अकार्बनिक यौगिकों में संकरण के प्रकार का निर्धारण कैसे करें। संकरण के प्रकार

राज्य स्वायत्त शैक्षिक संस्थान

नोवोसिबिर्स्क क्षेत्र में माध्यमिक व्यावसायिक शिक्षा

"कुपिंस्की मेडिकल कॉलेज"

टूलकिट

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के लिए स्वतंत्र कामछात्र

रसायन विज्ञान में

खंड: कार्बनिक रसायन

विषय: कार्बनिक रसायन विज्ञान का विषय।

कार्बनिक यौगिकों की संरचना का सिद्धांत

विशेषता: 34.02.01 "नर्सिंग" 1 कोर्स

नोवोसिबिर्स्क

2015 शैक्षणिक वर्ष

बैठक में विचार किया गया

विषय - पर चक्रीय पद्धति आयोग

सामान्य शिक्षा विषयों, सामान्य मानवतावादी और

सामाजिक-आर्थिक, गणितीय

और प्राकृतिक विज्ञान चक्र

2015 से प्रोटोकॉल

अध्यक्ष ______________ /_________________________/

वेद इरीना विक्टोरोवना

कार्यप्रणाली मैनुअल के लिए व्याख्यात्मक नोट

टूलकिटविषय के गहन अध्ययन के लिए डिज़ाइन किया गया « कार्बन परमाणु संकरण के प्रकार ».

अभ्यास से पता चलता है कि कई छात्रों को कार्बनिक यौगिकों के अध्ययन में कार्बन परमाणुओं के संकरण के प्रकार और रासायनिक बंधनों के प्रकारों को निर्धारित करना मुश्किल लगता है।

मैनुअल का उद्देश्य छात्रों को कार्बन परमाणुओं के संकरण के प्रकारों और कार्बनिक यौगिकों में रासायनिक बंधों के प्रकारों की पहचान करना सीखने में मदद करना है।यह मैनुअल विशेष 34.02.01 नर्सिंग के प्रथम वर्ष के छात्रों के लिए अनुशंसित है। मैनुअल में विषय पर सैद्धांतिक सामग्री, ज्ञान को व्यवस्थित करने के लिए टेबल, स्वतंत्र कार्य के लिए अभ्यास और प्रत्येक कार्य के लिए विस्तृत उत्तर शामिल हैं।

मैनुअल का उद्देश्य स्वतंत्र कार्य के कौशल को विकसित करना है शैक्षिक सामग्री, सूचना की खोज और उपयोग का कार्यान्वयन, रचनात्मक क्षमता का निर्माण और विकास, अनुशासन में रुचि बढ़ाना।

मैं सीखने के लिए हमेशा तैयार हूं

लेकिन मुझे यह हमेशा पसंद नहीं है

जब वे मुझे पढ़ाते हैं

डब्ल्यू चर्चिल

कार्बन परमाणु संकरण के प्रकार

जमीनी अवस्था में कार्बन परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना 1s 2 2s 2 2p 2 है, दूसरे स्तर के पी-ऑर्बिटल्स पर दो अयुग्मित इलेक्ट्रॉन हैं। यह विनिमय तंत्र द्वारा कार्बन परमाणु को केवल दो सहसंयोजक बंधन बनाने की अनुमति देता है। हालाँकि, सभी कार्बनिक यौगिकों में, कार्बन चार सहसंयोजक बंधन बनाता है, जो परमाणु कक्षाओं के संकरण के परिणामस्वरूप संभव हो जाता है।

हाइब्रिडाइजेशन नए "हाइब्रिड" ऑर्बिटल्स के गठन के साथ, करीबी ऊर्जा मूल्यों के साथ परमाणु ऑर्बिटल्स की बातचीत है।

संकरण एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें ऊर्जा लागत की आवश्यकता होती है, लेकिन ये लागत गठन के दौरान जारी ऊर्जा से अधिक होती है अधिकसहसंयोजी आबंध। परिणामी "हाइब्रिड" ऑर्बिटल्स एक असममित डंबल के आकार के होते हैं और कार्बन परमाणु के प्रारंभिक ऑर्बिटल्स से तेजी से भिन्न होते हैं।

कार्बन परमाणु के लिए तीन प्रकार के संकरण संभव हैं: एसपी 3 -संकरण- परस्पर क्रिया करने वाले ऑर्बिटल्स को नीले तीरों द्वारा दिखाया गया है:

एसपी 2 -संकरण:

सपा संकरण:

कार्बन परमाणु के हाइब्रिड ऑर्बिटल्स केवल -बॉन्ड्स के गठन में भाग लेने में सक्षम हैं, पी-ऑर्बिटल्स केवल हाइब्रिडिज़ेशन फॉर्म से अप्रभावित हैं -बांड। यह वह विशेषता है जो कार्बनिक पदार्थों के अणुओं की स्थानिक संरचना को निर्धारित करती है।

संकरण
कार्बन के परमाणु ऑर्बिटल्स

प्रकार के सामान्य बंधन इलेक्ट्रॉन जोड़े का उपयोग करके एक सहसंयोजक रासायनिक बंधन बनता है:

एक रासायनिक बंधन बनाएं, अर्थात केवल अयुग्मित इलेक्ट्रॉन ही दूसरे परमाणु के "विदेशी" इलेक्ट्रॉन के साथ एक सामान्य इलेक्ट्रॉन युग्म बना सकते हैं। इलेक्ट्रॉनिक सूत्र लिखते समय, कक्षीय सेल में अयुग्मित इलेक्ट्रॉन एक-एक करके स्थित होते हैं।
परमाणु कक्षीयएक ऐसा कार्य है जो परमाणु के नाभिक के चारों ओर अंतरिक्ष में प्रत्येक बिंदु पर इलेक्ट्रॉन बादल के घनत्व का वर्णन करता है। एक इलेक्ट्रॉन बादल अंतरिक्ष का एक क्षेत्र है जिसमें एक उच्च संभावना के साथ एक इलेक्ट्रॉन पाया जा सकता है।
कार्बन परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना और इस तत्व की वैधता के सामंजस्य के लिए, कार्बन परमाणु के उत्तेजना की अवधारणाओं का उपयोग किया जाता है। सामान्य (अप्रकाशित) अवस्था में, कार्बन परमाणु में दो अयुग्मित 2 होते हैं आर 2 इलेक्ट्रॉन। उत्तेजित अवस्था में (जब ऊर्जा अवशोषित होती है) 2 में से एक एस 2-इलेक्ट्रॉन मुक्त हो सकते हैं आर-कक्षीय। तब कार्बन परमाणु में चार अयुग्मित इलेक्ट्रॉन प्रकट होते हैं:

याद रखें कि एक परमाणु के इलेक्ट्रॉनिक सूत्र में (उदाहरण के लिए, कार्बन 6 C - 1 एस 2 2एस 2 2पी 2) अक्षरों के सामने बड़ी संख्या - 1, 2 - ऊर्जा स्तर की संख्या दर्शाती है। पत्र एसऔर आरइलेक्ट्रॉन बादल (ऑर्बिटल्स) के आकार को इंगित करें, और अक्षरों के ऊपर दाईं ओर की संख्या किसी दिए गए कक्षीय में इलेक्ट्रॉनों की संख्या दर्शाती है। सभी एस- गोलाकार कक्षाएँ:

