四面体形
化学において、四面体形分子構造（しめんたいがたぶんしこうぞう、Tetrahedral molecular geometry）とは、中心原子に配位する4個の置換基が四面体の頂点に位置した分子構造のことである。メタン分子のように、4個の置換基がすべて同じときその結合角はcos−1(−1/3) ≈ 109.5°である。この分子構造は周期表の前半部では一般的である。点群は Td に属するが、ほとんどの四面体分子はそれほど対称性は大きくない。四面体分子はキラルになることができる。
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四面体形分子の例 [編集]
主族元素 [編集]
実質的に飽和した有機化合物および、ケイ素、ゲルマニウム、スズの化合物は四面体形である。しばしば四面体形分子は、四酸化キセノンや過塩素酸イオン、硫酸イオン、リン酸イオンのように配位子と複数の結合をする。三フッ化チアジルではS-N間の結合が三重結合である[1]。
アンモニアは、その非共有電子対を配位子の一つと見なすと四面体形に分類することができるが、非共有電子対の影響のため、そのH-N-H角は109.4°より小さい107°である。
遷移金属 [編集]
四面体形分子構造はd0またはd10配置を持つ金属錯体まで広範囲にわたる。四面体形構造を持つ金属化合物には、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、ニッケルカルボニル、塩化チタン(IV)などがある。鉄(II)、コバルト(II)そしてニッケル(II)などd軌道が満たされていない錯体もしばしば四面体形である。
例外と歪み [編集]
主族元素や有機化学では四面体の反転がよく起こる。いわゆるワルデン反転では、炭素の立体化学が反転する。また、アンモニアは平面形を経由して窒素反転を起こす。
四面体の反転 [編集]
分子の幾何学的制約によって四面体が大きく歪められることがある。“反転する炭素”を特徴とする化合物の炭素は三角錐形である[2]。
平坦化 [編集]
四面体形は結合角が増加することによっても歪められ、極端なケースでは平坦化する。このような現象はフェネストランと呼ばれる化合物でみられる。
脚注 [編集]
- ^ G. L. Miessler and D. A. Tarr “Inorganic Chemistry” 3rd Ed, Pearson/Prentice Hall publisher, ISBN 0-13-035471-6.
- ^ Inverted geometries at carbon Kenneth B. Wiberg Acc. Chem. Res.; 1984; 17(11) pp 379 - 386; doi:10.1021/ar00107a001
関連項目 [編集]
外部リンク [編集]
- Examples of Tetrahedral molecules
- Animated Tetrahedral Visual
- Elmhurst College
- Point group Symmetries
- 3D Chem - Chemistry, Structures, and 3D Molecules
- IUMSC - Indiana University Molecular Structure Center]
- Molecular Modeling
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