Кіріспе

Молекулалық құрылым, атомдар ортасында және үшбұрышты бипирамиданың төбелерінде орналасқан. Химияда тригональды бипирамидалық құрылым – бұл молекулалық геометрия, ортасында бір атом және үшбұрышты бипирамиданың бес бұрышында тағы бес атом болады. Бұл орталық атомды қоршаған байланыс бұрыштарының бірдей болмайтын геометриясының бірі (сонымен қатар бесбұрышты бипирамиданы қараңыз), себебі бес терминал атомдары эквивалентті орналасқан геометриялық құрылым жоқ. Осы молекулалық геометрияға мысалдар – газ фазасындағы фосфор пентафториді (PF5) және фосфор пентахлориді (PCl5).

Осілік (немесе апикалық) және экваторлық орналасулары

Орталық атомға байланысқан бес атомның бәрі бірдей емес, және екі түрлі орналасу анықталады. Мысалы, фосфор пентахлоридін қарастырсақ, фосфор атомы экваторлық орналасудағы бір-біріне 120° бұрышпен орналасқан үш хлор атомымен және жазықтықтың жоғары және төменгі жағындағы (осьтік немесе апикальды орналасудағы) тағы екі хлор атомымен бір жазықтықты бөліседі. Молекулалық геометрияның VSEPR теориясына сәйкес, осьтік орналасу көбірек толысқан болады, себебі осьтік атомда 90° байланыс бұрышында үш көрші экваторлық атом (сол орталық атомда) болады, ал экваторлық атомда 90° байланыс бұрышында тек екі көрші осьтік атом болады. Бес бірдей лигандтары бар молекулалар үшін осьтік байланыстың ұзындығы көбірек болады, өйткені лиганд атомы орталық атомға соншалықты жақын бола алмайды. Мысалы, PF5-те осьтік P–F байланысының ұзындығы 158 пм, ал экваторлық байланыс 152 пм, ал PCl5-те осьтік және экваторлық байланыстар тиісінше 214 және 202 пм. Екі фактор да орталық атомға жақын байланыс аймағындағы электрон тығыздығын азайтады, сондықтан осьтік орналасудағы толысу маңыздылығы төмендейді.

Жалғыз жұптармен байланысты геометриялар

VSEPR теориясы сондай-ақ, орталық атомдағы лигандты бір жұп валентті электронмен алмастыру электрондық орналасудың жалпы пішінін өзгеріссіз қалдыратынын, ал жалғыз жұптың бір орынды иеленетінін болжайды. Валентті электронның бес жұбы бар молекулалар үшін, оның ішінде байланысқан жұптар мен жалғыз жұптар бар, электрондық жұптар әлі де тригональды бипирамида түрінде орналасады, бірақ бір немесе бірнеше экваторлық позициялар лиганд атомдарымен байланыспайды, сондықтан молекулалық геометрия (тек атом ядролары үшін) өзгеше болады. Сейзау (seesaw) молекулалық геометриясы күкірт тетрафторидінде (SF4) кездеседі, онда орталық күкірт атомы екі осьтік және екі экваторлық позицияда орналасқан төрт фтор атомымен қоршалған, сондай-ақ AXE нотациясында AX4E молекуласына сәйкес келетін бір экваторлық жалғыз жұп бар. Т-тәрізді молекулалық геометрия хлор трифторидінде (ClF3) кездеседі, ол AX3E2 молекуласы болып табылады, онда фтор атомдары екі осьтік және бір экваторлық позицияда орналасқан, сондай-ақ екі экваторлық жалғыз жұп бар. Соңында, трииодид ионы да тригональды бипирамидаға негізделген, бірақ нақты молекулалық геометриясы сызықтық, тек екі осьтік позицияда терминалдық йод атомдары және үш экваторлық позицияда электрондардың жалғыз жұптары (AX2E3) орналасқан; осы геометрияның тағы бір мысалы ксенон дифториді, XeF2 болып табылады.

Беридің псевдоротациясы

Тригональды бипирамидалық геометриясы бар изомерлер Берри псевдоротациясы деп аталатын процесс арқылы бір-біріне айналуға қабілетті. Псевдоротация түсінік бойынша конформациялық диастереомердің қозғалысына ұқсас, бірақ толық айналымдар жасалмайды. Псевдоротация процесінде екі экваторлық лиганд (олардың екеуі де үшіншісінен қысқа байланыс ұзындығына ие) молекула осіне қарай "қозғалады", ал осьтік лигандтар бір мезгілде экваторға қарай "қозғалады", осылайша тұрақты циклдық қозғалыс туындайды. Псевдоротация, әсіресе, фосфор пентафториді (PF5) сияқты қарапайым молекулаларда байқалады.