2 को छोड़कर दूसरे ऊर्जा स्तर पर एस-तीन कक्षाएँ हैं 2 आर-ऑर्बिटल्स। ये 2 आर-ऑर्बिटल्स में एक दीर्घवृत्तीय आकार होता है, डम्बल के समान, और एक दूसरे से 90 ° के कोण पर अंतरिक्ष में उन्मुख होते हैं। 2 आर-ऑर्बिटल्स 2 को निरूपित करते हैं आर एक्स , 2आर वाईऔर 2 आर जेडअक्षों के अनुसार जिसके साथ ये कक्षाएँ स्थित हैं।

रूप और दिशा
पी-इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स

जब रासायनिक बंधन बनते हैं, तो इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स समान आकार प्राप्त कर लेते हैं। तो, संतृप्त हाइड्रोकार्बन में, एक एस-कक्षीय और तीन आर-एक कार्बन परमाणु की कक्षाएँ चार समान (संकर) बनाती हैं एसपी 3-ऑर्बिटल्स:

यह - एसपी 3 - संकरण।
संकरण- परमाणु कक्षाओं का संरेखण (मिश्रण) ( एसऔर आर) नए परमाणु ऑर्बिटल्स के गठन के साथ, कहा जाता है हाइब्रिड ऑर्बिटल्स.

चार एसपी 3 हाइब्रिड ऑर्बिटल्स
कार्बन परमाणु

हाइब्रिड ऑर्बिटल्स का एक असममित आकार होता है, जो संलग्न परमाणु की ओर बढ़ा होता है। इलेक्ट्रॉन बादल एक दूसरे को पीछे हटाते हैं और एक दूसरे से यथासंभव दूर अंतरिक्ष में स्थित होते हैं। साथ ही चार की कुल्हाड़ी एसपी 3-हाइब्रिड ऑर्बिटल्सटेट्राहेड्रॉन (नियमित त्रिकोणीय पिरामिड) के शीर्षों को निर्देशित किया जाता है।
तदनुसार, इन कक्षकों के बीच के कोण चतुष्फलकीय होते हैं, जो 109°28" के बराबर होते हैं।
इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स के शीर्ष अन्य परमाणुओं के ऑर्बिटल्स के साथ ओवरलैप कर सकते हैं। यदि इलेक्ट्रॉन बादल परमाणुओं के केंद्रों को जोड़ने वाली रेखा के साथ ओवरलैप करते हैं, तो ऐसे सहसंयोजक बंधन कहलाते हैं सिग्मा ( )-गहरा संबंध. उदाहरण के लिए, C 2 H 6 ईथेन अणु में, दो कार्बन परमाणुओं के बीच दो हाइब्रिड ऑर्बिटल्स को ओवरलैप करके एक रासायनिक बंधन बनता है। यह एक जुड़ाव है। इसके अलावा, प्रत्येक कार्बन परमाणु अपने तीन के साथ एसपी 3-ऑर्बिटल्स ओवरलैप करते हैं एसतीन हाइड्रोजन परमाणुओं के -ऑर्बिटल्स, तीन-बॉन्ड बनाते हैं।

अतिव्यापी इलेक्ट्रॉन बादलों की योजना
ईथेन अणु में

कुल मिलाकर, कार्बन परमाणु के लिए तीन संयोजी अवस्थाएँ संभव हैं विभिन्न प्रकारसंकरण। के अलावा एसपी 3-संकरण मौजूद है एसपी 2 - और एसपी-संकरण।
एसपी 2 -संकरण- एक मिलाना एस- और दो आर-ऑर्बिटल्स। नतीजतन, तीन संकर एसपी 2 -ऑर्बिटल्स। इन एसपी 2 -ऑर्बिटल्स एक ही तल में स्थित हैं (अक्षों के साथ एक्स, पर) और 120° के कक्षकों के बीच के कोण के साथ त्रिभुज के शीर्षों की ओर निर्देशित होते हैं। असंकरणित
आर-ऑर्बिटल तीन हाइब्रिड के तल के लंबवत है एसपी 2 ऑर्बिटल्स (अक्ष के साथ उन्मुख जेड). ऊपरी आधा आर-ऑर्बिटल्स प्लेन के ऊपर होते हैं, निचला आधा प्लेन के नीचे होता है।
प्रकार एसपी 2-कार्बन का संकरण एक दोहरे बंधन वाले यौगिकों में होता है: C=C, C=O, C=N। इसके अलावा, दो परमाणुओं के बीच केवल एक बंधन (उदाहरण के लिए, सी = सी) एक बंधन हो सकता है। (परमाणु के अन्य बंधन कक्ष विपरीत दिशाओं में निर्देशित होते हैं।) गैर-हाइब्रिड के ओवरलैप के परिणामस्वरूप दूसरा बंधन बनता है। आर-परमाणुओं के नाभिकों को जोड़ने वाली रेखा के दोनों ओर कक्षक।

ऑर्बिटल्स (तीन एसपी 2 और एक पी)
एसपी 2 संकरण में कार्बन परमाणु

पार्श्व ओवरलैप द्वारा गठित सहसंयोजक बंधन आर-पड़ोसी कार्बन परमाणुओं के कक्षक कहलाते हैं पाई ( )-गहरा संबंध.

शिक्षा
- संचार

ऑर्बिटल्स के कम ओवरलैप के कारण -बॉन्ड -बॉन्ड की तुलना में कम मजबूत होता है।
एसपी-संकरणएक का मिश्रण (रूप और ऊर्जा में संरेखण) है एस-और एक
आर-ऑर्बिटल्स दो संकर के गठन के साथ एसपी-ऑर्बिटल्स। एसपी- ऑर्बिटल्स एक ही रेखा (180 ° के कोण पर) पर स्थित हैं और कार्बन परमाणु के नाभिक से विपरीत दिशाओं में निर्देशित हैं। दो
आर-कक्षक असंकरणित रहते हैं। उन्हें एक दूसरे के लंबवत रखा गया है।
दिशाएँ - कनेक्शन। छवि पर एसपी-ऑर्बिटल्स अक्ष के साथ दिखाए जाते हैं वाई, और अनहाइब्रिडेड दो
आर-ऑर्बिटल्स - कुल्हाड़ियों के साथ एक्सऔर जेड.

परमाणु कक्षक (दो sp और दो p)
एसपी-संकरण की स्थिति में कार्बन

ट्रिपल कार्बन-कार्बन बॉन्ड सीसी में एक -बांड होता है जो अतिव्यापी होने पर होता है
एसपी-हाइब्रिड ऑर्बिटल्स, और टू-बॉन्ड।
संलग्न समूहों की संख्या, संकरण के प्रकार और गठित रासायनिक बंधों के प्रकार के रूप में कार्बन परमाणु के ऐसे मापदंडों के बीच संबंध तालिका 4 में दिखाया गया है।

कार्बन के सहसंयोजक बंधन

समूहों की संख्या
संबंधित
कार्बन के साथ

प्रकार
संकरण

प्रकार
इसमें भाग लेने वाले
रासायनिक बन्ध

यौगिक सूत्रों के उदाहरण

एसपी 3

चार - संचार

एसपी 2

तीन - संचार और
एक कनेक्शन है

एसपी

दो - संचार
और दो कनेक्शन

एच-सीसी-एच

अभ्यास.

