Введение
Молекулярная геометрия В химии, октаэдрическая молекулярная геометрия, также называемая квадратной бипирамидной, описывает форму соединений с шестью атомами или группами атомов или лигандов, симметрично расположенных вокруг центрального атома, определяя вершины октаэдра. Октаэдр имеет восемь сторон, отсюда и префикс octa. Октаэдр является одним из платонических твердых тел, хотя в октаэдровых молекулах обычно в центре находится атом, а между атомами лигандов нет связей. Идеальный октаэдр принадлежит к точечной группе О. Примерами октаэдрических соединений являются гексафторид серы SF6 и молибденовый гексакарбонил Mo ((CO) 6). Термин "октаэдр" используется химиками несколько свободно, сосредоточившись на геометрии связей с центральным атомом и не учитывая различия между самими лигандами. Например, [CoNH36]NH3+), который не является октаэдрическим в математическом смысле из-за ориентации связей NNH, называется октаэдрическим. Концепция октаэдрической координационной геометрии была разработана Альфредом Вернером для объяснения стехиометрии и изомеризма в координационных соединениях. Его понимание позволило химикам рационализировать количество изомеров координационных соединений. Октаэдрические переходные металлокомплексы, содержащие амины и простые анионы, часто называют комплексами типа Вернера.
In chemistry, octahedral molecular geometry, also called square bipyramidal, describes the shape of compounds with six atoms or groups of atoms or ligands symmetrically arranged around a central atom, defining the vertices of an octahedron. The octahedron has eight faces, hence the prefix octa. The octahedron is one of the Platonic solids, although octahedral molecules typically have an atom in their centre and no bonds between the ligand atoms. A perfect octahedron belongs to the point group Oh. Examples of octahedral compounds are sulfur hexafluoride SF6 and molybdenum hexacarbonyl Mo(CO)6. The term "octahedral" is used somewhat loosely by chemists, focusing on the geometry of the bonds to the central atom and not considering differences among the ligands themselves. For example, |[Co(NH3)6](3+), which is not octahedral in the mathematical sense due to the orientation of the |N\sH bonds, is referred to as octahedral. The concept of octahedral coordination geometry was developed by Alfred Werner to explain the stoichiometries and isomerism in coordination compounds. His insight allowed chemists to rationalize the number of isomers of coordination compounds. Octahedral transition metal complexes containing amines and simple anions are often referred to as Werner type complexes.
Изомеризм в октаэдрических комплексах
Когда два или более типа лигандов (La, Lb, ) координируются с октаэдрическим металлическим центром (M), комплекс может существовать в виде изомеров. Система наименования этих изомеров зависит от количества и расположения различных лигандов.
цис и транс
Для MLL существуют два изомера. Эти изомеры MLL являются цис-лигандами, если лиганды Lb находятся рядом друг с другом, и транс-лигандами, если группы Lb расположены на 180° друг от друга. Именно анализ таких комплексов привел Альфреда Вернера к постулированию октаэдрических комплексов, получившим Нобелевскую премию в 1913 году.
Лицевые и меридиональные изомеры
Для MLL возможны два изомера: лицевой изомер (fac), в котором каждый набор из трех идентичных лигандов занимает одно лицо октаэдра, окружающего атом металла, так что любые два из этих трех лигандов являются взаимно цис, и меридиональный изомер (mer), в котором каждый набор из трех идентичных лигандов занимает плоскость, проходящую через атом металла.
Изомеры Δ и Λ
Комплексы с тремя бидентальными лигандами или двумя цис бидентальными лигандами могут существовать в виде энантиомерных пар. Примеры приведены ниже.
Эффект Яхн-Теллера
Термин также может относиться к октаэдру, на который влияет эффект JahnTeller, который является распространенным явлением, встречающимся в координационной химии. Это уменьшает симметрию молекулы от О до D4h и известно как тетрагональное искажение.
Извращенная октаэдрическая геометрия
Некоторые молекулы, такие как XeF6 или IF6−, имеют одиночную пару, которая искажает симметрию молекулы от Oh до C3v. Специфическая геометрия известна как монокаппированный октаэдр, так как она получена из октаэдра путем размещения одиночной пары над центром одной треугольной стороны октаэдра в качестве "каппы" (и сдвига положения других шести атомов, чтобы вместить его). Оба они представляют собой расхождение от геометрии, предсказанной VSEPR, которая для AX6E1 предсказывает пятиугольную пирамидальную форму.
Биокатаэдрические структуры
Пара октаэдров может быть смесена таким образом, чтобы сохранить геометрию координации октаэдров путем замены терминальных лигандов на мостовые лиганды. Два мотива для слияния октаэдров являются общими: общий край и общий лик. Биокатаэдры, разделяющие края и линию, имеют формулы [M2L8(μL) ]2 и M2L6(μL) 3, соответственно. Полимерные версии одного и того же узла связывания дают стехиометрии [ML2(μ L) 2) ∞ и [M(μ L) 3 ∞ соответственно. Совместное использование края или лица октаэдра дает структуру, называемую биокатаэдром. Многие металлические пентаалиды и пентаалкоксиды соединений существуют в растворе и твердом виде с биотаэдрической структурой. Одним из примеров является пентахлорид ниобия. Металлические тетрахалиды часто существуют в виде полимеров с общими краями октаэдров. Например, тетрахлорид циркония. Соединения с общими октаэдрическими цепями включают MoBr3, RuBr3 и TlBr3.
Тригональная призматическая геометрия
Для соединений с формулой MX6 главная альтернатива октаэдрической геометрии - тригональная призматическая геометрия, которая имеет симметрию D3h. В этой геометрии шесть лигандов также эквивалентны. Существуют также искаженные тригональные призмы с симметрией C3v; ярким примером является W ((CH3) 6). Предлагается, чтобы взаимное преобразование Δ и Λ комплексов, которое обычно происходит медленно, происходило через тригональный призматический промежуток, процесс, называемый "Бейларным кручением". Альтернативным путем для рацемизации этих же комплексов является кручение RayDutt.