Czworościan należy do typu piramidy, która ma cztery „równe” trójkątne boki lub ściany, jeśli mówimy o geometrii. Czasami nazywa się ją trójkątną piramidą, ponieważ jej podstawą może być dowolna z tych ścian. Może również odnosić się do cząsteczki zawierającej cztery elektrony na atom. Te dwa elektrony są ze sobą połączone, co daje idealnie równą strukturę.
Tetraedry kontra piramida trygonalna
Różnica między piramidą czworościenną a trójkątną polega na tym, że struktura czworościenna jest rodzajem piramidy, która ma cztery równe boki o kształcie trójkąta lub ścianach, które mają 4 identyczne atomy. Piramida trygonalna ma jeden atom w każdym rogu, a pozostałe trzy takie same atomy.
Chociaż większość elementów czworościennych ma mniejszą symetrię, grupa punktów Td obejmuje węgiel i inne idealnie symetryczne związki czworościenne. Możliwe jest wytwarzanie chiralnych substancji czworościennych. Rdzeń obiektu czworościennego otoczony jest czterema dodatkowymi atomami. Każdy z otaczających atomów ma kąt wiązania 109,5 stopnia ze względu na centralny element.
Geometria czworościennych par elektronów, która skutkuje geometrią cząsteczkową ostrosłupa trygonalnego NH3, jest powszechnym przykładem geometrii czworościennych par elektronów, która daje w wyniku geometrię cząsteczkową ostrosłupa trygonalnego. Ze względu na pięć elektronów walencyjnych azot wymaga trzech dodatkowych elektronów, które są otrzymywane przez pozostałe trzy atomy wodoru, aby wypełnić swój oktet. Skutkuje to samotną parą elektronów bez żadnego innego atomu, z którym można utworzyć wiązanie.
Tabela porównawcza między piramidą czworościenną a trójkątną
| Parametry porównania | Piramida Tetraedryczna | Piramida Trygonalna |
| Struktura | Struktura czworościenna jest rodzajem piramidy, która ma cztery równe boki o kształcie trójkąta. | Piramida trygonalna ma jeden atom w każdym rogu, a pozostałe trzy takie same atomy. |
| Biegunowość | Struktury czworościenne są związkami niepolarnymi. | Piramida Trygonalna należy do związków polarnych. |
| Długość | Struktura czworościenna zawsze ma taką samą długość. | Na strukturę piramidy trygonalnej będzie miał wpływ samotny atom na jej wierzchołku. |
| Przyciąganie elektryczne | W związkach tetraedrycznych nie ma przyciągania elektrycznego. | W trójkątnych związkach piramidowych występuje przyciąganie elektryczne. |
| Budowa atomów | Wszystkie cztery atomy podstawnikowe są takie same. | Pojedynczy atom może mieć wpływ na kształt piramidy trygonalnej. |
Co to jest piramida czworościenna?
Centralny atom znajduje się w sercu czworościennej geometrii molekularnej, z czterema podstawnikami znajdującymi się tuż przy rogach czworościanu. Gdy wszystkie cztery podstawniki są takie same, jak w metanie (CH4) [1] [2] i jego cięższych odpowiednikach, kąty wiązania wynoszą cos1(13) = 109.4712206…° 109,5°.
Grupa punktów Td obejmuje węgiel i inne całkowicie symetryczne związki czworościenne, chociaż większość atomów czworościennych ma niższą symetrię. Możliwe są chiralne związki czworościenne. Element czworościenny to taki, w którym element rdzenia jest otoczony czterema innymi atomami.
Środkowy element tworzy kąty wiązania 109,5 stopnia dla każdego z otaczających atomów. Metan, CH4, amoniak, NH3 i woda, H2O, wszystkie zawierają cztery grupy elektronowe otaczające ich atom rdzenia, co daje im formę czworościenną z kątami wiązania około 109,5°.
Gaz ziemny zawiera najprostszą cząsteczkę węglowodoru, metan. Na tej cząsteczce oparte są tetraedryczne geometrie na każdym węglu w łańcuchu węglowodorowym. Diagram Lewisa dla NH4+ pokazuje N w środku, bez samotnych par elektronów.
Dla porównania, amoniak, NH3, zawiera pojedynczą parę. Czwarty atom wodoru przyłącza się do cząsteczki amoniaku jako jon wodorowy (bez elektronów) do samotnej pary azotu.
Co to jest piramida trygonalna?
Geometria cząsteczkowa ostrosłupa trygonalnego NH3 jest przykładem geometrii czworościennej pary elektronów, której wynikiem jest geometria cząsteczkowa ostrosłupa trygonalnego. Ponieważ azot ma pięć elektronów walencyjnych, potrzebuje trzech dodatkowych elektronów z trzech atomów wodoru, aby uzupełnić swój oktet.
To pozostawia samotną parę elektronów bez żadnego innego atomu, z którym mógłby się wiązać. Przy kącie wiązania około 109o trzy atomy wodoru i pojedyncza para elektronów są od siebie tak daleko, jak to tylko możliwe. To jest geometria czworościennych par elektronów.
Trzy łączące się atomy wodoru doświadczają nieco większego odpychania od samotnych par elektronów, co skutkuje niewielką kompresją do kąta wiązania 107o. Ponieważ samotna para elektronów, podczas gdy wciąż wywiera swój wpływ, jest niewykrywalna, patrząc na geometrię molekularną, cząsteczka ma geometrię piramidy trygonalnej.
Geometria par elektronów jest czworościenna, podczas gdy geometria molekularna jest piramidą trygonalną. Jon wodorowy związany z właściwościami kwasowymi niektórych związków w roztworze wodnym pokazuje się za pomocą jonu hydroniowego, co jest bardziej precyzyjnym sposobem.
Oktet elektronów istnieje w atomach siarki i wszystkich atomach tlenu. W winach jako konserwanty wykorzystuje się jony siarczynowe i wodorosiarczynowe. Jest również składnikiem kwaśnego deszczu, który powstaje, gdy mieszają się cząsteczki dwutlenku siarki i wody.
Główne różnice między piramidą czworościenną a trójkątną
Wniosek
W kategoriach chemicznych często obok czterech atomów na wierzchołkach znajduje się atom centralny, gdy te dwie formy są używane jako deskryptory geometrii molekularnej. Atom centralny znajduje się wewnątrz stałej objętości czworościanu i jest w równej odległości od wszystkich czterech atomów wierzchołkowych w symetrycznie prawidłowej geometrii czworościanu regularnego.
Geometria par elektronów jest czworościenna, podczas gdy geometria molekularna jest piramidą trygonalną. Środkowy atom ma kształt piramidy trygonalnej, który może znajdować się wewnątrz bryły, ograniczony wewnątrz płaszczyzny piramidy/czworościanu trygonalnego lub nawet poza objętością czworościanu.
