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四面体形分子构型

四面体形分子构型是指一分子中的中心原子和四個原子鍵結,四個原子形成四面體4個頂點分子构型。若和中心原子鍵結的4個原子都是同一種原子(例如甲烷CH4),則其鍵角為cos−1(−1/3) ≈ 109.5°[1]。週期表中有許多元素的化合物都是四面体形分子构型,理想分子有Td對稱點群,但大部份四面体形构型分子的對稱性較低。四面体分子可能會具有手性

四面体形分子构型
舉例CH4
點群Td
空間位數4
配位数4
鍵角109.5°
極性(μ)可能為0

舉例

主族元素化合物

四面体形构型的化合物包括所有飽和的有機化合物,大部份的化合物也是四面体形構型。像四氧化氙(XeO4)、過氯酸離子(ClO4)、硫酸根離子(SO42−)、磷酸根離子(PO43−)。三氟化硫氮SNF3也是四面体形构型,其中包括一個硫和氮組成的三鍵[2]

過渡金屬化合物

過渡金屬化合物中也有許多是四面体形构型,特別是中心金屬組態為d0或d10的金屬錯合物。例如像四(三苯基膦)鈀四羰基镍四氯化鈦。許多d軌域電子半滿的金屬錯合物也是四面体形构型,例如像鐵(II)、鈷(II)及鎳(II)的四鹵化物。

水的結構

液態水分子最常見的結構即為四面体形构型,氧原子和二個氫原子形成共價鍵.再用和其他水分子中的二個氫原子形成氫鍵。由於氫鍵的長度不固定,這類的水分子多半沒有對稱性,會和鄰近的四個氫原子形成暫時性的不規則四面體[3]

例外和變形

四面体形构型的反轉常出現在有機化合物及主族元素化合物中。瓦爾登翻轉是指手性中心碳原子發生的構型轉換。若將氨也視為四面体形构型(考慮其孤對電子),氨的氮反转英语Nitrogen inversion中也有出現平面三角形分子构型的過渡態。

反轉的四面体构型

分子的幾何限制會使得理想的四面体构型有明顯的變形。有些化合物中有「反轉碳」(inverted carbon),其碳原子是四方锥形分子构型[4]

 

有機化合物中有反轉碳構型的包括有螺槳烷,其中最簡單的是[1.1.1]螺槳烷英语1.1.1-Propellane,及嘧啶[5][6],這類分子有較高的角張力能,因此活性較強。

平面化

若碳的四面体构型中,其中二個鍵的鍵角被拉大,甚至到四個鍵變成同一個平面的情形,這類的有機化合物稱為窗烷

相關條目

參考資料

  1. ^ . Maze5.net. [2013-03-29]. (原始内容存档于2018-10-03). 
  2. ^ G. L. Miessler and D. A. Tarr. Inorganic Chemistry 3rd. Pearson/Prentice Hall. ISBN 0-13-035471-6. 
  3. ^ P. E. Mason and J. W. Brady. "Tetrahedrality" and the Relationship between Collective Structure and Radial Distribution Functions in Liquid Water. J. Phys. Chem. B. 2007, 111 (20): 5669–5679. doi:10.1021/jp068581n. 
  4. ^ Wiberg, Kenneth B. Inverted geometries at carbon. Acc. Chem. Res. 1984, 17 (11): 379–386. doi:10.1021/ar00107a001. 
  5. ^ Joseph P. Kenny, Karl M. Krueger, Jonathan C. Rienstra-Kiracofe, and Henry F. Schaefer III. C5H4: Pyramidane and Its Low-Lying Isomers. J. Phys. Chem. A. 2001, 105 (32): 7745–7750. doi:10.1021/jp011642r. 
  6. ^ Lewars E. Pyramidane: an ab initio study of the C5H4 potential energy surface. Journal of Molecular Structure: THEOCHEM. 1998, 423 (3): 173–188. doi:10.1016/S0166-1280(97)00118-8. 

外部連結

  • Animated Tetrahedral Visual(页面存档备份,存于互联网档案馆
  • 3D Chem(页面存档备份,存于互联网档案馆) - Chemistry, Structures, and 3D Molecules
  • IUMSC - Indiana University Molecular Structure Center]

