بنية جزيئية رباعية السطوح
[[ملف:Tetrahedral-3D-balls.png|تصغير|بنية جزيئية رباعية السطوح]]

'''البنية الجزيئية رباعية السطوح''' هي [[بنية جزيئية]] يكون فيها ذرة مركزية يحيط بها أربع متبادلات، تكون واقعة على زوايا [[رباعي سطوح]]. تكون الزوايا بين الروابط في هذه البنية cos<sup><nowiki>&minus;</nowiki>1</sup>(<nowiki>&minus;</nowiki>1/3) ≈ 109.5°، وذلك عندما تكون [[مستبدل|المستبدلات]] الطرفية ذاتها، كما في غاز [[ميثان|الميثان]] CH<sub>4</sub>.<ref>[http://maze5.net/?page_id=367 "Angle Between 2 Legs of a Tetrahedron"] – Maze5.net {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20170904155101/http://maze5.net/?page_id=367 |date=04 سبتمبر 2017}}</ref><ref>[https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed022p145?journalCode=jceda8 Valence Angle of the Tetrahedral Carbon Atom] W.E. Brittin, J. Chem. Educ., 1945, 22 (3), p 145 {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200110183319/https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed022p145?journalCode=jceda8 |date=10 يناير 2020}}</ref>

ينتمي رباعي السطوح ذو التناظر التام إلى [[زمرة نقطية|الزمرة النقطية]] T<sub>d</sub>، ولكن في الواقع فإن أغلب الجزيئات لا يكون لها ذلك التناظر التام.

==أمثلة==
===العناصر الأساسية===
[[ملف:Ch4-structure.png|thumb|يسار|200px|جزيء الميثان له بنية جزيئية رباعية السطوح]]
إن أغلب مركبات عناصر [[سيليكون|السيليكون]] Si، و[[جرمانيوم|الجرمانيوم]] Ge، و[[قصدير|القصدير]] Sn هي ذات بنية جزيئية رباعية السطوح، باستثناء بعض [[مركب عضوي|المركبات العضوية]] المشبعة. غالباً ما يكون هناك إمكانية للجزيئات ذات البنية رباعية السطوح بأن تمنح فرصة ارتباط مع [[ربيطة|ربيطات]] خارجية، كما هو الحال في [[رباعي أكسيد الزينون]] (XeO<sub>4</sub>)، وأنيونات [[بيركلورات|فوق الكلورات]] (<sup>-</sup>ClO<sub>4</sub>) و[[كبريتات|الكبريتات]] (<sup>2-</sup>SO<sub>4</sub>) و[[فوسفات|الفوسفات]] (<sup>3-</sup>PO<sub>4</sub>)، بالإضافة إلى [[ثلاثي فلوريد الثيازيل]] SNF<sub>3</sub>، والذي فيه [[رابطة ثلاثية]] بين الكبريت والنتروجين.<ref>{{استشهاد بكتاب | مؤلف = G. L. Miessler and D. A. Tarr | عنوان = Inorganic Chemistry | إصدار = 3rd | ناشر =  Pearson/Prentice Hall | الرقم المعياري = 0-13-035471-6}}</ref>

يمكن أن يصنف [[أمونيا|الأمونياك]] من ضمن الجزيئات ذات البنية رباعية السطوح، وذلك في خال اعتبار [[زوج غير رابط|الزوج غير الرابط]] كربيطة كما في اعتبارات [[نظرية فسيبر|نظرية تنافر أزواج إلكترونات غلاف التكافؤ]] (VSEPR theory). إن الزاوية H-N-H في الأمونياك تبلغ 107°، وهي أقل من 109.4°، ويمكن إرجاع السبب إلى تأثير الزوج الإلكتروني الوحيد.

===الفلزات الانتقالية===
تشكل [[فلز انتقالي|الفلزات الانتقالية]] العديد من المركبات و[[معقد تناسقي|المعقدات التناسقية]] التي لها بنية جزيئية رباعية السطوح، وذلك مثل [[كلوريد التيتانيوم الرباعي|رباعي كلوريد التيتانيوم]] و[[رباعي كربونيل النيكل]] و[[مرابع (ثلاثي فينيل فوسفين) البالاديوم(0)]]، بالإضافة إلى العديد من معقّدات [[حديد|الحديد]] الثنائي (Fe(II والكوبالت الثنائي (Co(II والنيكل الثنائي (Ni(II.

