Geometría molecular bipiramidal trigonal

En química , una bipirámide trigonal es una geometría molecular con un átomo en el centro y otros cinco átomos en los vértices de una bipirámide triangular . ^{[ 1 ]} Esta es una geometría en la que los ángulos de enlace que rodean al átomo central no son idénticos (véase también bipirámide pentagonal ), ya que no existe una disposición geométrica con cinco átomos terminales en posiciones equivalentes. Ejemplos de esta geometría molecular son el pentafluoruro de fósforo ( PF ₅ ) y el pentacloruro de fósforo ( PCl ₅ ) en fase gaseosa. ^{[ 2 ]}

Los cinco átomos unidos al átomo central no son todos equivalentes, y se definen dos tipos diferentes de posiciones. Por ejemplo, en el pentacloruro de fósforo , el átomo de fósforo comparte un plano con tres átomos de cloro que forman ángulos de 120° entre sí en posiciones ecuatoriales , y con otros dos átomos de cloro situados por encima y por debajo de dicho plano ( posiciones axiales o apicales ).

Según la teoría VSEPR de geometría molecular, una posición axial está más congestionada porque un átomo axial tiene tres átomos ecuatoriales vecinos (en el mismo átomo central) con un ángulo de enlace de 90°, mientras que un átomo ecuatorial solo tiene dos átomos axiales vecinos con un ángulo de enlace de 90°. Para moléculas con cinco ligandos idénticos, las longitudes de enlace axiales tienden a ser mayores porque el átomo del ligando no puede acercarse tanto al átomo central. Por ejemplo, en PF₅ _la longitud del enlace axial P−F es de 158 pm y la ecuatorial es de 152 pm, y en PCl₅ _las longitudes axial y ecuatorial son de 214 y 202 pm respectivamente. ^{[ 2 ]}   

En el haluro mixto _{PF₃Cl₂ los cloros} ocupan dos de las posiciones ecuatoriales, ^{[ 2 ]} lo que indica que el flúor tiene una mayor apicofilicidad o tendencia a ocupar una posición axial. En general , la apicofilicidad del ligando aumenta con la electronegatividad y también con la capacidad de atraer electrones pi, como en la secuencia Cl  <  F  <  CN. ^{[ 3 ]} Ambos factores disminuyen la densidad electrónica en la región de enlace cerca del átomo central, de modo que el hacinamiento en la posición axial es menos importante.

La teoría VSEPR también predice que la sustitución de un ligando en un átomo central por un par de electrones de valencia no enlazantes mantiene la forma general de la distribución electrónica, ocupando ahora el par de electrones no enlazantes una posición. Para moléculas con cinco pares de electrones de valencia, incluyendo tanto pares enlazantes como pares no enlazantes, los pares de electrones siguen dispuestos en una bipirámide trigonal, pero una o más posiciones ecuatoriales no están unidas a un átomo ligando, por lo que la geometría molecular (solo para los núcleos) es diferente.

La geometría molecular de balancín se encuentra en el tetrafluoruro de azufre (SF₄ ₎ con un átomo de azufre central rodeado por cuatro átomos de flúor que ocupan dos posiciones axiales y dos ecuatoriales, así como un par solitario ecuatorial, correspondiente a una molécula AX₄E en la _notación AXE . Una geometría molecular en forma de T se encuentra en el trifluoruro de cloro (ClF₃ ₎ , una molécula AX₃E₂ _{con átomos} de flúor en dos posiciones axiales y una ecuatorial, así como dos pares solitarios ecuatoriales. Finalmente, el _ion triyoduro ( I⁻³ ) también se basa en una bipirámide trigonal, pero la geometría molecular real es ^lineal con átomos de yodo terminales solo en las dos posiciones axiales y las tres posiciones ecuatoriales ocupadas por pares solitarios de electrones (AX₂E₃ ) _; otro ejemplo de esta geometría lo proporciona el difluoruro de xenón , _{XeF₂ .}

Los isómeros con geometría bipiramidal trigonal pueden interconvertirse mediante un proceso conocido como pseudorrotación de Berry . La pseudorrotación es similar en concepto al movimiento de un diastereómero conformacional, aunque no se completan revoluciones completas. En el proceso de pseudorrotación, dos ligandos ecuatoriales (ambos con una longitud de enlace más corta que el tercero) se desplazan hacia el eje de la molécula, mientras que los ligandos axiales se desplazan simultáneamente hacia el ecuador, creando un movimiento cíclico constante. La pseudorrotación es particularmente notable en moléculas simples como el pentafluoruro de fósforo (PF₅ ₎ .

• método AXE
• Geometría molecular

• Centro de Estructura Molecular de la Universidad de Indiana
• Ejemplos moleculares interactivos para grupos puntuales
• Modelado molecular
• Visualización trigonal plana animada