รูปทรงโมเลกุลแบบทรงแปดเหลี่ยม
ตัวอย่าง	SF 6 , Mo(CO) 6
กลุ่มจุด	โอ้​
หมายเลขพิกัด	6
มุมพันธะ	90°
μ (ขั้ว)	0

ในวิชาเคมีรูปทรงเรขาคณิตโมเลกุล แบบ ^ทรง แปดเหลี่ยม หรือที่เรียกว่าทรงพีระมิดคู่สี่เหลี่ยม [ ^{1 ]}อธิบายรูปร่างของสารประกอบที่มีอะตอมหรือกลุ่มของอะตอมหรือลิแกนด์หกอะตอมเรียงตัวอย่างสมมาตรรอบอะตอมกลาง ซึ่งกำหนดจุดยอดของทรงแปดเหลี่ยมทรงแปดเหลี่ยมมีแปดหน้า ดังนั้นจึง มีคำนำ หน้า ว่า octaทรงแปดเหลี่ยมเป็นหนึ่งในทรงหลายเหลี่ยมเพลโตแม้ว่าโมเลกุลทรงแปดเหลี่ยมโดยทั่วไปจะมีอะตอมอยู่ตรงกลางและไม่มีพันธะระหว่างอะตอมของลิแกนด์ ทรงแปดเหลี่ยมที่สมบูรณ์แบบอยู่ในกลุ่มจุด O _hตัวอย่างของสารประกอบทรงแปดเหลี่ยม ได้แก่ซัลเฟอร์เฮกซาฟลู ออไรด์ SF ₆และโมลิบเดนัมเฮกซาคาร์บอนิล Mo(CO ) ₆คำว่า "ทรงแปดเหลี่ยม" ถูกใช้โดยนักเคมีอย่างหลวมๆ โดยเน้นที่รูปทรงเรขาคณิตของพันธะกับอะตอมกลางและไม่พิจารณาความแตกต่างระหว่างลิแกนด์เอง ตัวอย่างเช่น[Co(NH ₃ ) ₆ ] ³⁺ซึ่งไม่ใช่ทรงแปดเหลี่ยมในความหมายทางคณิตศาสตร์เนื่องจากการวางแนวของ พันธะ N−Hก็ยังถูกเรียกว่าทรงแปดเหลี่ยม^{[ 2 ]}

แนวคิดเรื่องรูปทรงเรขาคณิตการประสานงานแบบทรงแปดเหลี่ยมได้รับการพัฒนาโดยอัลเฟรด เวอร์เนอร์เพื่ออธิบายสัดส่วนทางเคมีและไอโซเมอร์ในสารประกอบเชิงซ้อนความเข้าใจของเขาทำให้นักเคมีสามารถหาเหตุผลให้กับจำนวนไอโซเมอร์ของสารประกอบเชิงซ้อนได้ สารประกอบเชิงซ้อนของโลหะทรานซิชันแบบทรงแปดเหลี่ยมที่มีอะมีนและแอนไอออนอย่างง่าย มักถูกเรียกว่าสารประกอบเชิงซ้อนแบบเวอร์เนอร์

เมื่อลิแกนด์สองชนิดขึ้นไป (L ^a , L ^b , ...) เข้าประสานกับศูนย์กลางโลหะทรงแปดเหลี่ยม (M) คอมเพล็กซ์นั้นสามารถมีอยู่ได้ในรูปไอโซเมอร์ ระบบการตั้งชื่อสำหรับไอโซเมอร์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับจำนวนและการจัดเรียงของลิแกนด์ที่แตกต่างกัน

สำหรับ ML⁴_​แอล^ข₂มีไอโซเมอร์อยู่สองแบบ ไอโซเมอร์ แบบซิส มีลิแกนด์ ^Lbสองตัวอยู่ติดกัน ในขณะที่ ไอโซเมอร์ แบบทรานส์มีลิแกนด์ Lb สองตัวทำมุม 180° ต่อกัน การวิเคราะห์สารประกอบเชิงซ้อนดังกล่าวทำให้แอลเฟรด เวอร์เนอร์ได้รับรางวัลโนเบลในปี 1913 และได้เสนอสมมติฐานเกี่ยวกับสารประกอบเชิงซ้อนทรงแปดเหลี่ยม