1. परमाणुओं के कौन से इलेक्ट्रॉन (उदाहरण के लिए, कार्बन या नाइट्रोजन) को अयुग्मित कहा जाता है?

2. एक सहसंयोजक बंधन वाले यौगिकों में "साझा इलेक्ट्रॉन जोड़े" की अवधारणा का क्या अर्थ है (उदाहरण के लिए,सीएच 4 याएच 2 एस )?

3. परमाणुओं की इलेक्ट्रॉनिक अवस्थाएँ क्या हैं (उदाहरण के लिए,साथ याएन ) बुनियादी कहलाते हैं, और कौन से उत्साहित हैं?

4. परमाणु के इलेक्ट्रॉनिक सूत्र में संख्याओं और अक्षरों का क्या अर्थ है (उदाहरण के लिए,साथ याएन )?

5. एक परमाणु कक्षीय क्या है? एक परमाणु के दूसरे ऊर्जा स्तर में कितने ऑर्बिटल्स होते हैंसाथ और वे कैसे भिन्न हैं?

6. हाइब्रिड ऑर्बिटल्स और मूल ऑर्बिटल्स के बीच क्या अंतर है जिससे वे बने थे?

7. कार्बन परमाणु के लिए किस प्रकार के संकरण ज्ञात हैं और वे क्या हैं?

अभ्यासों के उत्तर

1. इलेक्ट्रॉन जो एक प्रति कक्षीय होते हैं उन्हें अयुग्मित इलेक्ट्रॉन कहा जाता है। उदाहरण के लिए, एक उत्साहित कार्बन परमाणु के इलेक्ट्रॉन विवर्तन सूत्र में, चार अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं, और नाइट्रोजन परमाणु में तीन होते हैं:

2. एक रासायनिक बंधन के निर्माण में भाग लेने वाले दो इलेक्ट्रॉनों को एक सामान्य इलेक्ट्रॉन युग्म कहा जाता है। आमतौर पर, रासायनिक बंधन के बनने से पहले, इस जोड़ी का एक इलेक्ट्रॉन एक परमाणु का होता था, और दूसरा इलेक्ट्रॉन दूसरे परमाणु का होता था:

3. एक परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक अवस्था, जिसमें इलेक्ट्रॉनिक ऑर्बिटल्स भरने का क्रम देखा जाता है: 1s 2, 2s 2, 2p 2, 3s 2, 3p 2, 4s 2, 3d 2, 4p 2, आदि, ग्राउंड कहलाता है। राज्य। एक उत्साहित अवस्था में, परमाणु के वैलेंस इलेक्ट्रॉनों में से एक उच्च ऊर्जा के साथ एक मुक्त कक्षीय पर कब्जा कर लेता है, ऐसा संक्रमण युग्मित इलेक्ट्रॉनों के पृथक्करण के साथ होता है। योजनाबद्ध रूप से इसे इस प्रकार लिखा गया है:

जबकि जमीनी अवस्था में केवल दो वैलेंस अप्रकाशित इलेक्ट्रॉन थे, उत्तेजित अवस्था में ऐसे चार इलेक्ट्रॉन होते हैं।

5. एक परमाणु कक्षीय एक ऐसा कार्य है जो किसी दिए गए परमाणु के नाभिक के चारों ओर अंतरिक्ष में प्रत्येक बिंदु पर एक इलेक्ट्रॉन बादल के घनत्व का वर्णन करता है। कार्बन परमाणु के दूसरे ऊर्जा स्तर पर चार कक्षक होते हैं - 2s, 2p x, 2p y, 2p z। ये ऑर्बिटल्स हैं:
ए) इलेक्ट्रॉन क्लाउड का आकार (एस एक गेंद है, पी एक डंबेल है);
बी) पी-ऑर्बिटल्स के अंतरिक्ष में अलग-अलग अभिविन्यास हैं - परस्पर लंबवत अक्षों x, y और z के साथ, उन्हें p x, p y, p z द्वारा निरूपित किया जाता है।

6. हाइब्रिड ऑर्बिटल्स आकार और ऊर्जा में मूल (गैर-हाइब्रिड) ऑर्बिटल्स से भिन्न होते हैं। उदाहरण के लिए, एस-ऑर्बिटल एक गोले का आकार है, पी एक सममित आकृति-आठ है, एसपी-हाइब्रिड कक्षीय एक असममित आकृति-आठ है।
ऊर्जा अंतर: ई (एस)< E(sр) < E(р). Таким образом, sp-орбиталь – усредненная по форме и энергии орбиталь, полученная смешиванием исходных s- и p-орбиталей.

7. कार्बन परमाणु के लिए तीन प्रकार के संकरण ज्ञात हैं: sp3, sp2 और sp (पाठ 5 का पाठ देखें)।

9. -बॉन्ड - परमाणुओं के केंद्रों को जोड़ने वाली रेखा के साथ ऑर्बिटल्स के ललाट अतिव्यापी द्वारा गठित एक सहसंयोजक बंधन।
-बॉन्ड - परमाणुओं के केंद्रों को जोड़ने वाली रेखा के दोनों किनारों पर पी-ऑर्बिटल्स के पार्श्व ओवरलैप द्वारा गठित एक सहसंयोजक बंधन।
- बंध जुड़े हुए परमाणुओं के बीच दूसरी और तीसरी रेखाओं द्वारा दिखाए जाते हैं।

10.

एक रासायनिक कण के ज्यामितीय आकार को निर्धारित करने की प्रक्रिया में, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि मुख्य परमाणु के वैलेंस इलेक्ट्रॉनों के जोड़े, जिनमें वे भी शामिल हैं जो रासायनिक बंधन नहीं बनाते हैं, अंतरिक्ष में एक दूसरे से बहुत दूरी पर हैं। .

अवधि सुविधाएँ

सहसंयोजक रासायनिक बंधन के मुद्दे पर विचार करते समय, एक अवधारणा को अक्सर परमाणु कक्षाओं के संकरण के रूप में प्रयोग किया जाता है। यह शब्द रूप और ऊर्जा के संरेखण से संबंधित है। परमाणु कक्षाओं का संकरण पुनर्व्यवस्था की क्वांटम-रासायनिक प्रक्रिया से जुड़ा है। प्रारंभिक परमाणुओं की तुलना में ऑर्बिटल्स की एक अलग संरचना होती है। संकरण का सार इस तथ्य में निहित है कि एक बाध्य परमाणु के नाभिक के बगल में स्थित इलेक्ट्रॉन एक विशिष्ट परमाणु कक्षीय द्वारा निर्धारित नहीं किया जाता है, बल्कि एक समान प्रमुख क्वांटम संख्या के साथ उनके संयोजन से निर्धारित होता है। मूल रूप से, यह प्रक्रिया इलेक्ट्रॉनों वाले परमाणु ऑर्बिटल्स के उच्च, करीबी ऊर्जा से संबंधित है।

