Trigonální bipyramidová molekulární geometrie - Trigonal bipyramidal molecular geometry

Trigonální bipyramidová molekulární geometrie
Trigonal-bipyramidal-3D-balls.png
PříkladyPF5, Fe (CO)5
Skupina bodůD3h
Koordinační číslo5
Úhel (y) vazby90°, 120°
μ (polarita)0

v chemie, a trigonální bipyramid formace je a molekulární geometrie s jedním atomem ve středu a 5 dalšími atomy v rozích a trojúhelníkový bipyramid. Toto je jedna geometrie, pro kterou nejsou vazebné úhly obklopující centrální atom identické (viz také pětiúhelníkový bipyramid ), protože neexistuje geometrické uspořádání s pěti koncovými atomy ve ekvivalentních polohách. Příklady této molekulární geometrie jsou pentafluorid fosforečný (PF5), a chlorid fosforečný (PCl5) v plynné fázi.[1]

Axiální (nebo apikální) a rovníkové polohy

Trigonální bipyramidový molekulární tvar
sekera = axiální ligand (na jedinečné ose)
ekv = rovníkový ligand (v rovině kolmé k jedinečné ose)

Pět atomů vázaných na centrální atom není všech ekvivalentních a jsou definovány dva různé typy pozic. Pro chlorid fosforečný jako příklad, atom fosforu sdílí rovinu se třemi atomy chloru v úhlech 120 ° k sobě navzájem rovníkový pozic a další dva atomy chloru nad a pod rovinou (axiální nebo apikální pozic).

Podle Teorie VSEPR molekulární geometrie je axiální poloha více přeplněná, protože axiální atom má tři sousední rovníkové atomy (na stejném centrálním atomu) pod úhlem vazby 90 °, zatímco rovníkový atom má pouze dva sousední axiální atomy pod úhlem vazby 90 °. U molekul s pěti identickými ligandy mají délky axiální vazby tendenci být delší, protože atom ligandu se nemůže tak blízko přiblížit k centrálnímu atomu. Jako příklady v PF5 délka axiální vazby P-F je 158odpoledne a rovníková je 152 pm a v PCl5 axiální a rovníkové jsou 214 a 202 pm.[1]

Ve smíšeném halogenidu PF3Cl2 chlory zaujímají dvě rovníkové polohy,[1] což naznačuje, že fluor má vyšší apikofilnost nebo tendence zaujímat axiální polohu. Obecně apikofilita ligandu stoupá s elektronegativita a také se schopností odběru pi-elektronů, jako v sekvenci Cl [2] Oba faktory snižují hustotu elektronů ve vazebné oblasti poblíž centrálního atomu, takže shlukování v axiální poloze je méně důležité.

Související geometrie s osamělými páry

Teorie VSEPR také předpovídá, že substituce ligandu na centrálním atomu osamělým párem valenčních elektronů ponechá obecnou formu uspořádání elektronů beze změny, přičemž osamělý pár nyní zaujímá jednu pozici. U molekul s pěti páry valenčních elektronů včetně vazebných párů i osamělých párů jsou elektronové páry stále uspořádány v trigonálním bipyramidu, ale jedna nebo více rovníkových poloh není připojeno k atomu ligandu, takže molekulární geometrie (pouze pro jádra) je jiný.

The houpačka molekulární geometrie se nachází v tetrafluorid síry (SF4) s centrálním atomem síry obklopeným čtyřmi atomy fluoru, který zaujímá dvě axiální a dvě rovníkové polohy, stejně jako jeden rovníkový osamělý pár, což odpovídá AX4Molekula E v Zápis AX. A Molekulární geometrie ve tvaru písmene T. se nachází v chlorfluorid (ClF3), AX3E2 molekula s atomy fluoru ve dvou axiálních a jedné rovníkové poloze, stejně jako dva rovníkové osamělé páry. Nakonec trijodid ion (Já−
3) je také založen na trigonálním bipyramidu, ale skutečná molekulární geometrie je lineární s koncovými atomy jódu pouze ve dvou osových polohách a třemi rovníkovými polohami obsazenými osamělými páry elektronů (AX2E3); další příklad této geometrie poskytuje xenon difluorid, XeF2.

Berry pseudorotace

Izomery s trigonální bipyramidovou geometrií jsou schopné interkonvertovat prostřednictvím procesu známého jako Berry pseudorotace. Pseudorotace je v pojetí podobná pohybu konformačního diastereomeru, ačkoli nejsou dokončeny žádné plné otáčky. V procesu pseudorotace se dva rovníkové ligandy (oba mají kratší délku vazby než třetí) „posouvají“ směrem k ose molekuly, zatímco axiální ligandy se současně „posouvají“ směrem k rovníku, čímž vytvářejí konstantní cyklický pohyb. Pseudorotace je zvláště pozoruhodná u jednoduchých molekul, jako jsou pentafluorid fosforečný (PF5).

Viz také

Reference

  1. ^ A b C Housecroft, C. E .; Sharpe, A. G. (2004). Anorganická chemie (2. vyd.). Prentice Hall. p. 407. ISBN  978-0-13-039913-7.
  2. ^ IUPAC, Kompendium chemické terminologie, 2. vyd. („Zlatá kniha“) (1997). Online opravená verze: (2006–) “Apikofilnost ". doi:10.1351 / zlatá kniha.AT06990

externí odkazy