Trigonální bipyramidová molekulární geometrie - Trigonal bipyramidal molecular geometry
Trigonální bipyramidová molekulární geometrie | |
---|---|
Příklady | PF 5 , Fe (CO) 5 |
Skupina bodů | D 3h |
Koordinační číslo | 5 |
Úhel (y) vazby | 90 °, 120 ° |
μ (polarita) | 0 |
V chemii je trigonální bipyramidová formace molekulární geometrie s jedním atomem ve středu a 5 dalšími atomy v rozích trojúhelníkového bipyramidu . Toto je jedna geometrie, u které vazebné úhly obklopující centrální atom nejsou totožné (viz také pětiúhelníkový bipyramid ), protože neexistuje žádné geometrické uspořádání s pěti koncovými atomy ve ekvivalentních polohách. Příklady této molekulární geometrie jsou fluorid fosforečný (PF 5 ), a chlorid fosforečný (PCI 5 ) v plynné fázi.
Obsah
Axiální (nebo apikální) a rovníkové polohy
Pět atomů vázaných na centrální atom není všech ekvivalentních a jsou definovány dva různé typy pozic. Například pro chlorid fosforečný sdílí atom fosforu rovinu se třemi atomy chloru v úhlech 120 ° vůči sobě navzájem v rovníkové poloze a dva další atomy chloru nad a pod rovinou ( axiální nebo apikální polohy).
Podle teorie molekulární geometrie VSEPR je axiální poloha více přeplněná, protože axiální atom má tři sousední rovníkové atomy (na stejném centrálním atomu) v úhlu 90 ° vazby, zatímco rovníkový atom má pouze dva sousední axiální atomy 90 ° úhel vazby. 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 PF 5 je délka axiální vazby P-F 158 pm a rovníková je 152 pm, a v PCl 5 je axiální a rovníková 214 a 202 pm.
Ve smíšeném halogenidu PF 3 Cl 2 se chlory zabírají dvě rovníkových poloh, což ukazuje, že fluor má větší apicophilicity nebo tendenci zaujímat axiální polohy. Obecně se apikofilita ligandu zvyšuje s elektronegativitou a také se schopností odběru pi-elektronů, jako v sekvenci Cl <F <CN. 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.
Molekulární geometrie houpačka se nachází v siřičitým (SF 4 ) s centrálním atomem síry obklopen čtyřmi atomy fluoru zabírat dvě axiální a dvě rovníkové polohách, jakož i jeden rovníkové volný pár odpovídá AX 4 E molekuly v AX notaci . Ve tvaru písmene T molekulární geometrie se nachází v chloru boritého (CLF 3 ), což je AX 3 E 2 molekuly s atomy fluoru ve dvou osových a jednoho ekvatoriální poloze, a dvě rovníkové volných párů. Nakonec trijodidový iont ( I.-
3) je také založen na trigonálním bipyramidu, ale skutečná molekulární geometrie je lineární s koncovými jody pouze ve dvou axiálních polohách a třemi rovníkovými polohami vyplněnými osamocenými páry elektronů (AX 2 E 3 ).
Berry pseudorotace
Izomery s trigonální bipyramidovou geometrií jsou schopné interkonvertovat prostřednictvím procesu známého jako Berryho 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) „posunují“ 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 je pentafluorid fosforečný (PF 5 ).