موضوع مقاله: هندسه مولکولی هشت‌وجهی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # هندسه مولکولی هشت‌وجهی | مقدمه: در شیمی، هندسه مولکولی هشت‌وجهی، که به آن مربع دوهرمی نیز می‌گویند، شکل ترکیباتی را با شش اتم یا گروه‌هایی از اتم‌ها یا لیگاندهایی که به‌طور متقارن در اطراف یک اتم مرکزی چیده شده‌اند، توصیف می‌کند و راس یک هشت‌وجهی را مشخص می‌کند. | ## بخش 1: هندسه مولکولی هشت‌وجهی | اگرچه مولکول‌های هشت وجهی معمولاً یک اتم در مرکز خود دارند و هیچ پیوندی بین اتم‌های لیگاند وجود ندارد. نمونه‌هایی از ترکیبات هشت‌وجهی عبارتند از هگزا فلوراید گوگرد SF6 و هگزا کربونیل مولیبدن Mo(CO)6. اصطلاح «هشت‌وجهی» تا حدودی توسط شیمیدانان استفاده می‌شود و بر هندسه پیوندها به اتم مرکزی تمرکز می‌کند و تفاوت بین خود لیگاندها را در نظر نمی‌گیرد؛ مثلاً، ، که به دلیل جهت‌گیری پیوندهای N-H از نظر ریاضی هشت‌وجهی نیست، به عنوان هشت‌وجهی شناخته می‌شود. مفهوم هندسه هماهنگی هشت‌وجهی توسط آلفرد ورنر برای توضیح استوکیومتری و ایزومریسم در ترکیبات هماهنگی ایجاد شد. کمپلکس‌های هشت‌وجهی فلزات انتقالی حاوی آمین‌ها و آنیون‌های ساده اغلب به عنوان کمپلکس‌های نوع ورنر خوانده می‌شوند. این ایزومرهای MLL، سیس هستند، به شرط آن‌که لیگاندهای Lb به‌طور متقابل مجاور و ترانس باشند و گروه‌های Lb نسبت به یکدیگر با ۱۸۰ درجه قرار گرفته باشند. تجزیه و تحلیل چنین مجموعه‌هایی بود که آلفرد ورنر را به فرضیه برنده جایزه نوبل ۱۹۱۳ در مورد مجموعه‌های هشت‌وجهی سوق داد. یک ایزومر صورت (fac) که در آن هر مجموعه از سه لیگاند یکسان یک وجه از هشت‌وجهی اطراف اتم فلز را اشغال می‌کند. به طوری که هر دو از این سه لیگاند متقابلاً cis و یک ایزومر نصف النهاری (mer) هستند که در آن هر مجموعه از سه لیگاند یکسان صفحه ای را اشغال می‌کند که از اتم فلز می‌گذرد. کایرالیته کمپلکس‌های پیچیده‌تر، با چندین نوع لیگاند مختلف یا با لیگاندهای دوتایی نیز می‌توانند با جفت‌هایی از ایزومرها که تصاویر آینه‌ای غیرقابل نصب یا انانتیومرهای یکدیگر هستند، کایرال باشند. سه ایزومر متمایز که در آنها یک جفت لیگاند یکسان (La یا Lb یا Lc) ترانس است در حالی که دو جفت دیگر سیس هستند. | ## بخش 2: هندسه مولکولی هشت‌وجهی | تعداد ایزومرهای ممکن می‌تواند برای یک کمپلکس هشت‌وجهی با شش لیگاند مختلف به ۳۰ برسد (در مقابل، تنها دو استریو ایزومر برای یک کمپلکس چهار وجهی با چهار لیگاند مختلف امکان‌پذیر است). می‌توان دید که هماهنگی هشت‌وجهی پیچیدگی بسیار بیشتری را نسبت به چهار وجهی که بر شیمی آلی مسلط است، می‌دهد. انحراف از تقارن ایده‌آل اثر جان تلر این اصطلاح همچنین می‌تواند به هشت‌وجهی متأثر از اثر جان تلر اشاره داشته باشد که پدیده ای رایج در شیمی هماهنگی است. این تقارن مولکول را از Oh به D4h کاهش می‌دهد و به عنوان اعوجاج چهارضلعی شناخته