三方両錐体分子は、考慮すべき原子と結合が多いため、少し難しくなります。三角両錐形は、名前が示すように、1 つの辺を共有する 2 つの 3 辺のピラミッドに似ています。コア原子に 5 つの結合があるため、立体数は 5 です。三方両錐体は混成でできています。 s 軌道、3 つの p 軌道、および d 軌道がこの混成で結合し、5 つの電子が働いて中心原子から 5 つの結合が作成されます。これにより、「なぜアンモニアは三方両錐体ではないのか?」という疑問が生じます。 5 つの価電子を持っていますが、三角錐の形をしています。解決策は d シェルにあります。 d シェルがないため、周期表の周期 1 と 2 の原子は三角両錐構造を形成できません。窒素と同じグループにあるリンは、5 つの結合を作成する可能性がありますが、d 殻を持つ最初の期間である期間 3 にあります。
軸位置
確立された 2 種類の位置があり、それらは 5 つの原子によって中央の原子に囲まれています。たとえば、五塩化リン (PCl5) では、リン原子は、互いに 120° の角度で赤道位置にある 3 つの塩素原子と、平面の上下に 2 つの残りの塩素原子を含む平面内にあります。
分子幾何学の VSEPR 理論によれば、軸原子は 90° の結合角で 3 つの周囲の赤道原子を持っているため、軸位置は赤道位置よりも混雑していますが、赤道原子には、90° の結合角で隣接する軸原子が 2 つしかありません。
一方、赤道原子には、結合角が 90° の軸原子が 2 つだけ含まれています。配位子原子は、5 つの同一の配位子を持つ構造の近くほど中心原子に近づくことができないため、軸結合の長さは大きくなる傾向があります。
三方両錐体構造分子構造
結合電子と孤立電子対の間で、最も強い反発から最小の反発までの順序は次のとおりです:
孤立ペアの数 | 結合角 | ジオメトリ |
0 | 90 と 120 | 三角両錐 |
1 | 90 と 120 | シーソー |
2 | 90 | T字型 |
3 | 180 | 線形 |
ローン ペアからローン ペア> ローン ペアからボンド ペア> ボンド ペアからボンド ペア> ボンド ペアからボンド ペア
孤立ペアは、結合ペアだけでなく、互いに遠く離れた場所に配置する必要があります。分子の唯一の孤立電子対と他の原子の結合角は、シーソー形状によって最大化されます。赤道方向に配置すると、孤立電子対は 120 度と 90 度の結合角を持ちますが、軸方向に配置すると、90 度の結合角しか利用できません。そして、孤立ペア-孤立ペアの結合角度を 120 度に増やし、残りの結合ペア-結合ペアの角度を 90 度に減らします。孤立電子対が線形構造を持ち、120 度の最大結合角を維持することにより、線形構造でも同じ結果が得られます。したがって、すべての人が密接に対応しており、軸方向の位置に原子の余地があります。その結果、原子の結合角は 180 度離れています。
立体異性体
2 種類の X 原子 (アキシャルまたはエクアトリアル) があるため、三方両錐体種 (1 種類以上の A 原子を持つ) の立体異性体が実現可能です。 2 つの別々の X 原子がある場合、それらは互いにシスまたはトランスになることができます。 1 つが軸方向の場合、もう 1 つは赤道 (cis) または軸方向 (trans) のいずれかになります。同じ化学式を持つ 2 つ (またはそれ以上) の分子が異なる分子形状を持つ場合、それらは立体異性体と呼ばれます。
VSEPR 理論を使用して分子の形状を予測する方法
ステップ 1:各イオンまたは分子について、ルイス電子ドット配置を描きます。
ステップ 2:構造のコア原子は、電気陰性度が最も低くなるように選択されます。
ステップ 3:コア原子に結合している原子を分析して、結合ペアと原子価殻電子の総数を決定します。
ステップ 4:最小量の反発をもたらすコア原子の周りの電子対の安定配置を見つけます。
ステップ 5:孤立ペア-孤立ペア、孤立ペア-結合ペア、および結合ペア-結合ペアの相互作用を探して特定します。これは、結合角の計算に役立ちます。
VSEPR の番号
VSEPR 番号は、分子の形状を確立するのに役立ちます。線形、三角平面、四面体、三角両錐、および八面体のジオメトリは、VSEPR 番号 2、3、4、5、6 で表されます。
三角両錐の形
分子の中心原子に 3 つの結合と 1 つの非共有電子対があることで形成される三角錐形の形状。 Ｓｐ３ハイブリダイゼーションは、四面体電子対配置を有する分子の中心原子に存在する。分子のホスフィン (PH3) は三角錐形です。
結論
4 つの原子または配位子を持つ分子は、三角錐形の形状を示します。 3 つの追加の原子または配位子は、三角形の 3 つの角の 1 つのベースにあり、中央の原子が頂点にあります。コア原子には、孤立電子対が 1 つしかありません。 4 つの原子を含む分子は、三角形の平面ジオメトリを示します。中心原子が 1 つあり、他の 3 つの原子 (周辺原子) が三角形の角を形成するように結合しています。三角平面の中心原子には孤立電子対がありません。ただし、三角錐形の中心原子には孤立電子対が 1 つあります。