• 
  ซิส -[CoCl ₂ (NH ₃ ) ₄ ] ⁺
• 
  ทรานส์ -[CoCl ₂ (NH ₃ ) ₄ ] ⁺

สำหรับ ML³_​แอล^ข₃ไอโซเมอร์ที่เป็นไปได้มีสอง แบบ ไอโซเมอร์แบบเฟเชียล ( fac ) มีลิแกนด์ที่เหมือนกันสามชุดวางอยู่บนด้านใดด้านหนึ่งของทรงแปดเหลี่ยมที่ล้อมรอบอะตอมกลาง โดยลิแกนด์ที่เหมือนกันทั้งหมดจะอยู่แบบซิส (cis) ต่อกันไอโซเมอร์แบบเมริเดียน ( mer ) มีลิแกนด์ที่เหมือนกันสามชุดวางอยู่บนระนาบที่ผ่านอะตอมกลาง โดยสองในสามลิแกนด์จะอยู่แบบทรานส์ (trans)ต่อกัน และลิแกนด์ตัวที่สามจะอยู่แบบซิส (cis)กับสองตัวแรก

• 
  fac -[CoCl ₃ (NH ₃ ) ₃ ]
• 
  เมอร์ -[CoCl ₃ (NH ₃ ) ₃ ]

สารประกอบเชิงซ้อนที่มีลิแกนด์แบบไบเดนเทตสามตัวหรือลิแกนด์ แบบไบเดนเทต ซิ สสองตัวสามารถมีอยู่ได้ในรูป คู่ เอนันติโอเมอร์ตัวอย่างแสดงไว้ด้านล่าง

• 
  Λ -[Fe(ox) ₃ ] ³⁻
• 
  Δ -[Fe(ox) ₃ ] ³⁻
• 
  Λ - cis -[CoCl ₂ (en) ₂ ] ⁺
• 
  Δ - cis -[CoCl ₂ (en) ₂ ] ⁺

สำหรับ ML²_​แอล^ข₂แอล^ซี₂ไอโซเมอร์ทางเรขาคณิตทั้งหมดห้าแบบและสเตอริโอไอโซเมอร์หกแบบเป็นไปได้^{[ 3 ]}

1. ไอโซเมอร์หนึ่งชนิดที่ลิแกนด์คู่ที่เหมือนกันทั้งสามคู่เรียงตัวแบบทรานส์
2. ไอโซเมอร์สามชนิด โดยที่ลิแกนด์คู่หนึ่งที่เหมือนกัน (L ^a หรือ L ^b หรือ L ^c ) อยู่ในตำแหน่งทรานส์ในขณะที่ลิแกนด์อีกสองคู่อยู่ในตำแหน่งซิสซึ่ง กันและกัน
3. คู่เอนันติโอเมอร์สองคู่ซึ่งลิแกนด์ที่เหมือนกันทั้งสามคู่เป็นแบบซิสซึ่งเทียบเท่ากับไอโซเมอร์ Δ และ Λ ที่กล่าวถึงข้างต้น

จำนวนไอโซเมอร์ที่เป็นไปได้อาจสูงถึง 30 สำหรับสารประกอบเชิงซ้อนทรงแปดเหลี่ยมที่มีลิแกนด์ต่างกัน 6 ชนิด (ในทางตรงกันข้าม สารประกอบเชิงซ้อนทรงสี่เหลี่ยมที่มีลิแกนด์ต่างกัน 4 ชนิด จะมีสเตอริโอไอโซเมอร์ได้เพียง 2 ชนิดเท่านั้น) ตารางต่อไปนี้แสดงรายการการรวมกันที่เป็นไปได้ทั้งหมดสำหรับลิแกนด์แบบโมโนเดนเทต:

ดังนั้น ไดแอสเตอริโอเมอร์ทั้ง 15 ตัวของ ML ^a L ^b L ^c L ^d L ^e L ^fล้วนเป็นไครัล ในขณะที่สำหรับ ML²_​L ^b L ^c L ^d L ^eมีไดแอสเตอริโอเมอร์ 6 ตัวที่เป็นไครัล และ 3 ตัวที่ไม่ใช่ไครัล (ตัวที่ L ^aเป็นแบบทรานส์ ) จะเห็นได้ว่าการประสานงานแบบทรงแปดเหลี่ยมช่วยให้เกิดความซับซ้อนได้ มากกว่า แบบทรงสี่เหลี่ยมที่ครอบงำเคมีอินทรีย์ทรงสี่เหลี่ยม ML ^a L ^b L ^c L ^dมีอยู่เป็นคู่เอนันติโอเมอร์เพียงคู่เดียว ในการสร้างไดแอสเตอริโอเมอร์สองตัวในสารประกอบอินทรีย์ จำเป็นต้องมีศูนย์กลางคาร์บอนอย่างน้อยสองแห่ง

คำนี้ยังอาจหมายถึงโครงสร้างทรงแปดเหลี่ยมที่ได้รับอิทธิพลจากปรากฏการณ์ Jahn–Tellerซึ่งเป็นปรากฏการณ์ทั่วไปที่พบได้ในเคมีเชิงโคออร์ดิเนชัน ปรากฏการณ์ นี้จะลดสมมาตรของโมเลกุลจาก O _hเป็น D _4hและเรียกว่าการบิดเบี้ยวแบบสี่เหลี่ยมจัตุรัส

โมเลกุลบางชนิด เช่นXeF ₆หรือIF⁻ ₆มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวที่บิดเบือนสมมาตรของโมเลกุลจาก O _hเป็นC _3v ^{[ 4 ] [ 5 ]}รูปทรงเรขาคณิตเฉพาะนี้เรียกว่าทรงแปดเหลี่ยมแบบมี ฝาปิดด้านเดียว เนื่องจากได้มาจากทรงแปดเหลี่ยมโดยการวางอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวไว้เหนือจุดศูนย์กลางของหน้าสามเหลี่ยมด้านหนึ่งของทรงแปดเหลี่ยมเป็น "ฝาปิด" (และเลื่อนตำแหน่งของอะตอมอีกหกอะตอมเพื่อรองรับ) ^{[ 6 ]}ทั้งสองอย่างนี้แสดงถึงความแตกต่างจากรูปทรงเรขาคณิตที่ทำนายโดย VSEPR ซึ่งสำหรับ AX ₆ E ₁ทำนายรูปทรง พีระมิดห้าเหลี่ยม

สามารถเชื่อมต่อทรงแปดเหลี่ยมคู่หนึ่งเข้าด้วยกันได้ในลักษณะที่รักษารูปทรงเรขาคณิตการประสานงานของทรงแปดเหลี่ยมไว้ได้ โดยการแทนที่ลิแกนด์ปลายด้วยลิแกนด์เชื่อมต่อ รูปแบบการเชื่อมต่อทรงแปดเหลี่ยมที่พบได้ทั่วไปมีสองแบบ คือ การใช้ขอบร่วมกันและการใช้หน้าร่วมกัน ทรงแปดเหลี่ยมคู่ที่ใช้ขอบร่วมกันและหน้าร่วมกันจะมีสูตรเคมีเป็น [M ₂ L ₈ (μ-L)] ₂และ M ₂ L ₆ (μ-L) ₃ตามลำดับ ส่วนพอลิเมอร์ที่มีรูปแบบการเชื่อมต่อแบบเดียวกันจะมีสัดส่วนทางเคมีเป็น [ML ₂ (μ-L) ₂ ] _∞และ [M(μ-L) ₃ ] _∞ตามลำดับ

