Géométrie moléculaire bipyramidale trigonale - Trigonal bipyramidal molecular geometry
| Géométrie moléculaire bipyramidale trigonale | |
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| Exemples | PF 5 , Fe (CO) 5 |
| Groupe de points | J 3h |
| Numéro de coordination | 5 |
| Angle (s) de liaison | 90 °, 120 ° |
| μ (polarité) | 0 |
En chimie , une formation de bipyramide trigonale est une géométrie moléculaire avec un atome au centre et 5 autres atomes aux coins d'une bipyramide triangulaire . Il s'agit d'une géométrie pour laquelle les angles de liaison entourant l'atome central ne sont pas identiques (voir aussi bipyramide pentagonale ), car il n'y a pas d'arrangement géométrique avec cinq atomes terminaux dans des positions équivalentes. Des exemples de cette géométrie moléculaire sont le pentafluorure de phosphore (PF 5 ) et le pentachlorure de phosphore (PCl 5 ) en phase gazeuse.
Positions axiale (ou apicale) et équatoriale
Les cinq atomes liés à l'atome central ne sont pas tous équivalents et deux types de position différents sont définis. Pour le pentachlorure de phosphore à titre d'exemple, l'atome de phosphore partage un plan avec trois atomes de chlore à des angles de 120 ° l'un par rapport à l'autre en positions équatoriales , et deux autres atomes de chlore au-dessus et au-dessous du plan (positions axiales ou apicales ).
Selon la théorie VSEPR de la géométrie moléculaire, une position axiale est plus encombrée car un atome axial a trois atomes équatoriaux voisins (sur le même atome central) à un angle de liaison de 90 °, alors qu'un atome équatorial n'a que deux atomes axiaux voisins à un Angle de liaison de 90 °. Pour les molécules avec cinq ligands identiques, les longueurs de liaison axiale ont tendance à être plus longues car l'atome de ligand ne peut pas s'approcher de l'atome central aussi étroitement. A titre d'exemples, dans PF 5, la longueur de liaison axiale P-F est de 158 pm et l'équatorial est de 152 pm, et dans PCl 5 les axes axial et équatorial sont de 214 et 202 pm respectivement.
Dans l'halogénure mixte PF 3 Cl 2, les chlore occupent deux des positions équatoriales, indiquant que le fluor a une plus grande apicophilie ou une tendance à occuper une position axiale. En général, l'apicophilicité des ligands augmente avec l' électronégativité et également avec la capacité de retrait d'électrons pi, comme dans la séquence Cl <F <CN. Les deux facteurs diminuent la densité électronique dans la région de liaison près de l'atome central de sorte que l'encombrement en position axiale est moins important.
Géométries associées avec paires isolées
La théorie VSEPR prédit également que la substitution d'un ligand à un atome central par une seule paire d'électrons de valence laisse la forme générale de l'arrangement électronique inchangée, la paire isolée occupant maintenant une position. Pour les molécules avec cinq paires d'électrons de valence comprenant à la fois des paires de liaison et des paires isolées, les paires d'électrons sont toujours disposées dans une bipyramide trigonale mais une ou plusieurs positions équatoriales ne sont pas attachées à un atome de ligand de sorte que la géométrie moléculaire (pour les noyaux uniquement) est différent.
La géométrie moléculaire de la bascule se trouve dans le tétrafluorure de soufre (SF 4 ) avec un atome de soufre central entouré de quatre atomes de fluor occupant deux positions axiales et deux positions équatoriales, ainsi qu'une paire équatoriale solitaire, correspondant à une molécule AX 4 E dans la notation AX . Une géométrie moléculaire en forme de T se trouve dans le trifluorure de chlore (ClF 3 ), une molécule AX 3 E 2 avec des atomes de fluor en deux positions axiales et une position équatoriale, ainsi que deux paires équatoriales isolées. Enfin, l' ion triiodure ( I-
3) est également basée sur une bipyramide trigonale, mais la géométrie moléculaire réelle est linéaire avec des atomes d'iode terminaux dans les deux positions axiales uniquement et les trois positions équatoriales occupées par des paires d'électrons isolées (AX 2 E 3 ); un autre exemple de cette géométrie est fourni par le difluorure de xénon , XeF 2 .
Pseudorotation des baies
Les isomères avec une géométrie bipyramidale trigonale sont capables de s'interconvertir grâce à un processus connu sous le nom de pseudorotation de Berry . La pseudo-rotation est similaire dans son concept au mouvement d'un diastéréoisomère conformationnel, bien qu'aucune révolution complète ne soit terminée. Dans le processus de pseudorotation, deux ligands équatoriaux (qui ont tous deux une longueur de liaison plus courte que le troisième) "se déplacent" vers l'axe de la molécule, tandis que les ligands axiaux "se déplacent" simultanément vers l'équateur, créant un mouvement cyclique constant. La pseudo-rotation est particulièrement notable dans les molécules simples comme le pentafluorure de phosphore (PF 5 ).