प्रक्रिया विशिष्टता

अणुओं में परमाणुओं के संकरण के प्रकार इस बात पर निर्भर करते हैं कि नए कक्षकों का अभिविन्यास कैसे होता है। संकरण के प्रकार के अनुसार, कोई आयन या अणु की ज्यामिति निर्धारित कर सकता है, रासायनिक गुणों की विशेषताओं का सुझाव दे सकता है।

संकरण के प्रकार

इस प्रकार का संकरण, एसपी की तरह, एक रैखिक संरचना है, बांड के बीच का कोण 180 डिग्री है। समान संकरण प्रकार वाले अणु का एक उदाहरण BeCl 2 है।

अगले प्रकार का संकरण sp 2 है। अणु एक त्रिकोणीय आकार की विशेषता है, बांड के बीच का कोण 120 डिग्री है। इस तरह के एक संकरण प्रकार का एक विशिष्ट उदाहरण बीसीएल 3 है।

sp3 संकरण प्रकार अणु की चतुष्फलकीय संरचना का सुझाव देता है, एक विशिष्ट उदाहरणइस संकरण संस्करण वाला पदार्थ सीएच 4 मीथेन अणु है। इस मामले में बंधन कोण 109 डिग्री 28 मिनट है।

न केवल युग्मित इलेक्ट्रॉन, बल्कि इलेक्ट्रॉनों के अविभाजित जोड़े भी सीधे संकरण में शामिल होते हैं।

पानी के अणु में संकरण

उदाहरण के लिए, एक पानी के अणु में, ऑक्सीजन परमाणु और हाइड्रोजन परमाणुओं के बीच दो सहसंयोजक ध्रुवीय बंधन होते हैं। इसके अलावा, ऑक्सीजन परमाणु में दो जोड़ी बाहरी इलेक्ट्रॉन होते हैं जो रासायनिक बंधन के निर्माण में भाग नहीं लेते हैं। अंतरिक्ष में ये 4 इलेक्ट्रॉन जोड़े व्याप्त हैं निश्चित स्थानऑक्सीजन परमाणु के आसपास। चूँकि उन सभी पर समान आवेश होता है, वे अंतरिक्ष में एक दूसरे को पीछे हटाते हैं, इलेक्ट्रॉन बादल एक दूसरे से महत्वपूर्ण दूरी पर होते हैं। किसी दिए गए पदार्थ में परमाणुओं के संकरण के प्रकार में परमाणु कक्षाओं के आकार में परिवर्तन शामिल होता है, उन्हें फैलाया जाता है और टेट्राहेड्रॉन के कोने में संरेखित किया जाता है। नतीजतन, पानी का अणु एक कोणीय आकार प्राप्त करता है, ऑक्सीजन-हाइड्रोजन बांड के बीच बंधन कोण 104.5 ओ है।

संकरण के प्रकार की भविष्यवाणी करने के लिए, रासायनिक बंधन गठन के दाता-स्वीकर्ता तंत्र का उपयोग कर सकते हैं। नतीजतन, कम इलेक्ट्रोनगेटिविटी वाले तत्व के मुक्त ऑर्बिटल्स ओवरलैप होते हैं, साथ ही उच्च विद्युत नकारात्मकता वाले तत्व के ऑर्बिटल्स, जिस पर इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी स्थित होती है। एक परमाणु के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास को संकलित करने की प्रक्रिया में, उनके ऑक्सीकरण अवस्था को ध्यान में रखा जाता है।

संकरण के प्रकार की पहचान करने के नियम

कार्बन संकरण के प्रकार को निर्धारित करने के लिए कुछ नियमों का उपयोग किया जा सकता है:

• केंद्रीय परमाणु की पहचान कर सकेंगे, σ-आबंधों की संख्या की गणना कर सकेंगे;
• कण में परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था डालें;
• वांछित ऑक्सीकरण अवस्था में मुख्य परमाणु का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास लिख सकेंगे;
• वैलेंस इलेक्ट्रॉनों, युग्मन इलेक्ट्रॉनों की कक्षाओं के साथ वितरण की योजना बनाएं;
• ऑर्बिटल्स आवंटित करें जो सीधे बॉन्ड के निर्माण में शामिल हैं, अप्रकाशित इलेक्ट्रॉनों को खोजें (यदि संकरण के लिए वैलेंस ऑर्बिटल्स की संख्या अपर्याप्त है, तो अगले ऊर्जा स्तर के ऑर्बिटल्स का उपयोग किया जाता है)।

अणु की ज्यामिति संकरण के प्रकार से निर्धारित होती है। यह पाई बंधों की उपस्थिति से प्रभावित नहीं होता है। अतिरिक्त बॉन्डिंग के मामले में, बॉन्ड एंगल में बदलाव संभव है, इसका कारण मल्टीपल बॉन्ड बनाने वाले इलेक्ट्रॉनों का आपसी प्रतिकर्षण है। तो, एसपी 2 संकरण के दौरान नाइट्रिक ऑक्साइड अणु (4) में, बंधन कोण 120 डिग्री से 134 डिग्री तक बढ़ जाता है।

अमोनिया अणु में संकरण

इलेक्ट्रॉनों की एक साझा जोड़ी पूरे अणु के परिणामी द्विध्रुव क्षण को प्रभावित करती है। अमोनिया में इलेक्ट्रॉनों की एक साझा जोड़ी के साथ एक टेट्राहेड्रल संरचना होती है। नाइट्रोजन-हाइड्रोजन और नाइट्रोजन-फ्लोरीन बांड की आयनिकता 15 और 19 प्रतिशत है, लंबाई क्रमशः 101 और 137 बजे निर्धारित की जाती है। इस प्रकार, नाइट्रोजन फ्लोराइड अणु का द्विध्रुव आघूर्ण अधिक होना चाहिए, लेकिन प्रयोगात्मक परिणाम इसके विपरीत संकेत देते हैं।

कार्बनिक यौगिकों में संकरण

हाइड्रोकार्बन के प्रत्येक वर्ग का अपना संकरण होता है। तो, एल्केन्स (संतृप्त हाइड्रोकार्बन) के वर्ग के अणुओं के निर्माण में, कार्बन परमाणु के सभी चार इलेक्ट्रॉन हाइब्रिड ऑर्बिटल्स बनाते हैं। जब वे अतिच्छादित होते हैं, तो 4 संकर बादल बनते हैं, जो चतुष्फलक के शीर्षों से संरेखित होते हैं। इसके अलावा, उनके शीर्ष हाइड्रोजन के गैर-हाइब्रिड एस-ऑर्बिटल्स के साथ ओवरलैप करते हैं, जिससे एकल बंधन बनता है। संतृप्त हाइड्रोकार्बन की विशेषता एसपी 3 संकरण है।

असंतृप्त अल्केन्स के लिए (उनके एक विशिष्ट प्रतिनिधिएथिलीन है) केवल तीन इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स- s और 2 p, तीन संकर कक्षक अंतरिक्ष में एक त्रिभुज बनाते हैं। गैर-हाइब्रिड पी-ऑर्बिटल्स ओवरलैप करते हैं, अणु में एक बहु बंधन बनाते हैं। कार्बनिक हाइड्रोकार्बन के इस वर्ग की विशेषता कार्बन परमाणु की एसपी 2 संकर अवस्था है।

