Tetrahedral กับ Trigonal Pyramid: ความแตกต่างและการเปรียบเทียบ

จัตุรมุขอยู่ภายใต้ประเภทของปิรามิดซึ่งมีด้านหรือใบหน้าสามเหลี่ยม "เท่ากัน" สี่ด้าน หากเรากำลังพูดถึงเรขาคณิต

บางครั้งเรียกว่าพีระมิดสามเหลี่ยมเนื่องจากฐานของมันสามารถเป็นหน้าใดก็ได้ นอกจากนี้ยังหมายถึงโมเลกุลที่มีอิเล็กตรอนสี่อะตอมต่อหนึ่งอะตอม

อิเล็กตรอนสองตัวนี้ถูกพันธะเข้าด้วยกัน ส่งผลให้มีโครงสร้างที่เท่ากันอย่างสมบูรณ์ 

ประเด็นที่สำคัญ

1. โมเลกุลเตตราฮีดรัลมีอะตอมสี่อะตอมที่มีระยะห่างเท่ากันล้อมรอบอะตอมกลาง ในขณะที่โมเลกุลปิรามิดแบบตรีโกณมิติมีอะตอมสามอะตอมล้อมรอบอะตอมกลาง
2. มุมพันธะในโครงสร้างจัตุรมุขวัดได้ 109.5 องศา ในขณะที่โครงสร้างปิรามิดแบบสามเหลี่ยมมีมุมพันธะประมาณ 107 องศา
3. จัตุรมุขนั้นไม่มีขั้วเนื่องจากมีลักษณะสมมาตร ในขณะที่โมเลกุลปิรามิดแบบตรีโกณมิติแสดงขั้วเนื่องจากเรขาคณิตไม่สมมาตร

tetrahedral เทียบกับ ทีพีระมิด rigonal 

รูปร่างจัตุรมุขมีอะตอมสี่อะตอมหรือกลุ่มอะตอมที่ยึดติดกับอะตอมกลาง รูปทรงปิรามิดแบบสามเหลี่ยมมีอะตอมสามอะตอมหรือกลุ่มอะตอมผูกติดกับอะตอมกลาง จัตุรมุขมีมุม 109.5 องศา และปิรามิดตรีโกณมิติมีมุมประมาณ 107 องศา

แม้ว่าองค์ประกอบทรงสี่หน้าส่วนใหญ่จะมีความสมมาตรน้อยกว่า แต่กลุ่มจุด Td ก็มีคาร์บอนและสารประกอบทรงสี่หน้าแบบสมมาตรอย่างสมบูรณ์อื่นๆ เป็นไปได้ที่จะสร้างสาร chiral tetrahedral

อะตอมเพิ่มเติมอีกสี่อะตอมล้อมรอบองค์ประกอบหลักของวัตถุทรงสี่หน้า อะตอมที่อยู่รอบๆ แต่ละอะตอมมีมุมพันธะ 109.5 องศา เนื่องจากองค์ประกอบที่อยู่ตรงกลาง 

เรขาคณิตคู่อิเล็กตรอนจัตุรมุขที่ส่งผลให้เกิดปิรามิดตรีโกณมิติ เรขาคณิตโมเลกุล ของ NH3 เป็นตัวอย่างทั่วไปที่ใช้เรขาคณิตคู่อิเล็กตรอนจัตุรมุขซึ่งส่งผลให้เกิดเรขาคณิตโมเลกุลปิรามิดแบบตรีโกณมิติ

เนื่องจากมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 5 ตัว ไนโตรเจนจึงต้องมีอิเล็กตรอนอีก 3 ตัวซึ่งได้จากอะตอมของไฮโดรเจนอีก 3 ตัวจึงจะบรรลุออคเต็ตของมัน

