Тригонально-бипирамидальная молекулярная геометрия
| Тригонально-бипирамидальная молекулярная геометрия | |
|---|---|
 | |
| Примеры | ПФ 5 , Fe(CO) 5 |
| Группа точек | Д 3 часа |
| Координационный номер | 5 |
| Угол(а) связи | 90°, 120° |
| μ (полярность) | 0 |
В химии представляет тригональная бипирамида собой молекулярную геометрию с одним атомом в центре и еще пятью атомами в углах треугольной бипирамиды . [1] Это одна геометрия, для которой валентные углы, окружающие центральный атом, не идентичны (см. также пятиугольную бипирамиду ), поскольку не существует геометрического расположения с пятью концевыми атомами в эквивалентных положениях. Примерами такой молекулярной геометрии являются пентафторид фосфора ( PF 5 ) и пентахлорид фосфора ( PCl 5 ) в газовой фазе. [2]
Осевое (или апикальное) и экваториальное положения.
[ редактировать ]
ax = аксиальный лиганд (на уникальной оси)
eq = экваториальный лиганд (в плоскости, перпендикулярной уникальной оси)
Не все пять атомов, связанных с центральным атомом, эквивалентны, и определены два разных типа положения. Например, в пентахлориде фосфора атом фосфора находится в одной плоскости с тремя атомами хлора, расположенными под углом 120° друг к другу в экваториальных положениях, и еще двумя атомами хлора выше и ниже плоскости ( аксиальные или апикальные положения).
Согласно теории молекулярной геометрии VSEPR , аксиальное положение более перенаселено, поскольку аксиальный атом имеет три соседних экваториальных атома (на одном и том же центральном атоме) при валентном угле 90°, тогда как экваториальный атом имеет только два соседних аксиальных атома при валентном угле 90°. Угол соединения 90°. Для молекул с пятью идентичными лигандами длины осевых связей имеют тенденцию быть больше, потому что атом лиганда не может так близко приблизиться к центральному атому. Например, в PF 5 длина аксиальной связи P-F составляет 158 пм , а экваториальная - 152 пм, а в PCl 5 аксиальная и экваториальная - 214 и 202 пм соответственно. [2]
В смешанном галоиде PF 3 Cl 2 хлоры занимают два экваториальных положения: [2] что указывает на то, что фтор имеет большую апикофильность или тенденцию занимать аксиальное положение. В целом апикофильность лиганда увеличивается с увеличением электроотрицательности , а также с увеличением способности оттягивать пи-электроны, как в последовательности Cl < F < CN. [3] Оба фактора уменьшают электронную плотность в области связи вблизи центрального атома, поэтому скученность в аксиальном положении становится менее важной.
Связанные геометрии с неподеленными парами
[ редактировать ]Теория VSEPR также предсказывает, что замена лиганда в центральном атоме неподеленной парой валентных электронов оставляет общую форму расположения электронов неизменной, причем неподеленная пара теперь занимает одну позицию. Для молекул с пятью парами валентных электронов, включая как связывающие пары, так и неподеленные пары, электронные пары по-прежнему расположены в тригональной бипирамиде, но одно или несколько экваториальных положений не прикреплены к атому лиганда, так что молекулярная геометрия (только для ядер) отличается.
обнаружена Молекулярная геометрия качелей в тетрафториде серы (SF 4 ) с центральным атомом серы, окруженным четырьмя атомами фтора, занимающими две аксиальные и две экваториальные позиции, а также одной экваториальной неподеленной парой, соответствующей молекуле AX 4 E в обозначении AX. . Т -образная молекулярная геометрия обнаружена в трифториде хлора (ClF 3 ), молекуле AX 3 E 2 с атомами фтора в двух аксиальных и одном экваториальном положениях, а также в двух экваториальных неподеленных парах. Наконец, трииодид- ион ( I −
3 ) также основана на тригональной бипирамиде, но реальная молекулярная геометрия является линейной с концевыми атомами йода только в двух осевых положениях, а три экваториальных положения заняты неподеленными парами электронов (AX 2 E 3 ); Другим примером такой геометрии является дифторид ксенона XeF 2 .
Псевдоротация Берри
[ редактировать ]Изомеры с тригонально-бипирамидальной геометрией способны взаимопревращаться посредством процесса, известного как псевдовращение Берри . Псевдоротация по своей сути аналогична движению конформационного диастереомера, хотя полных оборотов не совершается. В процессе псевдовращения два экваториальных лиганда (оба имеют меньшую длину связи, чем третий) «смещаются» к оси молекулы, а аксиальные одновременно «смещаются» к экватору, создавая постоянное циклическое движение. Псевдоровращение особенно заметно в простых молекулах, таких как пентафторид фосфора (PF 5 ).
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Тригонально-бипирамидальные молекулы» . Творческая химия . Проверено 7 февраля 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Хаускрофт, CE; Шарп, AG (2004). Неорганическая химия (2-е изд.). Прентис Холл. п. 407. ИСБН 978-0-13-039913-7 .
- ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Интернет-исправленная версия: (2006–) « Апикофильность ». doi : 10.1351/goldbook.AT06990
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Центр молекулярной структуры Университета Индианы
- Интерактивные молекулярные примеры для точечных групп
- Молекулярное моделирование
- Анимированный тригональный планарный визуал
| Координационный номер 2 | |
|---|---|
| Координационный номер 3 | |
| Координационный номер 4 | |
| Координационный номер 5 | |
| Координационный номер 6 | |
| Координационный номер 7 | |
| Координационный номер 8 | |
| Координационный номер 9 | |