می‌شود. هندسه هشت‌وجهی تحریف شده برخی از مولکول‌ها، مانند XeF 6 یا ، یک جفت تنها دارند که تقارن مولکول را از Oh به C3v برهم می‌زند. هندسه خاص این موارد، به عنوان یک هشت‌ضلعی تک ضلعی شناخته می‌شود، زیرا با قرار دادن جفت تنها بر روی مرکز یک وجه مثلثی هشت‌وجهی به عنوان یک «کلاه» (و تغییر موقعیت شش اتم دیگر برای قرار دادن آن از هشت وجهی مشتق شده است). هر دو این موارد نشان دهنده انحراف از هندسه پیش‌بینی شده توسط VSEPR است که برای AX6E1 یک شکل هرمی پنج ضلعی را پیش‌بینی می‌کند. ساختارهای بیوکتهدرال جفت‌های هشت‌وجهی را می‌توان به گونه‌ای با هم ترکیب کرد که هندسه هماهنگی هشت‌وجهی را با جایگزینی لیگاندهای انتهایی با لیگاندهای پل زدن حفظ کند. نسخه‌های پلیمری الگوی پیوندی یکسان به ترتیب استوکیومتری‌های [ML2(μ-L)2]∞ و [M(μ-L)3]∞ را می‌دهند. بسیاری از ترکیبات پنتا هالید و پنتا آلکوکسید فلزی در محلول و جامد با ساختارهای بیوکتادرال وجود دارند. هندسه منشوری مثلثی برای ترکیبات با فرمول MX6، جایگزین اصلی برای هندسه هشت‌وجهی، هندسه منشوری مثلثی است که دارای تقارن D3h است. | ## بخش 3: هندسه مولکولی هشت‌وجهی | پیشنهاد می‌شود که تبدیل کمپلکس‌های Δ- و Λ-، که معمولاً کند است، از طریق یک واسطه منشوری مثلثی، فرآیندی به نام " پیچش Bailar " انجام شود. انرژی dz2 و dx2−y2، به اصطلاح مجموعه eg، که مستقیماً به سمت لیگاندها هدف قرار می‌گیرند، بی‌ثبات می‌شود. برچسب‌های t2g و eg به نمایش‌های تقلیل‌ناپذیر اشاره دارند که ویژگی‌های تقارن این اوربیتال‌ها را توصیف می‌کند. شکاف انرژی که این دو مجموعه را از هم جدا می‌کند، اساس نظریه میدان کریستالی و نظریه میدان لیگاند است. از بین رفتن انحطاط با تشکیل یک کمپلکس هشت‌وجهی از یک یون آزاد ، شکافتن میدان کریستالی یا تقسیم میدان لیگاندی نامیده می‌شود. اگر تقارن کمپلکس کمتر از هشت‌وجهی باشد، سطوح eg و t2g می‌توانند بیشتر تقسیم شوند. قدرت لیگاند برای این اهداکنندگان الکترون دارای ترتیب زیر است: ضعیف: ید < برم < فلوئور < استات < اگزالات < آب < پیریدین < سیانید :قوی به اصطلاح «لیگاندهای میدان ضعیف»، Δo کوچک‌تری ایجاد می‌کنند و نور را در طول موج‌های بلندتر جذب می‌کنند. واکنش‌ها با توجه به اینکه مجموعه‌های هشت‌وجهی تقریباً به‌طور غیرقابل شمارش وجود دارند، تعجب آور نیست که طیف گسترده‌ای از واکنش‌ها توصیف شده‌اند. این واکنش‌ها را می‌توان به صورت زیر طبقه‌بندی کرد: واکنش‌های جایگزینی لیگاند (از طریق مکانیسم‌های مختلف) واکنش‌های افزودن لیگاند، از جمله در میان بسیاری، پروتوناسیون واکنش‌های ردوکس (جایی که الکترون‌ها به دست می‌آیند یا از دست می‌روند) بازآرایی‌هایی که در آن استریوشیمی نسبی لیگاند در حوزه هماهنگی تغییر می‌کند. | ## جمع‌بندی | هنگامی که یک لیگاند آنیونی جایگزین یک مولکول آب هماهنگ می‌شود، واکنش آناسیون نامیده می‌شود.