El disfenoidal o balancín (también conocido como caballete [1] ) es un tipo de geometría molecular donde hay cuatro enlaces a un átomo central con simetría molecular general C 2v . El nombre "balancín" proviene de la observación de que parece un balancín de patio de recreo . Más comúnmente, cuatro enlaces a un átomo central dan como resultado una geometría tetraédrica o, menos comúnmente, cuadrada plana .
La geometría de balancín ocurre cuando una molécula tiene un número estérico de 5, con el átomo central unido a otros 4 átomos y 1 par libre (AX 4 E 1 en notación AX ). Un átomo unido a otros cinco átomos (y no a pares libres) forma una bipirámide trigonal con dos posiciones axiales y tres ecuatoriales, pero en la geometría del balancín uno de los átomos es reemplazado por un par de electrones solitarios, que siempre está en posición ecuatorial. . Esto es cierto porque el par solitario ocupa más espacio cerca del átomo central (A) que un par de electrones enlazados. Un par solitario ecuatorial es repelido por sólo dos pares de enlace a 90°, mientras que un hipotético par solitario axial sería repelido por tres pares de enlace a 90°, lo que lo haría estable. La repulsión por pares enlazantes a 120° es mucho menor y menos importante. [2] [1]
Los compuestos con geometría diefenoidal (balancín) tienen dos tipos de ligandos : axiales y ecuatoriales. El par axial se encuentra a lo largo de un eje de enlace común de modo que están relacionados por un ángulo de enlace de 180°. El par ecuatorial de ligandos está situado en un plano ortogonal al eje del par axial. Normalmente, la distancia de enlace a los ligandos axiales es mayor que a los ligandos ecuatoriales. El ángulo ideal entre los ligandos axiales y los ligandos ecuatoriales es de 90°; mientras que el ángulo ideal entre los dos ligandos ecuatoriales es de 120°.
Las moléculas disfenoidales, al igual que las bipiramidales trigonales, están sujetas a la pseudorotación de Berry en la que los ligandos axiales se mueven a posiciones ecuatoriales y viceversa. Este intercambio de posiciones da como resultado entornos de tiempo promedio similares para los dos tipos de ligandos. Por lo tanto, el espectro de 19 F NMR del SF 4 (como el del PF 5 ) consiste en una resonancia única cerca de la temperatura ambiente. [3] Los cuatro átomos en movimiento actúan como una palanca alrededor del átomo central; por ejemplo, los cuatro átomos de flúor del tetrafluoruro de azufre giran alrededor del átomo de azufre. [4]
El tetrafluoruro de azufre es el principal ejemplo de una molécula con geometría molecular diefenoidal (ver imagen en la parte superior derecha). Los siguientes compuestos e iones tienen geometría diefenoidal: [5]
SN = 5 con un par solitario. Forma molecular: caballete o balancín
Manuscrito presentado al Journal of Chemical Education el 21 de abril de 2005.