ส่งผลให้มีอิเล็กตรอนคู่เดียวที่ไม่มีอะตอมอื่นใดที่จะสร้างพันธะได้ 

ตารางเปรียบเทียบ

พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ	tetrahedral ปิรามิด	พีระมิดตรีโกณมิติ
โครงสร้าง	โครงสร้างจัตุรมุขเป็นปิรามิดชนิดหนึ่งที่มีด้านเท่ากันทั้งสี่ด้านเป็นรูปสามเหลี่ยม	พีระมิดตรีโกณมิติมีอะตอมหนึ่งอะตอมในแต่ละมุม และอีกสามอะตอมเหมือนกัน
กระแสไฟฟ้า	โครงสร้างเตตระฮีดรัลเป็นสารประกอบที่ไม่มีขั้ว	Trigonal Pyramid เป็นของสารประกอบที่มีขั้ว
ความยาว	โครงสร้างจัตุรมุขมีความยาวเท่ากันเสมอ	โครงสร้างของพีระมิดตรีโกณมิติจะได้รับอิทธิพลจากอะตอมโดดเดี่ยวที่ปลายยอด
แรงดึงดูดทางไฟฟ้า	ไม่มีแรงดึงดูดทางไฟฟ้าในสารประกอบ tetrahedral	มีแรงดึงดูดทางไฟฟ้าในสารประกอบพีระมิดตรีโกณมิติ
รัฐธรรมนูญของปรมาณู	อะตอมของธาตุทั้งสี่เหมือนกัน	อะตอมเดี่ยวสามารถส่งผลต่อรูปร่างของพีระมิดตรีโกณมิติได้

พีระมิดเตตระฮีดรัลคืออะไร? 

อะตอมกลางอยู่ในตำแหน่งใจกลางของเรขาคณิตโมเลกุลจัตุรมุข โดยมีองค์ประกอบทดแทนสี่ตัวอยู่ที่มุมของจัตุรมุข

เมื่อหมู่แทนที่ทั้งสี่เหมือนกัน เช่นเดียวกับมีเธน (CH4) [1][2] และหมู่ที่หนักกว่า มุมพันธะคือ cos1(13) = 109.4712206…° 109.5°  

กลุ่มคะแนน Td รวมถึงคาร์บอนและสารประกอบ tetrahedral ที่สมมาตรทั้งหมดแม้ว่าอะตอมของ tetrahedral ส่วนใหญ่จะมีสมมาตรต่ำกว่า สารประกอบไครัลเตตระฮีดรัลเป็นไปได้ 

วัตถุทรงสี่หน้าเป็นวัตถุที่มีอะตอมอีกสี่อะตอมล้อมรอบองค์ประกอบหลัก  

องค์ประกอบที่อยู่ตรงกลางสร้างมุมพันธะ 109.5 องศาสำหรับแต่ละอะตอมที่อยู่รอบๆ

มีเทน, CH4, แอมโมเนีย, NH3 และน้ำ, H2O ล้วนมีกลุ่มอิเล็กตรอนสี่กลุ่มล้อมรอบอะตอมหลักของพวกมัน ทำให้พวกมันมีรูปร่างทรงสี่หน้าที่มีมุมพันธะประมาณ 109.5° 

 ก๊าซธรรมชาติประกอบด้วยโมเลกุลไฮโดรคาร์บอนที่ง่ายที่สุดคือมีเทน รูปทรงจัตุรมุขของคาร์บอนแต่ละตัวในสายโซ่ไฮโดรคาร์บอนนั้นขึ้นอยู่กับโมเลกุลนี้

แผนภาพลูอิสสำหรับ NH4+ แสดง N ตรงกลาง โดยไม่มีคู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยว 

 ในการเปรียบเทียบ แอมโมเนีย NH3 มีคู่เดียว อะตอมไฮโดรเจนตัวที่สี่จับกับโมเลกุลแอมโมเนียในรูปของไฮโดรเจนไอออน (ไม่มีอิเล็กตรอน) กับคู่โดดเดี่ยวของไนโตรเจน 

T คืออะไรพีระมิด rigonal? 

