Геометрия тригонально-бипирамидальной молекулы | |
---|---|
Примеры | PF5, Fe (CO) 5 |
Группа точек | D3h |
Координационное число | 5 |
Угол связи (с) | 90 °, 120 ° |
μ (Полярность) | 0 |
В химии образование тригональной бипирамиды представляет собой геометрию молекулы с одним атомом в центре и еще 5 атомами в углах треугольной бипирамиды. Это одна геометрия, для которой валентные углы, окружающие центральный атом, не идентичны (см. Также пятиугольная бипирамида ), потому что 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. 129>Содержание
Пять атомов, связанных с центральной Не все атомы эквивалентны, и определены два разных типа позиции. Для пентахлорида фосфора, например, атом фосфора имеет общую плоскость с тремя атомами хлора, расположенными под углом 120 ° друг к другу в экваториальных положениях, и еще два атома хлора выше и ниже плоскости (осевые или апикальные положения).
Согласно теории VSEPR молекулярной геометрии, аксиальная позиция более тесна, потому что у аксиального атома есть три соседних экваториальных атома (на одном и том же центральном атоме) под углом связи 90 °, тогда как у экваториального атома есть только два соседних аксиальных атома с валентным углом 90 °. Для молекул с пятью идентичными лигандами длины аксиальных связей имеют тенденцию быть больше, потому что атом лиганда не может приближаться к центральному атому так близко. Например, в PF 5 осевая длина связи P-F составляет 158 пм, а экваториальная - 152 пм, а в PCl 5 аксиальная и экваториальная 214 и 202 пм соответственно.
В смешанном галогениде PF 3Cl2хлорины занимают два из экваториальных положений, что указывает на то, что фтор имеет более высокую апикофильность или тенденцию занимать аксиальное положение. В общем, апикофильность лиганда увеличивается с электроотрицательностью, а также со способностью акцептировать пи-электрон, как в последовательности Cl < F < CN. Both factors decrease electron density in the bonding region near the central atom so that crowding in the axial position is less important.
Теория VSEPR также предсказывает, что замещение лиганд в центральном атоме неподеленной парой валентных электронов оставляет общую форму расположения электронов 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 одно или несколько экваториальных положений не прикреплены к атому лиганда, так что геометрия молекулы (только для ядер) отличается.
молекулярная геометрия качелей обнаружена в тетрафториде серы (SF 4) с центральным атомом серы, окруженным четырьмя атомами фтора, занимающими два аксиальных и два экваториальных положения, а также одна экваториальная неподеленная пара, соответствующие молекуле AX 4 E в обозначении AX. Т-образная геометрия молекулы встречается в трифториде хлора (ClF 3), молекуле AX 3E2с атомами фтора в двух осевых и одной экваториальной позиции., а также две экваториальные неподеленные пары. Наконец, ион трииодида (I. 3) также основан на тригональной бипирамиде, но фактическая геометрия молекулы линейная с концевыми атомами йода только в двух осевых положениях и три экваториальных позиции, занятые неподеленными парами электронов (AX 2E3); Другой пример этой геометрии - дифторид ксенона, XeF 2.
Изомеры с тригонально-бипирамидальной геометрией способны взаимопревращаться посредством процесса, известного как псевдовращение Берри. Псевдовращение похоже на концепцию движения конформационного диастереомера, хотя полных оборотов не происходит. В процессе псевдовращения два экваториальных лиганда (оба из которых 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).