अल्केन्स हाइड्रोकार्बन के पिछले वर्ग से भिन्न होते हैं जिसमें केवल दो प्रकार के ऑर्बिटल्स संकरण प्रक्रिया में भाग लेते हैं: एस और पी। प्रत्येक कार्बन परमाणु में शेष दो गैर-संकर पी-इलेक्ट्रॉन दो दिशाओं में ओवरलैप करते हैं, जिससे दो बहु बंधन बनते हैं। हाइड्रोकार्बन के इस वर्ग की विशेषता कार्बन परमाणु की एसपी-संकर अवस्था है।

निष्कर्ष

एक अणु में संकरण के प्रकार का निर्धारण करके, विभिन्न अकार्बनिक और कार्बनिक पदार्थों की संरचना की व्याख्या करना, संभव भविष्यवाणी करना संभव है रासायनिक गुणविशिष्ट पदार्थ।

अणुओं के द्विध्रुवीय क्षण

वैलेंस बॉन्ड विधि इस आधार पर आधारित है कि एक रासायनिक कण में परमाणुओं की प्रत्येक जोड़ी एक या एक से अधिक इलेक्ट्रॉन जोड़े द्वारा एक साथ रखी जाती है। इलेक्ट्रॉनों के ये जोड़े दो बंधुआ परमाणुओं से संबंधित हैं और उनके बीच की जगह में स्थानीयकृत हैं। इन इलेक्ट्रॉनों के लिए बाध्य परमाणुओं के नाभिक के आकर्षण के कारण एक रासायनिक बंधन उत्पन्न होता है।

ओवरलैपिंग परमाणु ऑर्बिटल्स

एक रासायनिक कण की इलेक्ट्रॉनिक संरचना का वर्णन करते समय, इलेक्ट्रॉनों, जिनमें सामाजिक भी शामिल हैं, को व्यक्तिगत परमाणुओं के रूप में संदर्भित किया जाता है और उनके राज्यों को परमाणु कक्षाओं द्वारा वर्णित किया जाता है। श्रोडिंगर समीकरण को हल करते समय, अनुमानित तरंग फ़ंक्शन को चुना जाता है ताकि यह सिस्टम की न्यूनतम इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा प्रदान करे, अर्थात उच्चतम मूल्यबंधन ऊर्जा। यह स्थिति एक बंधन से संबंधित ऑर्बिटल्स के सबसे बड़े ओवरलैप के साथ हासिल की जाती है। इस प्रकार, इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी जो दो परमाणुओं को बांधती है, उनके परमाणु कक्षकों के ओवरलैप के क्षेत्र में होती है।

अतिव्याप्त कक्षकों में अंतरनाभिकीय अक्ष के बारे में समान समरूपता होनी चाहिए।

परमाणुओं के नाभिकों को जोड़ने वाली रेखा के साथ परमाणु कक्षकों के अतिच्छादन से σ-आबंधों का निर्माण होता है। एक रासायनिक कण में दो परमाणुओं के बीच केवल एक σ-आबंध संभव है। सभी σ-बांडों में आंतरिक परमाणु अक्ष के बारे में अक्षीय समरूपता होती है। रासायनिक कणों के टुकड़े σ-बॉन्ड बनाने वाले परमाणु ऑर्बिटल्स के ओवरलैप की डिग्री का उल्लंघन किए बिना आंतरिक अक्ष के चारों ओर घूम सकते हैं। निर्देशित, सख्ती से स्थानिक उन्मुख σ-बॉन्ड का एक सेट रासायनिक कण की संरचना बनाता है।

बॉन्ड लाइन के लंबवत परमाणु ऑर्बिटल्स के अतिरिक्त ओवरलैपिंग के साथ, π बॉन्ड बनते हैं।

नतीजतन, परमाणुओं के बीच कई बंधन दिखाई देते हैं:

सिंगल (σ)	डबल (σ + π)	ट्रिपल (σ + π + π)
एफ-एफ	हे = हे	एन≡एन

एक π-बॉन्ड की उपस्थिति के साथ जिसमें अक्षीय समरूपता नहीं है, σ-बॉन्ड के चारों ओर एक रासायनिक कण के टुकड़ों का मुक्त रोटेशन असंभव हो जाता है, क्योंकि इससे π-बॉन्ड का टूटना हो सकता है। σ- और π-बॉन्ड के अलावा, दूसरे प्रकार के बॉन्ड का निर्माण संभव है - δ-बॉन्ड:

आमतौर पर, ऐसा बंधन परमाणुओं की उपस्थिति में परमाणुओं द्वारा σ- और π-बॉन्ड के गठन के बाद बनता है। डी- और एफ-ऑर्बिटल्स अपनी "पंखुड़ियों" को एक साथ चार स्थानों पर ओवरलैप करके। नतीजतन, संचार की बहुलता 4-5 तक बढ़ सकती है।
उदाहरण के लिए, ऑक्टाक्लोरोडिरेनेट (III)-आयन 2- में, रेनियम परमाणुओं के बीच चार बंधन बनते हैं।

सहसंयोजक बंधों के निर्माण के लिए तंत्र

सहसंयोजक बंधन के निर्माण के लिए कई तंत्र हैं: अदला-बदली(बराबर), दाता स्वीकर्ता, संप्रदान कारक.

विनिमय तंत्र का उपयोग करते समय, परमाणुओं के मुक्त इलेक्ट्रॉनों के स्पिन की जोड़ी के परिणामस्वरूप एक बंधन का गठन माना जाता है। इस मामले में, पड़ोसी परमाणुओं के दो परमाणु कक्षाएँ ओवरलैप करती हैं, जिनमें से प्रत्येक पर एक इलेक्ट्रॉन का कब्जा होता है। इस प्रकार, प्रत्येक बंधुआ परमाणु समाजीकरण के लिए इलेक्ट्रॉनों के जोड़े को आवंटित करता है, जैसे कि उनका आदान-प्रदान कर रहा हो। उदाहरण के लिए, जब एक बोरॉन ट्राइफ्लोराइड अणु परमाणुओं से बनता है, बोरॉन के तीन परमाणु ऑर्बिटल्स, जिनमें से प्रत्येक में एक इलेक्ट्रॉन होता है, तीन फ्लोरीन परमाणुओं के तीन परमाणु ऑर्बिटल्स के साथ ओवरलैप होता है (उनमें से प्रत्येक में एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन भी होता है)। इलेक्ट्रॉन युग्मन के परिणामस्वरूप, तीन जोड़े इलेक्ट्रॉन संबंधित परमाणु कक्षाओं के अतिव्यापी क्षेत्रों में दिखाई देते हैं, परमाणुओं को एक अणु में बांधते हैं।

दाता-स्वीकर्ता तंत्र के अनुसार, एक परमाणु के इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी के साथ एक कक्षीय और दूसरे परमाणु के मुक्त कक्षीय ओवरलैप। इस मामले में, ओवरलैप क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी भी दिखाई देती है। दाता-स्वीकर्ता तंत्र के अनुसार, उदाहरण के लिए, बोरॉन ट्राइफ्लोराइड अणु में फ्लोराइड आयन का योग होता है। खाली आर-बोरॉन ऑर्बिटल (इलेक्ट्रॉन जोड़ी स्वीकर्ता) BF3 अणु के साथ ओवरलैप करता है आर F - आयन का -ऑर्बिटल, जो एक इलेक्ट्रॉन युग्म दाता के रूप में कार्य करता है। परिणामस्वरूप आयन में, उनके गठन के तंत्र में अंतर के बावजूद, सभी चार बोरॉन-फ्लोरीन सहसंयोजक बंधन लंबाई और ऊर्जा में बराबर होते हैं।

