รูปทรงโมเลกุลแบบไตรโกนัลไบพีระมิด
| รูปทรงโมเลกุลแบบไตรโกนัลไบพีระมิด | |
|---|---|
 | |
| ตัวอย่าง | PF , Fe(CO) |
| กลุ่มจุด | ดี |
| หมายเลขพิกัด | 5 |
| มุมพันธะ | 90°, 120° |
| μ (ขั้ว) | 0 |
ในวิชาเคมีรูปทรงพีระมิดสามเหลี่ยมคู่เป็นรูปทรงเรขาคณิตของโมเลกุลที่มีอะตอมหนึ่งอยู่ที่ศูนย์กลางและอีก 5 อะตอมอยู่ที่มุมของพีระมิดสามเหลี่ยมคู่ [ 1 ] นี่เป็นรูปทรงเรขาคณิตหนึ่งที่มุมพันธะรอบอะตอมกลางไม่เหมือนกัน (ดูเพิ่มเติมที่พีระมิดห้าเหลี่ยมคู่ ) เนื่องจากไม่มีการจัดเรียงทางเรขาคณิตใดที่มีอะตอมปลายทั้งห้าอยู่ในตำแหน่งที่เทียบเท่ากัน ตัวอย่างของรูปทรงเรขาคณิตของโมเลกุลนี้ได้แก่ฟอสฟอรัสเพนตาฟลูออไรด์ ( PF ) และฟอสฟอรัสเพนตาคลอไรด์ ( PCl ) ในสถานะแก๊ส[ 2 ]
ตำแหน่งแกนกลาง (หรือตำแหน่งยอด) และตำแหน่งเส้นศูนย์สูตร
อะตอมทั้งห้าที่เชื่อมต่อกับอะตอมกลางนั้นไม่ได้สมมูลกันทั้งหมด และมีการกำหนดตำแหน่งที่แตกต่างกันสองประเภท ตัวอย่างเช่น ฟอสฟอรัสเพนตาคลอไรด์อะตอมฟอสฟอรัสจะอยู่ในระนาบเดียวกันกับอะตอมคลอรีนสามอะตอมที่ทำมุม 120° ต่อกันใน ตำแหน่ง เส้นศูนย์สูตรและอะตอมคลอรีนอีกสองอะตอมอยู่เหนือและใต้ระนาบ ( ตำแหน่ง แกนหรือ ตำแหน่ง ยอด )
ตามทฤษฎีเรขาคณิตโมเลกุล VSEPRตำแหน่งแกนจะแออัดกว่า เนื่องจากอะตอมแกนมีอะตอมเส้นศูนย์สูตรที่อยู่ใกล้เคียง 3 อะตอม (บนอะตอมกลางเดียวกัน) ที่มุมพันธะ 90° ในขณะที่อะตอมเส้นศูนย์สูตรมีอะตอมแกนที่อยู่ใกล้เคียงเพียง 2 อะตอมที่มุมพันธะ 90° สำหรับโมเลกุลที่มีลิแกนด์ที่เหมือนกัน 5 ตัว ความยาวพันธะแกนมีแนวโน้มที่จะยาวกว่า เนื่องจากอะตอมลิแกนด์ไม่สามารถเข้าใกล้อะตอมกลางได้มากนัก ตัวอย่างเช่น ใน PF ความยาวพันธะ P−F แกนคือ 158 pmและเส้นศูนย์สูตรคือ 152 pm และใน PCl ความยาว พันธะแกนและเส้นศูนย์สูตรคือ 214 และ 202 pm ตามลำดับ[ 2 ]
ในเฮไลด์ผสม PF Cl คลอรีนจะครอบครองตำแหน่งอิเควทอเรียลสองตำแหน่ง[ 2 ]ซึ่งบ่งชี้ว่าฟลูออรีนมีแนวโน้มที่จะเข้ายึดตำแหน่งแกนมากกว่าโดยทั่วไปแล้ว การเข้ายึดตำแหน่งแกนของลิแกนด์จะเพิ่มขึ้นตามค่าอิเล็ก โทรเนกาติวิตี และความสามารถในการดึงอิเล็กตรอนไพ ดังลำดับ Cl < F < CN [ 3 ]ปัจจัยทั้งสองนี้ทำให้ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในบริเวณพันธะใกล้กับอะตอมกลางลดลง ดังนั้นการแออัดในตำแหน่งแกนจึงมีความสำคัญน้อยลง
รูปทรงเรขาคณิตที่เกี่ยวข้องกับอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว
ทฤษฎี VSEPR ยังทำนายอีกว่า การแทนที่ลิแกนด์ที่อะตอมกลางด้วยอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวของวาเลนซ์ จะทำให้รูปแบบทั่วไปของการจัดเรียงอิเล็กตรอนไม่เปลี่ยนแปลง โดยที่อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวจะเข้าไปอยู่ในตำแหน่งหนึ่ง สำหรับโมเลกุลที่มีอิเล็กตรอนคู่ของวาเลนซ์ห้าคู่ รวมทั้งคู่พันธะและคู่โดดเดี่ยว อิเล็กตรอนคู่เหล่านั้นยังคงจัดเรียงอยู่ในรูปทรงพีระมิดสามเหลี่ยมคู่ แต่ตำแหน่งเส้นศูนย์สูตรอย่างน้อยหนึ่งตำแหน่งไม่ได้เชื่อมต่อกับอะตอมของลิแกนด์ ดังนั้นรูปทรงเรขาคณิตของโมเลกุล (เฉพาะนิวเคลียสเท่านั้น) จึงแตกต่างออกไป
โครงสร้างโมเลกุลแบบกระดานหกพบได้ในซัลเฟอร์เตตระฟลูออไรด์ (SF₄ โดยมีอะตอมซัลเฟอร์อยู่ตรงกลางล้อมรอบด้วยอะตอมฟลูออรีนสี่อะตอม ซึ่งอยู่ในตำแหน่งแกนสองตำแหน่งและตำแหน่งเส้นศูนย์สูตรสองตำแหน่ง รวมทั้งอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวในตำแหน่งเส้นศูนย์สูตรหนึ่งคู่ ซึ่งสอดคล้องกับโมเลกุล AX₄E ใน AXE โครงสร้างโมเลกุลแบบตัว Tพบได้ในคลอรีนไตรฟลูออไรด์ (ClF₃ ซึ่งเป็นโมเลกุล AX₃E₂ อะตอมฟลูออรีน อยู่ในตำแหน่งแกนสองตำแหน่งและตำแหน่งเส้นศูนย์สูตรหนึ่งตำแหน่ง รวมทั้งอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวในตำแหน่งเส้นศูนย์สูตรสองคู่ สุดท้ายคือไอออนไตรไอโอไดด์ ( I₃²⁻)− ) ก็มีพื้นฐานมาจากรูปทรงพีระมิดสามเหลี่ยมคู่เช่นกัน แต่รูปทรงโมเลกุลที่แท้จริงเป็นเส้นตรงโดยมีอะตอมไอโอดีนปลายสุดอยู่ที่ตำแหน่งแกนสองตำแหน่งเท่านั้น และตำแหน่งเส้นศูนย์สูตรสามตำแหน่งถูกครอบครองโดยอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว (AX E ); ตัวอย่างอื่นของ รูปทรงเรขาคณิตนี้คือซีนอนไดฟลูออไรด์ XeF
การหมุนเทียมของเบอร์รี่
ไอโซเมอร์ที่มีโครงสร้างแบบไตรโกนัลไบพีระมิดสามารถเปลี่ยนรูปไปมาได้ผ่านกระบวนการที่เรียกว่าเบอร์รีซูโดโรเทชัน (Berry pseudorotation) ซูโดโรเทชันมีแนวคิดคล้ายกับการเคลื่อนที่ของไดแอสเตอริโอเมอร์เชิงโครงสร้าง แต่ไม่มีการหมุนครบวง ในกระบวนการซูโดโรเทชัน ลิแกนด์สองตัวที่อยู่บนเส้นศูนย์สูตร (ซึ่งทั้งสองตัวมีระยะพันธะสั้นกว่าตัวที่สาม) จะ "เลื่อน" เข้าหาแกนของโมเลกุล ในขณะที่ลิแกนด์ที่อยู่บนแกนจะ "เลื่อน" เข้าหาเส้นศูนย์สูตรพร้อมกัน ทำให้เกิดการเคลื่อนที่แบบวงจรอย่างต่อเนื่อง ซูโดโรเทชันมีความโดดเด่นเป็นพิเศษในโมเลกุลอย่างง่าย เช่นฟอสฟอรัสเพนตาฟลูออไรด์ ( )
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- ศูนย์โครงสร้างโมเลกุล มหาวิทยาลัยอินเดียนา
- ตัวอย่างโมเลกุลเชิงโต้ตอบสำหรับกลุ่มจุด
- การสร้างแบบจำลองโมเลกุล
- ภาพเคลื่อนไหวระนาบสามเหลี่ยม