Règle des 18 électrons

La règle des 18 électrons est essentiellement utilisée dans la chimie des métaux de transition, pour caractériser et prévoir la stabilité des complexes métalliques.



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La règle des 18 électrons est essentiellement utilisée dans la chimie des métaux de transition, pour caractériser et prévoir la stabilité des complexes métalliques. La couche de valence d'un métal de transition peut accueillir 18 électrons : 2 dans chacune des cinq orbitales d, 2 dans les trois orbitales p et 2 dans l'orbitale s. En réalité, ces orbitales ne peuvent accepter de nouveaux électrons car cela donnerait naissance à des ions du type Pt8− ou Fe10-. Cependant, la combinaison de ces orbitales atomiques avec celles de ligands produit neuf orbitales moléculaires qui seront liantes ou non-liantes (à plus haute énergie, on trouve aussi des orbitales anti-liantes). Le remplissage de ces neuf orbitales moléculaires par des électrons - du métal ou du ligand - est la base de la règle des 18 électrons. Quand un métal possède 18 électrons, il parvient à une configuration électronique équivalente à celle des gaz rares.

Application de la règle des 18 électrons

Énormément de complexes métalliques ne satisfont pas à cette règle. Elle est cependant spécifiquement utile dans l'étude des complexes organométalliques des périodes du chrome Cr, du fer Fe, du manganèse Mn et du cobalt Co et s'applique à des composés tels que le ferrocène, le pentacarbonylefer, l'hexacarbonylechrome et le tétracarbonylenickel. Dans ces composés, il existe neuf orbitales moléculaires (OM) liantes, basses en énergie. Y ajouter des électrons est par conséquent favorable à la stabilité, jusqu'à atteinte des 18 électrons procurant le complexe le plus stable envisageable. Les électrons mis en jeu comprennent autant ceux donnés par le ligand que ceux donnés par le centre métallique. Cette stabilité est d'une telle importance que le gain des 18 électrons par le complexe prédit fréquemment de l'issue d'une réaction le mettant en jeu.

La règle des 18 électrons revenant principalement au remplissage des couches de valence du centre métallique par des liaisons covalentes, les métaux agissant essentiellement de manière ionique ne la respectent pas. Ces métaux sont ceux du groupe f, les lanthanides et les actinides. On peut cependant la rapprocher de la règle de l'octet pour le carbone, qui produit les quatre liaisons covalentes nécessaires au remplissage de ses couches de valence.

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