هندسة جزيئية ثنائية الهرم المثلثي

في الكيمياء ، يُعرف شكل الهرم الثنائي الثلاثي بأنه هندسة جزيئية تتكون من ذرة واحدة في المركز وخمس ذرات أخرى في زوايا الهرم الثنائي الثلاثي . ^{[ 1 ]} وهذا أحد الأشكال الهندسية التي لا تكون فيها زوايا الروابط المحيطة بالذرة المركزية متطابقة (انظر أيضًا الهرم الثنائي الخماسي )، لأنه لا يوجد ترتيب هندسي تكون فيه الذرات الخمس الطرفية في مواقع متكافئة. ومن أمثلة هذه الهندسة الجزيئية _خماسي فلوريد الفوسفور ( PF₅ ) وخماسي _كلوريد الفوسفور ( PCl₅ ) في الحالة الغازية. ^{[ 2 ]}

الذرات الخمس المرتبطة بالذرة المركزية ليست جميعها متكافئة، ويتم تحديد نوعين مختلفين من المواقع. ففي خماسي كلوريد الفوسفور على سبيل المثال، تشترك ذرة الفوسفور في مستوى واحد مع ثلاث ذرات كلور بزوايا 120 درجة فيما بينها في مواقع استوائية ، وذرتي كلور إضافيتين أعلى وأسفل المستوى ( مواقع محورية أو قميّة ).

وفقًا لنظرية تنافر أزواج إلكترونات غلاف التكافؤ (VSEPR) في الهندسة الجزيئية، يكون الموقع المحوري أكثر ازدحامًا لأن الذرة المحورية لها ثلاث ذرات استوائية مجاورة (على نفس الذرة المركزية) بزاوية رابطة 90 درجة، بينما الذرة الاستوائية لها ذرتان محوريتان مجاورتان فقط بزاوية رابطة 90 درجة. بالنسبة للجزيئات التي تحتوي على خمسة روابط متطابقة، تميل أطوال الروابط المحورية إلى أن تكون أطول لأن ذرة الرابطة لا تستطيع الاقتراب من الذرة المركزية بنفس القدر. على سبيل المثال، في PF₅، _يبلغ طول الرابطة P-F المحورية 158 بيكومترًا ، بينما يبلغ طول الرابطة الاستوائية 152 بيكومترًا، وفي PCl₅ _، يبلغ طول الرابطة المحورية 214 بيكومترًا، بينما يبلغ طول الرابطة الاستوائية 202 بيكومترًا. ^{[ 2 ]}   

في الهاليد المختلط _PF₃Cl₂ ، تشغل ذرات الكلور موقعين استوائيين، ^{[ 2 ]} مما يشير إلى أن الفلور يتمتع بميل أكبر لشغل موقع محوري. وبشكل عام، يزداد ميل الرابطة لشغل موقع محوري مع _زيادة السالبية الكهربية ، وكذلك مع قدرتها على سحب إلكترونات باي، كما في الترتيب Cl < F < CN. ^{[ 3 ]} يقلل كلا العاملين من كثافة الإلكترونات في منطقة الترابط بالقرب من الذرة المركزية، مما يجعل الازدحام في الموقع المحوري أقل أهمية.    

تتنبأ نظرية تنافر أزواج إلكترونات غلاف التكافؤ (VSEPR) أيضًا بأن استبدال ذرة مركزية برابط إلكتروني بزوج إلكتروني حر من إلكترونات التكافؤ لا يُغير الشكل العام لتوزيع الإلكترونات، حيث يشغل الزوج الإلكتروني الحر موقعًا واحدًا. أما بالنسبة للجزيئات التي تحتوي على خمسة أزواج من إلكترونات التكافؤ، بما في ذلك أزواج الترابط والأزواج الحرة، فإن أزواج الإلكترونات لا تزال مرتبة في شكل هرم ثنائي ثلاثي، ولكن واحدًا أو أكثر من المواقع الاستوائية لا يرتبط بذرة رابطة، مما يؤدي إلى اختلاف الهندسة الجزيئية (للنوى فقط).

يُلاحظ الشكل الجزيئي المتأرجح في رباعي فلوريد الكبريت (SF₄ ₎ ، حيث توجد ذرة كبريت مركزية محاطة بأربع ذرات فلور تشغل موقعين محوريين وموقعين استوائيين، بالإضافة إلى زوج إلكتروني حر استوائي واحد، وهو ما يتوافق مع جزيء AX₄E _في ترميز AXE . أما الشكل الجزيئي على هيئة حرف T في ثلاثي فلوريد الكلور (ClF₃ ₎ ، وهو جزيء AX₃E₂ _، حيث _توجد ذرات الفلور في موقعين محوريين وموقع استوائي واحد، بالإضافة إلى زوجين إلكترونيين حرين استوائيين. وأخيرًا، يعتمد أيون ثلاثي اليوديد ₍ I⁻ ) ^أيضًا على شكل هرم ثنائي ثلاثي، لكن الشكل الجزيئي الفعلي خطي ، حيث توجد ذرات اليود الطرفية في الموقعين المحوريين فقط ، بينما تشغل أزواج الإلكترونات الحرة المواقع الاستوائية الثلاثة ( _{AX₂E₃ )} . مثال آخر على هذا الشكل الهندسي هو ثنائي فلوريد الزينون ، XeF ₂ .

تستطيع المتصاوغات ذات الشكل الهرمي الثلاثي المزدوج التحول فيما بينها عبر عملية تُعرف باسم دوران بيري الزائف . يشبه الدوران الزائف في مفهومه حركة المتصاوغ الفراغي التوافقي، مع أنه لا يُكمل دورات كاملة. في عملية الدوران الزائف، يتحرك رابطان استوائيان (كلاهما أقصر من الرابط الثالث) باتجاه محور الجزيء، بينما تتحرك الروابط المحورية في الوقت نفسه باتجاه خط الاستواء، مما يُحدث حركة دورية مستمرة. يُعد الدوران الزائف ملحوظًا بشكل خاص في الجزيئات البسيطة مثل خماسي فلوريد الفوسفور (PF₅ ₎ .

• طريقة AXE
• الهندسة الجزيئية

• مركز التركيب الجزيئي بجامعة إنديانا
• أمثلة جزيئية تفاعلية للمجموعات النقطية
• النمذجة الجزيئية
• صورة ثلاثية مستوية متحركة