Тригонально-бипирамидальная молекулярная геометрия
Молекулярная структура с атомами в центре и вершинах треугольной бипирамиды
Тригонально-бипирамидальная молекулярная геометрия
ПримерыПФ5 , Fe(CO ) 5
Группа точекД 3ч
Координационный номер5
Угол(ы) связи90°, 120°
μ (Полярность)0

В химии тригональная бипирамидальная формация представляет собой молекулярную геометрию с одним атомом в центре и еще 5 атомами в углах треугольной бипирамиды . [1] Это одна из геометрий, для которой углы связей, окружающие центральный атом, не идентичны (см. также пентагональная бипирамида ), поскольку не существует геометрического расположения с пятью конечными атомами в эквивалентных положениях. Примерами этой молекулярной геометрии являются пентафторид фосфора ( PF 5 ) и пентахлорид фосфора ( PCl 5 ) в газовой фазе. [2]

Аксиальное (или апикальное) и экваториальное положения

Тригонально-бипирамидальная молекулярная форма
ax = аксиальный лиганд (на уникальной оси)
eq = экваториальный лиганд (в плоскости, перпендикулярной уникальной оси)

Пять атомов, связанных с центральным атомом, не все эквивалентны, и определены два различных типа положения. Для примера пентахлорида фосфора атом фосфора делит плоскость с тремя атомами хлора 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 переполнено, поскольку аксиальный атом имеет три соседних экваториальных атома (на одном и том же центральном атоме) под углом связи 90°, тогда как экваториальный атом имеет только два соседних аксиальных атома под углом связи 90°. Для молекул с пятью идентичными лигандами длины аксиальных связей, как правило, больше, поскольку атом лиганда не может приблизиться к центральному атому так близко. Например, в PF 5 аксиальная длина 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 галогениде PF 3 Cl 2 хлоры занимают две экваториальные позиции, [2] указывая на то, что фтор имеет большую апикофильность или тенденцию занимать аксиальное положение. В общем случае апикофильность лиганда увеличивается с электроотрицательностью , а также с оттягивающей способностью пи-электронов, как в последовательности Cl < F < CN. [3] Оба фактора уменьшают электронную плотность в области связи вблизи центрального атома, так что скученность в аксиальном положении менее важна.

Теория VSEPR также предсказывает, что замена лиганда в центральном атоме неподеленной парой валентных электронов оставляет общую форму электронного расположения неизменной, при этом 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 одна или несколько экваториальных позиций не прикреплены к атому лиганда, так что молекулярная геометрия (только для ядер) отличается.

Молекулярная геометрия в виде пилы обнаружена в тетрафториде серы (SF 4 ) с центральным атомом серы, окруженным четырьмя атомами фтора, занимающими два аксиальных и два экваториальных положения, а также одну экваториальную неподеленную пару, что соответствует молекуле AX 4 E в нотации AXE . Молекулярная геометрия в виде Т-образной формы обнаружена в трифториде хлора (ClF 3 ), молекуле AX 3 E 2 с атомами фтора в двух аксиальных и одном экваториальном положении, а также двумя экваториальными неподеленными парами. Наконец, трииодид- ион ( I−
3) также основана на тригональной бипирамиде, но фактическая молекулярная геометрия является линейной , при этом концевые атомы йода находятся только в двух аксиальных положениях, а три экваториальных положения заняты неподеленными парами электронов (AX 2 E 3 ); еще одним примером такой геометрии является дифторид ксенона , XeF 2 .

псевдоротация Берри

Изомеры с тригонально-бипирамидальной геометрией способны взаимопревращаться посредством процесса, известного как псевдовращение Берри . Псевдовращение по своей концепции похоже на движение конформационного диастереомера, хотя полных оборотов не происходит. В процессе псевдовращения два экваториальных лиганда (оба имеют более короткую длину связи, чем третий) «смещаются» к оси молекулы, в то время как аксиальные лиганды одновременно «смещаются» к экватору, создавая постоянное циклическое движение. Псевдовращение особенно заметно в простых молекулах, таких как пентафторид фосфора (PF 5 ).

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Тригональные бипирамидальные молекулы". Creative Chemistry . Получено 2023-02-07 .
  2. ^ abc Housecroft, CE; Sharpe, AG (2004). Неорганическая химия (2-е изд.). Prentice Hall. стр. 407. ISBN 978-0-13-039913-7.
  3. ^ IUPAC , Compendium of Chemical Terminology , 2nd ed. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) «Апикофильность». doi :10.1351/goldbook.AT06990
  • Центр молекулярной структуры Университета Индианы
  • Интерактивные молекулярные примеры для точечных групп
  • Молекулярное моделирование
  • Анимированное плоскостное треугольное изображение
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Тригональная_бипирамидальная_молекулярная_геометрия&oldid=1138012808#Аксиальное_(или_апикальное)_и_экваториальное_положения"