เรขาคณิตโมเลกุลปิรามิดตรีโกณมิติของ NH3 เป็นตัวอย่างของเรขาคณิตคู่อิเล็กตรอนแบบเตตราฮีดรัล ส่งผลให้เกิดเรขาคณิตโมเลกุลปิรามิดตรีโกณมิติ

เนื่องจากไนโตรเจนมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน XNUMX ตัว จึงต้องการอิเล็กตรอนพิเศษ XNUMX ตัวจากอะตอมของไฮโดรเจน XNUMX ตัวเพื่อให้ออคเตตสมบูรณ์  

ทำให้เหลืออิเล็กตรอนคู่เดียวที่ไม่มีอะตอมอื่นมาจับด้วย ที่มุมพันธะประมาณ 109o อะตอมไฮโดรเจนสามอะตอมและอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวอยู่ห่างกันมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

นี่คือรูปทรงเรขาคณิตของคู่อิเล็กตรอนแบบ tetrahedral 

อะตอมไฮโดรเจนที่เชื่อมต่อกันสามอะตอมได้รับแรงผลักจากอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวมากกว่าเล็กน้อย ส่งผลให้เกิดการบีบตัวเล็กน้อยที่มุมพันธะ 107o

เนื่องจากอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวในขณะที่ยังคงออกแรงกระแทกอยู่นั้นไม่สามารถตรวจพบได้เมื่อดูที่รูปทรงเรขาคณิตของโมเลกุล โมเลกุลจึงมีรูปทรงเรขาคณิตโมเลกุลแบบพีระมิดตรีโกณมิติ  

เรขาคณิตของคู่อิเล็กตรอนคือ tetrahedral ในขณะที่เรขาคณิตของโมเลกุลคือพีระมิดตรีโกณมิติ

ไฮโดรเจนไอออนที่เชื่อมโยงกับคุณลักษณะกรดของสารประกอบบางชนิดในสารละลายที่เป็นน้ำจะแสดงโดยใช้ไฮโดรเนียมไอออน ซึ่งเป็นวิธีที่แม่นยำยิ่งขึ้น 

ออคเต็ตของอิเล็กตรอนมีอยู่ในอะตอมซัลเฟอร์และอะตอมออกซิเจนทั้งหมด ในไวน์ ซัลไฟต์ และไบซัลไฟต์ไอออนถูกใช้เป็นสารกันบูด 

นอกจากนี้ยังเป็นส่วนประกอบของ ฝนกรดซึ่งถูกสร้างขึ้นเมื่อโมเลกุลของซัลเฟอร์ไดออกไซด์และน้ำผสมกัน 

ความแตกต่างหลักระหว่าง Tอีตราฮีดรัล และตพีระมิด rigonal 

1. โครงสร้างทรงสี่หน้าเป็นปิรามิดประเภทหนึ่งที่มีด้านหรือหน้ารูปสามเหลี่ยม "เท่ากัน" สี่ด้าน ในขณะที่ปิรามิดแบบตรีโกณมิติจะมีอะตอมเดี่ยวอยู่ทุกมุมและมีอะตอมที่เหมือนกันสามอะตอม 
2. Tetrahedral เป็นสารประกอบที่ไม่มีขั้ว ในขณะที่ปิรามิดตรีโกณมิติเป็นสารประกอบที่มีขั้ว 
3. โครงสร้างจัตุรมุขจะมีความยาวเท่ากันต่อกันเสมอ ในขณะที่อะตอมเดี่ยวที่ปลายสุดจะส่งผลต่อโครงสร้างของปิรามิดแบบสามเหลี่ยม 
4. ไม่มีแรงดึงดูดทางไฟฟ้าในสารประกอบทรงสี่หน้า ในขณะที่สารประกอบปิรามิดแบบสามเหลี่ยมมีแรงดึงดูดทางไฟฟ้า 
5. อะตอมทดแทนทั้งสี่อะตอมจะเหมือนกัน ในขณะที่อะตอมโลนสามารถส่งผลต่อรูปร่างของปิรามิดแบบตรีโกณมิติได้ 

อ้างอิง

1. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.accounts.8b00257
2. https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/nr/c2nr31071f/unauth

อัพเดตล่าสุด : 13 กรกฎาคม 2023