परमाणु जिनके बाहरी इलेक्ट्रॉन खोल में केवल होते हैं एस- और आर-कक्षक इलेक्ट्रॉन युग्म के दाता या ग्राही हो सकते हैं। परमाणु जिनके बाहरी इलेक्ट्रॉन खोल में शामिल हैं डी-ऑर्बिटल्स इलेक्ट्रॉन युग्मों के दाता और स्वीकर्ता दोनों के रूप में कार्य कर सकते हैं। इस मामले में, बंधन गठन के मूल तंत्र पर विचार किया जाता है। एक बंधन के निर्माण में मूल तंत्र की अभिव्यक्ति का एक उदाहरण दो क्लोरीन परमाणुओं की परस्पर क्रिया है। सीएल 2 अणु में दो क्लोरीन परमाणु विनिमय तंत्र द्वारा एक सहसंयोजक बंधन बनाते हैं, उनके अयुग्मित 3 को मिलाकर आर-इलेक्ट्रॉन। इसके अलावा, ओवरलैप 3 है आर-ऑर्बिटल्स परमाणु Cl-1, जिस पर इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी होती है, और खाली 3 डी-Cl-2 परमाणु के ऑर्बिटल्स, साथ ही ओवरलैप 3 आर-ऑर्बिटल्स परमाणु Cl-2, जिसमें इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी है, और 3 खाली है डी Cl-1 परमाणु के -ऑर्बिटल्स। मूल तंत्र की क्रिया से बंधन शक्ति में वृद्धि होती है। इसलिए, Cl 2 अणु F 2 अणु से अधिक मजबूत होता है, जिसमें सहसंयोजक बंधन केवल विनिमय तंत्र द्वारा बनता है:

परमाणु कक्षाओं का संकरण

एक रासायनिक कण के ज्यामितीय आकार का निर्धारण करते समय, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि केंद्रीय परमाणु के बाहरी इलेक्ट्रॉनों के जोड़े, जिनमें वे भी शामिल हैं जो रासायनिक बंधन नहीं बनाते हैं, एक दूसरे से यथासंभव दूर अंतरिक्ष में स्थित हैं।

सहसंयोजक रासायनिक बंधों पर विचार करते समय, केंद्रीय परमाणु की कक्षाओं के संकरण की अवधारणा का अक्सर उपयोग किया जाता है - उनकी ऊर्जा और आकार का संरेखण। संकरण एक औपचारिक तकनीक है जिसका उपयोग मुक्त परमाणुओं की तुलना में रासायनिक कणों में कक्षाओं के पुनर्व्यवस्था के क्वांटम-रासायनिक विवरण के लिए किया जाता है। परमाणु ऑर्बिटल्स के संकरण का सार यह है कि एक बाध्य परमाणु के नाभिक के पास एक इलेक्ट्रॉन की विशेषता एक एकल परमाणु कक्षीय नहीं है, बल्कि एक ही प्रमुख क्वांटम संख्या वाले परमाणु ऑर्बिटल्स के संयोजन से होती है। इस संयोजन को एक संकर (संकरित) कक्षीय कहा जाता है। एक नियम के रूप में, संकरण इलेक्ट्रॉनों द्वारा व्याप्त ऊर्जा परमाणु कक्षाओं में केवल उच्च और निकट को प्रभावित करता है।

संकरण के परिणामस्वरूप, नए हाइब्रिड ऑर्बिटल्स दिखाई देते हैं (चित्र। 24), जो अंतरिक्ष में इस तरह से उन्मुख होते हैं कि उन पर स्थित इलेक्ट्रॉन जोड़े (या अयुग्मित इलेक्ट्रॉन) एक दूसरे से यथासंभव दूर हो जाते हैं, जो इंटरइलेक्ट्रॉन प्रतिकर्षण की न्यूनतम ऊर्जा से मेल खाती है। इसलिए, संकरण का प्रकार अणु या आयन की ज्यामिति को निर्धारित करता है।

संकरण के प्रकार

संकरण का प्रकार	ज्यामितीय आकार	बांड के बीच का कोण	उदाहरण
एसपी	रेखीय	180o	BeCl2
एसपी 2	त्रिकोणीय	120o	बीसीएल 3
एसपी 3	चतुष्फलकीय	109.5o	सीएच 4
एसपी 3 डी	पिरामिडनुमा त्रिकोण	90o; 120o	पीसीएल 5
एसपी 3 डी 2	अष्टभुजाकार	90o	एसएफ6

संकरण में न केवल बंधन वाले इलेक्ट्रॉन शामिल होते हैं, बल्कि गैर-साझा इलेक्ट्रॉन जोड़े भी शामिल होते हैं। उदाहरण के लिए, एक पानी के अणु में एक ऑक्सीजन परमाणु और दो हाइड्रोजन परमाणुओं के बीच दो सहसंयोजक रासायनिक बंधन होते हैं।

हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ सामान्य इलेक्ट्रॉनों के दो जोड़े के अलावा, ऑक्सीजन परमाणु में बाहरी इलेक्ट्रॉनों के दो जोड़े होते हैं जो बंधन निर्माण (अकेला इलेक्ट्रॉन जोड़े) में भाग नहीं लेते हैं। इलेक्ट्रॉनों के सभी चार जोड़े ऑक्सीजन परमाणु के आसपास के अंतरिक्ष में कुछ क्षेत्रों पर कब्जा कर लेते हैं।
चूंकि इलेक्ट्रॉन एक दूसरे को पीछे हटाते हैं, इलेक्ट्रॉन बादल यथासंभव दूर स्थित होते हैं। इस मामले में, संकरण के परिणामस्वरूप, परमाणु कक्षाओं का आकार बदल जाता है, वे विस्तारित होते हैं और टेट्राहेड्रॉन के कोने की ओर निर्देशित होते हैं। इसलिए, पानी के अणु का कोणीय आकार होता है, और ऑक्सीजन-हाइड्रोजन बंधों के बीच का कोण 104.5 o होता है।

संकरण के प्रकार की भविष्यवाणी करने के लिए, इसका उपयोग करना सुविधाजनक है दाता-स्वीकर्ता तंत्रबंध निर्माण: एक कम विद्युत ऋणात्मक तत्व के रिक्त कक्षक और एक अधिक विद्युत ऋणात्मक तत्व के कक्षक उन पर इलेक्ट्रॉनों के जोड़े के साथ ओवरलैप करते हैं। परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनिक विन्यासों को संकलित करते समय, उन्हें ध्यान में रखा जाता है ऑक्सीकरण राज्यपदार्थ की आयनिक संरचना की धारणा के आधार पर गणना की गई एक यौगिक में एक परमाणु के आवेश की विशेषता वाली एक सशर्त संख्या है।

