inner shells with 18 or 32 electrons (higher-class filling rules), but their outermost shell always has 8.
Question (page 45). ഹീലിയം ഒഴികെയുള്ള ഉൽകൃഷ്ട വാതകങ്ങളുടെ ബാഹ്യതമ ഷെല്ലിൽ എത്ര ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉണ്ട്? How many electrons are there in the outermost shell of the noble gases other than helium?
ഉൽകൃഷ്ട വാതകങ്ങളിലുള്ളതുപോലെ ബാഹ്യതമ ഷെല്ലിൽ എട്ട് ഇലക്ട്രോണുകൾ വരുന്ന ക്രമീകരണം അഷ്ടകവിന്യാസം (Octet configuration) എന്നറിയപ്പെടുന്നു.
Having 8 electrons in the outermost shell, as in the noble gases, is called the octet configuration (അഷ്ടകവിന്യാസം). (“Octet” means a group of eight.)
ബാഹ്യതമ ഷെല്ലിൽ അഷ്ടകവിന്യാസമുള്ള ആറ്റങ്ങൾക്ക് കൂടുതൽ സ്ഥിരതയുള്ളതായി കാണപ്പെടുന്നു. അങ്ങനെയുള്ളവ സാധാരണയായി രാസപ്രവർത്തനത്തിൽ പങ്കെടുക്കാൻ വിമുഖത കാണിക്കുന്നു. ഇക്കാരണത്താൽ ഉൽകൃഷ്ട വാതകങ്ങളെ അലസവാതകങ്ങൾ എന്നും വിളിക്കാറുണ്ട്. – Atoms with an octet in the outermost shell are found to be more stable (സ്ഥിരത). They are usually reluctant to take part in chemical reactions. For this reason the noble gases are also called inert gases (അലസവാതകങ്ങൾ) – “inert” means lazy, inactive.
Because they do not react, argon fills filament bulbs so the white-hot filament does not burn away, neon glows red-orange in signboards, and helium, light and safe, fills festival balloons and weather balloons.
In 1962 chemists made the first compounds of xenon with fluorine, the most reactive non-metal (for example XeF₂). So the heavier noble gases can react under special conditions – but helium, neon and argon form no ordinary compounds, and in school chemistry we treat all noble gases as unreactive.
Helium: the duplet
ഹീലിയത്തിന്റെ അറ്റോമിക നമ്പർ 2 ആണ്. ഹീലിയം ആറ്റത്തിന്റെ ഒന്നാം ഷെല്ലിൽ ഉൾക്കൊള്ളാവുന്ന പരമാവധി ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണവും 2 ആണ്. ആയതിനാൽ ഹീലിയത്തിന്റെ 'രണ്ട് ഇലക്ട്രോൺ സംവിധാനം' (Duplet configuration) മറ്റ് ഉൽകൃഷ്ട വാതകങ്ങളുടേതുപോലെ സ്ഥിരതയുള്ളതാണ്. – Helium's atomic number is 2, and its first shell (K) can hold at most 2 electrons. So helium's duplet configuration (രണ്ട് ഇലക്ട്രോൺ സംവിധാനം) is as stable as the octet of the other noble gases. You will see on page 6 that a hydrogen atom, when it bonds, also reaches this duplet of 2.
3. Magnesium and oxygen (Table 3.4)
മഗ്നീഷ്യത്തിന്റെയും ഓക്സിജന്റെയും ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം ചുവടെ പട്ടികയിൽ നൽകിയിരിക്കുന്നത് ശ്രദ്ധിക്കൂ. – Look at the electron configurations of magnesium and oxygen in the table below. The last two columns are for you.
Questions (page 46).
- ഈ ആറ്റങ്ങൾക്ക് സ്ഥിരതയുണ്ടോ? Are these atoms stable?
- സ്ഥിരത നേടാൻ എന്താണ് മാർഗം? What is the way to become stable?
- ഈ ആറ്റങ്ങൾ തമ്മിൽ സംയോജിച്ചുണ്ടാകുന്ന സംയുക്തത്തിന്റെ പേരെന്ത്? What is the name of the compound formed when these atoms combine?
2. Magnesium gives away its 2 outermost electrons and becomes 2, 8. Oxygen takes those 2 electrons and becomes 2, 8. Both now have the octet of neon. (Watch the animation below.)
3. Magnesium oxide, MgO.
മഗ്നീഷ്യവും ഓക്സിജനും സംയോജിച്ച് മഗ്നീഷ്യം ഓക്സൈഡ് രൂപം കൊള്ളുമ്പോൾ രാസബന്ധനത്തിലൂടെ ആറ്റങ്ങൾ ബാഹ്യതമ ഷെല്ലിൽ അഷ്ടക ഇലക്ട്രോൺ ക്രമീകരണം നേടി സ്ഥിരത കൈവരിക്കുന്നു. – When magnesium and oxygen combine to form magnesium oxide, the atoms reach the octet arrangement in their outermost shells through chemical bonding, and so become stable.
ഒരു സംയുക്തത്തിൽ ഘടക കണങ്ങളെ ചേർത്തുനിർത്തുന്ന ബലത്തെ രാസബന്ധനം (Chemical bond) എന്നുപറയുന്നു.
The force that holds the constituent particles (ഘടക കണങ്ങൾ) together in a compound is called the chemical bond (രാസബന്ധനം).
4. Octet checker – what will each atom do?
Every atom that is not a noble gas has three ways to reach an octet (or a duplet):
- Give away its few outermost electrons (1, 2 or 3) – metals such as Na, Mg, Al. The shell below, already full, becomes the outermost.
- Take the few electrons it is short of (1, 2 or 3) – non-metals such as Cl, O, N, when they meet a metal.
- Share electrons with another atom – non-metals meeting non-metals, and atoms with 4 outermost electrons, such as carbon, for which giving or taking 4 would be too hard.
🎯 Predict first. Press “New atom”, decide, then check.
In the electron dot symbol only the outermost electrons are drawn, one on each side first and then in pairs (G. N. Lewis's method, page 4). For N, O and F the checker says “take or share” – which one happens depends on the partner atom.
- Saying helium is unstable because it has only 2 electrons ✗ – its only shell is full: a duplet.
- Counting all the electrons instead of the outermost ones ✗ – only the last number of the configuration matters for the octet.
- Thinking magnesium takes 6 electrons to reach 8 ✗ – giving away 2 is far easier, and leaves 2, 8.
- Thinking protons change when an atom gives or takes electrons ✗ – only electrons move.
- 📄 Octet rule Wikipedia
Why atoms try to get eight electrons in the outermost shell. - 📄 Chemical bond Wikipedia
All the kinds of forces that hold atoms together.