===الروابط الهيدروجينية للماء===
يوجد [[ماء|الماء]] السائل في بنيته الجزيئية على شكل رباعيات سطوح، بحيث تكون ذرة [[أكسجين|الأكسجين]] في المركز وتكون مرتبطة [[رابطة تساهمية|تساهمياً]] مع ذرّتي [[هيدروجين]]، ومرتبطة مع ذرتي هيدروجين إضافيتين بواسطة [[رابطة هيدروجينية|الروابط الهيدروجينية]]. لا يكون رباعي السطوح في هذ الحالة متناظراً لتفاوت أطوال الروابط.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة | عنوان = "Tetrahedrality" and the Relationship between Collective Structure and Radial Distribution Functions in Liquid Water | مؤلف = P. E. Mason and J. W. Brady | صحيفة = J. Phys. Chem. B | سنة = 2007 | المجلد = 111 | صفحات = 5669–5679 | doi = 10.1021/jp068581n | العدد = 20}}</ref>

==الاستثناءات والتشوّهات==
يمكن للمركبات التي لها بنية جزيئية رباعية السطوح أن تحدث لها تشوّهات أو تغيّرات في التناظر، وذلك فيما يسمى انقلاب. في المركبات العضوية تلاحظ ظاهرة [[انقلاب فالدن]]، وهي تحدث في المركبات بالنسبة لذرة [[كربون|الكربون]]، بالإضافة إلى حدوث ظاهرة [[انقلاب نتروجيني|الانقلاب النتروجيني]] في الأمونياك NH<sub>3</sub> بالنسبة لذرة [[نيتروجين|النتروجين]].

يمكن أن يحدث انقلاب في بنية الجزيء رباعية السطوح عند وجود [[إعاقة فراغية|إعاقات فراغية]]، ويدعة حينها الكربون باسم الكربون المنقلب، وتكون البنية أقرب للهرمية.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة | عنوان = Inverted geometries at carbon | صحيفة = Acc. Chem. Res. | سنة = 1984 | المجلد = 17 | العدد = 11 | صفحات = 379–386 | doi = 10.1021/ar00107a001 | الأخير1 = Wiberg | الأول1 = Kenneth B.}}</ref>

:[[ملف:Invertedcarbon.png|200px|Inverted carbon]]

من الأمثلة على وجود كربون منقلب في [[جزيء]] هي مركبات [[بروبلان|البروبلانات]] propellanes مثل [[1.1.1-بروبلان]]، أو [[بادلان]] paddlanes،<ref>IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version</ref> أو [[بيراميدان]] pyramidanes.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة | عنوان = C<sub>5</sub>H<sub>4</sub>:  Pyramidane and Its Low-Lying Isomers | مؤلف = Joseph P. Kenny, Karl M. Krueger, Jonathan C. Rienstra-Kiracofe, and Henry F. Schaefer III | صحيفة =J. Phys. Chem. A | سنة = 2001 | المجلد = 105 | صفحات = 7745–7750 | doi = 10.1021/jp011642r | العدد = 32}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة | عنوان = Pyramidane: an ab initio study of the C<sub>5</sub>H<sub>4</sub> potential energy surface | مؤلف =  Lewars E. | صحيفة = Journal of Molecular Structure: THEOCHEM | المجلد = 423 | العدد = 3 | سنة = 1998 | صفحات = 173–188 | doi = 10.1016/S0166-1280(97)00118-8}}</ref>

في الحالات القصوى، يمكن في النهابة أن تحدث عملية تشوّه لرباعي السطوح بحيث تحصل تسوية Planarization، حيث أن هذه الظاهرة تلاحظ في فئة من المركبات تدعى باسم [[فينيستران|فينيسترانات]] Fenestrane.