संकरण के प्रकार और रासायनिक कण के आकार का निर्धारण करने के लिए, इस अनुसार:

केंद्रीय परमाणु का पता लगाएं और σ-बांडों की संख्या निर्धारित करें (टर्मिनल परमाणुओं की संख्या के अनुसार);

कण में परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था निर्धारित कर सकेंगे;

वांछित ऑक्सीकरण अवस्था में केंद्रीय परमाणु का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास तैयार कर सकेंगे;

यदि आवश्यक हो, टर्मिनल परमाणुओं के लिए भी ऐसा ही करें;

कक्षाओं में केंद्रीय परमाणु के वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की वितरण योजना को चित्रित करें, जबकि हुंड के नियम के विपरीत, इलेक्ट्रॉनों की जोड़ी यथासंभव अधिक हो;

टर्मिनल परमाणुओं के साथ बांड के निर्माण में शामिल ऑर्बिटल्स पर ध्यान दें;

बांड के निर्माण में शामिल सभी कक्षाओं के साथ-साथ गैर-साझा इलेक्ट्रॉनों को ध्यान में रखते हुए संकरण के प्रकार का निर्धारण करें; यदि पर्याप्त वैलेंस ऑर्बिटल्स नहीं हैं, तो बाद के ऊर्जा स्तरों के ऑर्बिटल्स का उपयोग किया जाता है;

संकरण का प्रकार रासायनिक कण की ज्यामिति को निर्धारित करता है।

π बंधों की उपस्थिति संकरण के प्रकार को प्रभावित नहीं करती है। हालाँकि, अतिरिक्त बॉन्डिंग की उपस्थिति से बॉन्ड एंगल्स में बदलाव हो सकता है, क्योंकि कई बॉन्ड के इलेक्ट्रॉन एक दूसरे को अधिक मजबूती से पीछे हटाते हैं। इस कारण से, उदाहरण के लिए, NO2 अणु में बंधन कोण ( एसपी 2-संकरण) 120 o से बढ़कर 134 o हो जाता है।

इस अणु में नाइट्रोजन-ऑक्सीजन बंधन की बहुलता 1.5 है, जहां एक एक σ-बांड से मेल खाता है, और 0.5 संकरण में भाग नहीं लेने वाले नाइट्रोजन परमाणु की कक्षाओं की संख्या के अनुपात के बराबर है (1) की संख्या ऑक्सीजन परमाणु में शेष सक्रिय इलेक्ट्रॉन जोड़े, π बांड (2) बनाते हैं। इस प्रकार, π-बॉन्ड का डेलोकलाइज़ेशन देखा जाता है (डेलोकलाइज़्ड बॉन्ड सहसंयोजक बॉन्ड होते हैं, जिनमें से बहुलता को पूर्णांक के रूप में व्यक्त नहीं किया जा सकता है)।

कब एसपी, एसपी 2 , एसपी 3 , एसपी 3 डीएक रासायनिक कण की ज्यामिति का वर्णन करने वाले पॉलीहेड्रॉन में एक शीर्ष के 2 संकरण समतुल्य हैं, और इसलिए कई बंधन और इलेक्ट्रॉनों के एकाकी जोड़े उनमें से किसी पर भी कब्जा कर सकते हैं। हालाँकि एसपी 3 डी-संकरण जिम्मेदार है त्रिकोणीय द्विपिरामिड, जिसमें पिरामिड (विषुवतीय समतल) के आधार पर स्थित परमाणुओं के लिए बंधन कोण 120 o हैं, और द्विपिरामिड के शीर्ष पर स्थित परमाणुओं से जुड़े बंधन कोण 90 o हैं। प्रयोग से पता चलता है कि अविभाजित इलेक्ट्रॉन जोड़े हमेशा त्रिकोणीय द्विपिरामिड के भूमध्यरेखीय तल में स्थित होते हैं। इस आधार पर, यह निष्कर्ष निकाला जाता है कि उन्हें बंधन निर्माण में शामिल इलेक्ट्रॉनों के जोड़े की तुलना में अधिक मुक्त स्थान की आवश्यकता होती है। एक अकेला इलेक्ट्रॉन युग्म की ऐसी व्यवस्था वाले कण का एक उदाहरण सल्फर टेट्राफ्लोराइड (चित्र 27) है। यदि केंद्रीय परमाणु में एक साथ इलेक्ट्रॉनों के एकाकी जोड़े होते हैं और कई बंधन बनाते हैं (उदाहरण के लिए, XeOF 2 अणु में), तो मामले में एसपी 3 डी-संकरण, वे त्रिकोणीय द्विपिरामिड (चित्र। 28) के भूमध्यरेखीय तल में स्थित हैं।

अणुओं के द्विध्रुवीय क्षण

एक आदर्श सहसंयोजक बंधन केवल समान परमाणुओं (एच 2, एन 2, आदि) वाले कणों में मौजूद होता है। यदि विभिन्न परमाणुओं के बीच एक बंधन बनता है, तो इलेक्ट्रॉन घनत्व परमाणुओं के एक नाभिक में स्थानांतरित हो जाता है, अर्थात बंधन ध्रुवीकृत हो जाता है। एक बंधन की ध्रुवीयता को उसके द्विध्रुवीय क्षण की विशेषता है।

एक अणु का द्विध्रुवीय क्षण उसके रासायनिक बंधों के द्विध्रुवीय क्षणों के वेक्टर योग के बराबर होता है (इलेक्ट्रॉनों के एकाकी जोड़े की उपस्थिति को ध्यान में रखते हुए)। यदि ध्रुवीय बंधन अणु में सममित रूप से स्थित होते हैं, तो धनात्मक और ऋणात्मक आवेश एक दूसरे को क्षतिपूर्ति करते हैं, और अणु एक पूरे के रूप में गैर-ध्रुवीय होता है। ऐसा होता है, उदाहरण के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड अणु के साथ। ध्रुवीय बंधों (और इसलिए इलेक्ट्रॉन घनत्व) की असममित व्यवस्था वाले बहुपरमाणुक अणु आम तौर पर ध्रुवीय होते हैं। यह विशेष रूप से पानी के अणु पर लागू होता है।

अणु के द्विध्रुव आघूर्ण का परिणामी मान इलेक्ट्रॉनों के एकाकी युग्म से प्रभावित हो सकता है। तो, एनएच 3 और एनएफ 3 अणुओं में टेट्राहेड्रल ज्यामिति होती है (इलेक्ट्रॉनों की अकेली जोड़ी को ध्यान में रखते हुए)। नाइट्रोजन-हाइड्रोजन और नाइट्रोजन-फ्लोरीन बांड की आयनिकता की डिग्री क्रमशः 15 और 19% है, और उनकी लंबाई क्रमशः 101 और 137 बजे है। इसके आधार पर, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि डीपोल पल एनएफ 3 बड़ा है। हालाँकि, प्रयोग विपरीत दिखाता है। अधिक के साथ सटीक भविष्यवाणीद्विध्रुव आघूर्ण, एकाकी जोड़े के द्विध्रुव आघूर्ण की दिशा को ध्यान में रखा जाना चाहिए (चित्र 29)।