四面体形分子构型, 是指一分子中的中心原子和四個原子鍵結, 四個原子形成四面體4個頂點的分子构型, 若和中心原子鍵結的4個原子都是同一種原子, 例如甲烷ch4, 則其鍵角為cos, 週期表中有許多元素的化合物都是, 理想分子有td的對稱點群, 但大部份四面体形构型分子的對稱性較低, 四面体分子可能會具有手性, 舉例ch4點群td空間位數4配位数4鍵角109, 極性, 可能為0, 目录, 舉例, 主族元素化合物, 過渡金屬化合物, 水的結構, 例外和變形, 反轉的四面体构型, 平面化, 相關條目, 參考資料, 外部連. 四面体形分子构型是指一分子中的中心原子和四個原子鍵結 四個原子形成四面體4個頂點的分子构型 若和中心原子鍵結的4個原子都是同一種原子 例如甲烷CH4 則其鍵角為cos 1 1 3 109 5 1 週期表中有許多元素的化合物都是四面体形分子构型 理想分子有Td的對稱點群 但大部份四面体形构型分子的對稱性較低 四面体分子可能會具有手性 四面体形分子构型舉例CH4點群Td空間位數4配位数4鍵角109 5 極性 m 可能為0 目录 1 舉例 1 1 主族元素化合物 1 2 過渡金屬化合物 1 3 水的結構 2 例外和變形 2 1 反轉的四面体构型 2 2 平面化 3 相關條目 4 參考資料 5 外部連結舉例 编辑主族元素化合物 编辑 四面体形构型的化合物包括所有飽和的有機化合物 大部份矽 鍺 錫的化合物也是四面体形構型 像四氧化氙 XeO4 過氯酸離子 ClO4 硫酸根離子 SO42 磷酸根離子 PO43 三氟化硫氮SNF3也是四面体形构型 其中包括一個硫和氮組成的三鍵 2 過渡金屬化合物 编辑 過渡金屬化合物中也有許多是四面体形构型 特別是中心金屬組態為d0或d10的金屬錯合物 例如像四 三苯基膦 鈀 四羰基镍和四氯化鈦 許多d軌域電子半滿的金屬錯合物也是四面体形构型 例如像鐵 II 鈷 II 及鎳 II 的四鹵化物 水的結構 编辑 液態水分子最常見的結構即為四面体形构型 氧原子和二個氫原子形成共價鍵 再用和其他水分子中的二個氫原子形成氫鍵 由於氫鍵的長度不固定 這類的水分子多半沒有對稱性 會和鄰近的四個氫原子形成暫時性的不規則四面體 3 例外和變形 编辑四面体形构型的反轉常出現在有機化合物及主族元素化合物中 瓦爾登翻轉是指手性中心碳原子發生的構型轉換 若將氨也視為四面体形构型 考慮其孤對電子 氨的氮反转 英语 Nitrogen inversion 中也有出現平面三角形分子构型的過渡態 反轉的四面体构型 编辑 分子的幾何限制會使得理想的四面体构型有明顯的變形 有些化合物中有 反轉碳 inverted carbon 其碳原子是四方锥形分子构型 4 有機化合物中有反轉碳構型的包括有螺槳烷 其中最簡單的是 1 1 1 螺槳烷 英语 1 1 1 Propellane 及嘧啶 5 6 這類分子有較高的角張力能 因此活性較強 平面化 编辑 若碳的四面体构型中 其中二個鍵的鍵角被拉大 甚至到四個鍵變成同一個平面的情形 這類的有機化合物稱為窗烷 相關條目 编辑价层电子对互斥理论 混成軌域參考資料 编辑 Angle Between 2 Legs of a Tetrahedron Maze5 net 2013 03 29 原始内容存档于2018 10 03 G L Miessler and D A Tarr Inorganic Chemistry 3rd Pearson Prentice Hall ISBN 0 13 035471 6 P E Mason and J W Brady Tetrahedrality and the Relationship between Collective Structure and Radial Distribution Functions in Liquid Water J Phys Chem B 2007 111 20 5669 5679 doi 10 1021 jp068581n Wiberg Kenneth B Inverted geometries at carbon Acc Chem Res 1984 17 11 379 386 doi 10 1021 ar00107a001 Joseph P Kenny Karl M Krueger Jonathan C Rienstra Kiracofe and Henry F Schaefer III C5H4 Pyramidane and Its Low Lying Isomers J Phys Chem A 2001 105 32 7745 7750 doi 10 1021 jp011642r Lewars E Pyramidane an ab initio study of the C5H4 potential energy surface Journal of Molecular Structure THEOCHEM 1998 423 3 173 188 doi 10 1016 S0166 1280 97 00118 8 外部連結 编辑Examples of Tetrahedral molecules Animated Tetrahedral Visual 页面存档备份 存于互联网档案馆 Elmhurst College Point group Symmetries 3D Chem 页面存档备份 存于互联网档案馆 Chemistry Structures and 3D Molecules IUMSC Indiana University Molecular Structure Center Molecular Modeling 取自 https zh wikipedia org w index php title 四面体形分子构型 amp oldid 63789248, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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