==المراجع==
{{مراجع}}

{{بنية جزيئية}}
{{شريط بوابات|الكيمياء}}

[[تصنيف:بنية جزيئية]]
البنية الجزيئية رباعية السطوح هي بنية جزيئية يكون فيها ذرة مركزية يحيط بها أربع متبادلات، تكون واقعة على زوايا رباعي سطوح. تكون الزوايا بين الروابط في هذه البنية cos−1(−1/3) ≈ 109.5°، وذلك عندما تكون المستبدلات الطرفية ذاتها، كما في غاز الميثان CH4."Angle Between 2 Legs of a Tetrahedron" – Maze5.net Valence Angle of the Tetrahedral Carbon Atom W.E. Brittin, J. Chem. Educ., 1945, 22 (3), p 145 

ينتمي رباعي السطوح ذو التناظر التام إلى الزمرة النقطية Td، ولكن في الواقع فإن أغلب الجزيئات لا يكون لها ذلك التناظر التام.

أمثلة
العناصر الأساسية
thumb|يسار|200px|جزيء الميثان له بنية جزيئية رباعية السطوح
إن أغلب مركبات عناصر السيليكون Si، والجرمانيوم Ge، والقصدير Sn هي ذات بنية جزيئية رباعية السطوح، باستثناء بعض المركبات العضوية المشبعة. غالباً ما يكون هناك إمكانية للجزيئات ذات البنية رباعية السطوح بأن تمنح فرصة ارتباط مع ربيطات خارجية، كما هو الحال في رباعي أكسيد الزينون (XeO4)، وأنيونات فوق الكلورات (-ClO4) والكبريتات (2-SO4) والفوسفات (3-PO4)، بالإضافة إلى ثلاثي فلوريد الثيازيل SNF3، والذي فيه رابطة ثلاثية بين الكبريت والنتروجين.

يمكن أن يصنف الأمونياك من ضمن الجزيئات ذات البنية رباعية السطوح، وذلك في خال اعتبار الزوج غير الرابط كربيطة كما في اعتبارات نظرية تنافر أزواج إلكترونات غلاف التكافؤ (VSEPR theory). إن الزاوية H-N-H في الأمونياك تبلغ 107°، وهي أقل من 109.4°، ويمكن إرجاع السبب إلى تأثير الزوج الإلكتروني الوحيد.

الفلزات الانتقالية
تشكل الفلزات الانتقالية العديد من المركبات والمعقدات التناسقية التي لها بنية جزيئية رباعية السطوح، وذلك مثل رباعي كلوريد التيتانيوم ورباعي كربونيل النيكل ومرابع (ثلاثي فينيل فوسفين) البالاديوم(0)، بالإضافة إلى العديد من معقّدات الحديد الثنائي (Fe(II والكوبالت الثنائي (Co(II والنيكل الثنائي (Ni(II.

الروابط الهيدروجينية للماء
يوجد الماء السائل في بنيته الجزيئية على شكل رباعيات سطوح، بحيث تكون ذرة الأكسجين في المركز وتكون مرتبطة تساهمياً مع ذرّتي هيدروجين، ومرتبطة مع ذرتي هيدروجين إضافيتين بواسطة الروابط الهيدروجينية. لا يكون رباعي السطوح في هذ الحالة متناظراً لتفاوت أطوال الروابط.

الاستثناءات والتشوّهات
يمكن للمركبات التي لها بنية جزيئية رباعية السطوح أن تحدث لها تشوّهات أو تغيّرات في التناظر، وذلك فيما يسمى انقلاب. في المركبات العضوية تلاحظ ظاهرة انقلاب فالدن، وهي تحدث في المركبات بالنسبة لذرة الكربون، بالإضافة إلى حدوث ظاهرة الانقلاب النتروجيني في الأمونياك NH3 بالنسبة لذرة النتروجين.

يمكن أن يحدث انقلاب في بنية الجزيء رباعية السطوح عند وجود إعاقات فراغية، ويدعة حينها الكربون باسم الكربون المنقلب، وتكون البنية أقرب للهرمية.

200px|Inverted carbon

من الأمثلة على وجود كربون منقلب في جزيء هي مركبات البروبلانات propellanes مثل 1.1.1-بروبلان، أو بادلان paddlanes،IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version أو بيراميدان pyramidanes.

في الحالات القصوى، يمكن في النهابة أن تحدث عملية تشوّه لرباعي السطوح بحيث تحصل تسوية Planarization، حيث أن هذه الظاهرة تلاحظ في فئة من المركبات تدعى باسم فينيسترانات Fenestrane.

المراجع

تصنيف:بنية جزيئية