การใช้ขอบหรือหน้าร่วมกันของทรงแปดเหลี่ยมทำให้เกิดโครงสร้างที่เรียกว่า ไบออกตาเฮดรัล สารประกอบเพนตาเฮไลด์และเพนตาอัลคอกไซ ด์ของโลหะหลายชนิด มีอยู่ในสารละลายและของแข็งที่มีโครงสร้างไบออกตาเฮดรัล ตัวอย่างหนึ่งคือไนโอเบียมเพนตาคลอไรด์ โลหะเตตระเฮไลด์มักมีอยู่เป็นพอลิเมอร์ที่มีทรงแปดเหลี่ยมที่ใช้ขอบร่วมกันเซอร์โคเนียมเตตระคลอไรด์ เป็นตัวอย่างหนึ่ง^{[ 7 ]} สารประกอบที่มีโซ่ทรงแปดเหลี่ยมที่ใช้หน้าร่วมกัน ได้แก่ MoBr ₃ , RuBr ₃และ TlBr ₃

• 
  แบบจำลองลูกบอลและแท่งของไนโอเบียมเพนตาคลอไรด์สารประกอบเชิงซ้อนแบบไบออกตาเฮดรัล
• 
  แบบจำลองลูกบอลและแท่งของเซอร์โคเนียมเตตระคลอไรด์ ซึ่งเป็นพอ ลิเมอร์อนินทรีย์ที่ประกอบด้วยทรงแปดเหลี่ยม ที่เชื่อมต่อกันด้วยขอบ
• 
  แบบจำลองลูกบอลและแท่งของโมลิบเดนัม(III) โบรไมด์ ซึ่งเป็น พอลิเมอร์อนินทรีย์ที่มีพื้นฐานมาจากทรงแปดเหลี่ยมที่เชื่อมต่อกันด้วยหน้าตัด
• 
  มองเกือบตลอดสายโซ่ของไทเทเนียม(III) ไอโอไดด์โดยเน้นการบดบังของลิแกนด์เฮไลด์ในทรงแปดเหลี่ยมที่ใช้หน้าร่วมกันดังกล่าว

สำหรับสารประกอบที่มีสูตร MX ₆ทางเลือกหลักนอกเหนือจากรูปทรงแปดเหลี่ยมคือรูปทรงปริซึมสามเหลี่ยม ซึ่งมีสมมาตร D _3hในรูปทรงนี้ ลิแกนด์ทั้งหกตัวก็สมมูลกันด้วย นอกจากนี้ยังมีปริซึมสามเหลี่ยมบิดเบี้ยวที่มีสมมาตร C _3vตัวอย่างที่โดดเด่นคือW(CH ₃ ) ₆การเปลี่ยนรูปของΔ - และΛ -คอมเพล็กซ์ ซึ่งโดยปกติจะช้า มีการเสนอว่าเกิดขึ้นผ่านตัวกลางปริซึมสามเหลี่ยม กระบวนการนี้เรียกว่า " การบิดของไบลาร์ " เส้นทางทางเลือกสำหรับการเกิดราเซมิเซชันของคอมเพล็กซ์เหล่านี้คือการบิดของเรย์-ดัตต์

สำหรับไอออนอิสระ เช่น Ni²⁺ ^หรือ Mo⁰ ^ใน สถานะก๊าซ พลังงานของออร์บิทัล dจะมีค่าเท่ากัน กล่าวคือ พวกมัน "เสื่อมสภาพ" (degenerate) ในสารประกอบเชิงซ้อนทรงแปดเหลี่ยม (octahedral complex) การเสื่อมสภาพนี้จะหายไป พลังงานของ d₂z _{^{และd₂x₂} − y₂}ซึ่ง_{^{เรียก}ว่าเซต} e₂g _ซึ่งมุ่งตรงไปยังลิแกนด์ จะไม่เสถียร ในทางกลับกัน พลังงานของ ออร์บิทัล _dₓz , _dₓyและ_dₓyzซึ่งเรียกว่าเซต t₂g _จะเสถียรขึ้น ป้ายกำกับ t₂g _และ e₂g _หมายถึงการแสดงแทนแบบลดทอนไม่ได้ (irreducible representations ) ซึ่งอธิบายคุณสมบัติสมมาตรของออร์บิทัลเหล่านี้ ช่องว่างพลังงานที่แยกเซตทั้งสองนี้เป็นพื้นฐานของทฤษฎีสนามผลึก (crystal field theory) และ ทฤษฎีสนามลิแกนด์ (ligand field theory ) ที่ครอบคลุมมากกว่าการสูญเสียภาวะเสื่อมสภาพเมื่อเกิดการสร้างสารประกอบเชิงซ้อนทรงแปดเหลี่ยมจากไอออนอิสระ เรียกว่าการแยกสนามผลึกหรือการแยกสนามลิแกนด์ ช่องว่างพลังงานจะถูกกำหนดสัญลักษณ์เป็น_Δo ซึ่งแปรผันตามจำนวนและลักษณะของลิแกนด์ หากสมมาตรของสารประกอบเชิงซ้อนต่ำกว่าทรงแปดเหลี่ยม ระดับ e _gและ t _2gสามารถแยกออกไปได้อีก ตัวอย่างเช่น ชุด t _2gและ e _gจะแยกออกไปอีกในtrans -ML⁴_​แอล^ข₂.

