双三角锥形分子构型
化學裡的双三角锥形分子构型（trigonal bipyramid）是指分子中心有一個原子，周圍有五個原子，以雙三角錐的構型和中心原子連結。周圍原子和中心原子的鍵角不完全相同（參照五角双锥形分子构型）。這種分子構形的例子子有氣態的五氟化磷 PF5及五氯化磷 PCl5[1]。
| 双三角锥形分子构型 | |
|---|---|
 | |
| 舉例 | 五氟化磷、五羰基铁 |
| 點群 | D3h |
| 空間位數 | 5 |
| 配位数 | 5 |
| 鍵角 | 90°, 120° |
| 極性（μ） | 0 |
軸向及水平面 编辑
ax代表軸向配體（在中心軸上）
eq代表水平面配體（在和中心軸垂直的平面上）
和中心原子鍵結的五個原子不完全等價，可以分為兩種不同的位子。以五氯化磷為例，磷原子和三個氯原子同一個平面，三個氯原子彼此之間相隔120度，這三個氯原子是在水平面（equatorial）位置，另外二個氯原子不在平面上，是在磷原子的的上方及下方，是在軸向（Axial）位置上。
依照分子構形的价层电子对互斥理论，軸向位置要比水平面位置要擁擠，軸向配體鄰近有三個配體與其有90度的夾角，而水平面配體鄰近只有二個配體與其有90度的夾角。若双三角锥形分子构型的五個配體均相同，軸向配體的鍵長會比水平面配體要長，因為軸向配體無法像水平面配體那麼接近中心原子。以PF5為例，軸向的P−F鍵鍵長為158 pm，水平面的P−F鍵鍵長為152 pm。PCl5的軸向鍵鍵長及水平面鍵鍵長分別是214 pm及202 pm[1]。
在PF3Cl2中，二個氯原子都會在水平面位置上[1]，表示氟原子的亲顶性（占軸向位置的傾向）較強，比較容易佔據軸向位置。一般而言亲顶性會隨电负性而增加，也會隨π電子吸收能力而增加，例如Cl < F < CN的例子[2]。兩個因素都會降低接近中心原子處的鍵合區的電子密度，因此軸向位置的擁擠對這些原子影響不大。
有孤電子對時的相關構型 编辑
VSEPR理論也有預測一個孤電子對取代配體時的情形，其電子分佈不變，不過孤電子對會佔據一個配體的位置。若分子的孤電子對和配體加起來共有五個，其電子對分佈會和双三角锥形分子构型一樣，不過孤電子會在水平面位置上，因此產生的分子構型也會不同。
四氟化硫 SF4的中心原子為硫，周圍有四個氟原子，分別在兩個軸向位置上以及兩個水平面位置上，孤電子對在水平面位置上，依照价层电子对互斥理论，三氟化氯 ClF3屬於AX3E2分子，氟原子分別在兩個軸向位置上以及一個水平面位置上，兩個孤電子對則在水平面位置上。三碘阴离子 I3-也和双三角锥形分子构型有關，但實際分子構型是直线形分子构型，二個碘離子都在軸向位置上，而孤電子對都在水平面位置上（AX2E3）。
贝里假旋转 编辑
双三角锥形分子构型會出現贝里假旋转，因此使使分子發生異構化。假旋轉類似構象非對映異構體中原子移動的機制，沒有完成完整的旋轉。贝里假旋转的過程中，二個水平面配體會「移」往分子的軸向，而二個軸向配體會同時「移」往分子的水平面，會產生固定的周期性運動。贝里假旋转在一些簡單分子上格外明顯，例如五氟化磷 PF5。
相關條目 编辑
參考資料 编辑
- ^ 1.0 1.1 1.2 Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. Inorganic Chemistry 2nd. Prentice Hall. 2004: 407. ISBN 978-0130399137.
- ^ 國際純化學和應用化學聯合會，化學術語概略，第二版。（金皮書）(1997)。在線校正版: (2006–) "Apicophilicity"。doi:10.1351/goldbook.AT06990