ความแข็งแรงของลิแกนด์เรียงลำดับดังนี้สำหรับตัวให้电子เหล่านี้:

อ่อน: ไอโอดีน < โบรมีน < ฟลูออรีน < อะซิเตต < ออกซาเลต < น้ำ < ไพริดีน < ไซยาไนด์ :แรง

ลิแกนด์ที่เรียกว่า "ลิแกนด์สนามอ่อน" ทำให้เกิดค่าΔo _ขนาด เล็ก และดูดซับแสงที่ความยาวคลื่น ยาว กว่า

เนื่องจากมีสารประกอบเชิงซ้อนทรงแปดเหลี่ยมอยู่มากมายนับไม่ถ้วน จึงไม่น่าแปลกใจที่ได้มีการอธิบายปฏิกิริยาต่างๆ ไว้มากมาย ปฏิกิริยาเหล่านี้สามารถจำแนกได้ดังนี้:

• ปฏิกิริยาการแทนที่ลิแกนด์ (ผ่านกลไกต่างๆ)
• ปฏิกิริยาการเติมลิแกนด์ ซึ่งรวมถึงการโปรตอนไนเซชันและปฏิกิริยาอื่นๆ อีกมากมาย
• ปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน (ซึ่งมีการรับหรือสูญเสียอิเล็กตรอน)
• การจัดเรียงใหม่ที่สเตอริโอเคมีสัมพัทธ์ของลิแกนด์เปลี่ยนแปลงไปภายในทรงกลมการประสานงาน

ปฏิกิริยาหลายอย่างของสารประกอบเชิงซ้อนโลหะทรานซิชันแบบทรงแปดเหลี่ยมเกิดขึ้นในน้ำ เมื่อ ลิแกนด์ ประจุลบเข้ามาแทนที่โมเลกุลน้ำที่ประสานอยู่ ปฏิกิริยานั้นเรียกว่า แอนเนชัน (anation ) ส่วนปฏิกิริยาย้อนกลับ คือ น้ำเข้ามาแทนที่ลิแกนด์ประจุลบ เรียกว่า อะควาชัน ( aquation ) ตัวอย่างเช่น[CoCl(NH₃ ₎ ₅ _] ²⁺ ^จะค่อยๆ เปลี่ยนเป็น[Co(NH₃ ₎ ₅ ₍ H₂O ₎ ] ^³⁺ในน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาวะที่มีกรดหรือเบส การเติมกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้นจะเปลี่ยนสารประกอบเชิงซ้อนอะควาให้กลับไปเป็นคลอไรด์อีกครั้ง ผ่านกระบวนการแอนเนชัน

• กลุ่มทรงแปดเหลี่ยม
• วิธี AXE
• เรขาคณิตโมเลกุล

• ตัวอย่างของรูปทรงเรขาคณิตแบบทรงแปดเหลี่ยมที่ 3dCHEM.com
• ศูนย์โครงสร้างโมเลกุล มหาวิทยาลัยอินเดียนา
• ตัวอย่างสมมาตรกลุ่มจุด