अनुदेश

सरलतम संतृप्त हाइड्रोकार्बन, मीथेन के एक अणु पर विचार करें। यह इस तरह दिखता है: CH4. अणु का स्थानिक मॉडल एक चतुष्फलक है। एक कार्बन परमाणु चार हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ बंध बनाता है जो लंबाई और ऊर्जा में बिल्कुल समान होते हैं। उनमें, उपरोक्त उदाहरण के अनुसार, 3 - पी इलेक्ट्रॉन और 1 एस - एक इलेक्ट्रॉन भाग लेते हैं, जो कि जो हुआ उसके परिणामस्वरूप कक्षीय अन्य तीन इलेक्ट्रॉनों की कक्षाओं के अनुरूप होना शुरू हुआ। इस प्रकार के संकरण को sp^3 संकरण कहा जाता है। यह सभी परम में निहित है।

लेकिन असंतृप्त का सबसे सरल प्रतिनिधि एथिलीन है। इसका सूत्र इस प्रकार है: C2H4। इस पदार्थ के अणु में कार्बन किस प्रकार का संकरण निहित है? नतीजतन, तीन ऑर्बिटल्स असममित "आठ" के रूप में एक ही विमान में एक दूसरे से 120 ^ 0 के कोण पर बने होते हैं। इनका निर्माण 1 - S और 2 - P इलेक्ट्रॉनों द्वारा किया गया था। अंतिम तीसरा पी - इलेक्ट्रॉन ने अपनी कक्षा को संशोधित नहीं किया, अर्थात यह एक नियमित "आठ" के रूप में बना रहा। इस प्रकार के संकरण को sp^2 संकरण कहा जाता है।

अणु में बंधन कैसे बनते हैं? प्रत्येक परमाणु के दो संकरित कक्षकों में दो हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ प्रवेश किया गया। तीसरे संकरित कक्षक ने दूसरे के समान कक्षक के साथ एक बंधन बनाया। क्या शेष आर ऑर्बिटल्स हैं? वे अणु के तल के दोनों किनारों पर एक दूसरे के प्रति "आकर्षित" होते हैं। कार्बन परमाणुओं के बीच एक बंधन बन गया है। यह एक "डबल" बंधन वाला परमाणु है जिसमें sp^2 अंतर्निहित है।

और एसिटिलीन अणु में क्या होता है या? इसका सूत्र इस प्रकार है: C2H2। प्रत्येक कार्बन परमाणु में, केवल दो इलेक्ट्रॉन संकरण से गुजरते हैं: 1 - एस और 1 - पी। शेष दो ऑर्बिटल्स "नियमित आठ" के रूप में अणु के विमान में और इसके दोनों किनारों पर अतिव्यापी होते हैं। इसीलिए इस प्रकार के संकरण को sp-संकरण कहते हैं। यह ट्रिपल बॉन्ड वाले परमाणुओं में निहित है।

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विचार करें कि यदि शब्द एक वाक्य में होता तो कैसा होता। यह हो सकता है? यह महत्वपूर्ण प्रकार का कोई भी शब्द हो सकता है। लेकिन यह संभावना अंदर भी है और अंक में भी। और यहाँ अधिकारी हैं शब्दएक सहायक भूमिका निभाएं, न तो विषय और न ही मामूली सदस्यवे वाक्य नहीं हो सकते, साथ ही साथ विशेषण भी।

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संकरण संकर प्राप्त करने की प्रक्रिया है - पौधे या जानवर क्रॉसिंग से उतरे विभिन्न किस्मेंऔर नस्लें। हाइब्रिड शब्द (हाइब्रिडा) के साथ लैटिन"मिक्स" के रूप में अनुवादित।

संकरण: प्राकृतिक और कृत्रिम

संकरण की प्रक्रिया एक कोशिका में विभिन्न व्यक्तियों की विभिन्न कोशिकाओं के आनुवंशिक पदार्थ के संयोजन पर आधारित होती है। इंट्रास्पेसिफिक और रिमोट में अंतर होता है, जिसमें अलग-अलग जीनोम का कनेक्शन होता है। प्रकृति में, प्राकृतिक संकरण हुआ है और हर समय मानवीय हस्तक्षेप के बिना होता रहता है। यह एक प्रजाति के भीतर अंतःसंकरण द्वारा था कि पौधों में बदलाव आया और सुधार हुआ और जानवरों की नई किस्में और नस्लें सामने आईं। दृष्टिकोण से, डीएनए, न्यूक्लिक एसिड का एक संकरण होता है, परमाणु और अंतर्गर्भाशयी स्तरों पर परिवर्तन होता है।

अकादमिक रसायन विज्ञान में, संकरण को किसी पदार्थ के अणुओं में परमाणु कक्षाओं की विशिष्ट बातचीत के रूप में समझा जाता है। लेकिन यह एक वास्तविक भौतिक प्रक्रिया नहीं है, बल्कि केवल एक काल्पनिक मॉडल, अवधारणा है।

फसल उत्पादन में संकर

1694 में, जर्मन वैज्ञानिक आर। कैमरारियस ने कृत्रिम रूप से प्राप्त करने का प्रस्ताव दिया। और 1717 में, अंग्रेजी टी। फेयरचाइल्ड ने पहली बार विभिन्न प्रकार के कार्नेशन्स को पार किया। आज, उच्च-उपज या अनुकूलित, उदाहरण के लिए, ठंढ-प्रतिरोधी किस्मों को प्राप्त करने के लिए पौधों का इंट्रासेक्शुअल संकरण किया जाता है। पौधों के प्रजनन के तरीकों में से एक रूपों और किस्मों का संकरण है। इस प्रकार, बड़ी संख्या में आधुनिक फसल किस्मों का निर्माण किया गया है।

दूरस्थ संकरण के साथ, जब प्रतिनिधियों को पार किया जाता है अलग - अलग प्रकारऔर विभिन्न जीनोमों का एक संयोजन होता है, जिसके परिणामस्वरूप संकर ज्यादातर मामलों में संतान नहीं देते हैं या कम गुणवत्ता वाले संकर पैदा करते हैं। यही कारण है कि हाइब्रिड खीरे के बीजों को बगीचे में छोड़ने और हर बार एक विशेष स्टोर में उनके बीज खरीदने का कोई मतलब नहीं है।

पशुपालन में चयन

दुनिया में, प्राकृतिक संकरण, अंतराजातीय और दूरस्थ दोनों प्रकार के भी होते हैं। हमारे युग से दो हजार साल पहले खच्चरों को मनुष्य के लिए जाना जाता था। और वर्तमान में खच्चर और हिन्नी अपेक्षाकृत सस्ते काम करने वाले जानवर के रूप में घरों में उपयोग किए जाते हैं। सच है, इस तरह का संकरण प्रतिच्छेदन है, इसलिए संकर पुरुष आवश्यक रूप से बाँझ पैदा होते हैं। मादाएं बहुत कम ही संतान देती हैं।

खच्चर घोड़ी और गधे का संकर है। एक घोड़े और एक गधे को पार करने से प्राप्त संकर को हिन्नी कहा जाता है। खच्चरों को विशेष रूप से पाला जाता है। वे एक हिनी से लम्बे और मजबूत हैं।

लेकिन भेड़िये के साथ घरेलू कुत्ते को पार करना शिकारियों के बीच एक बहुत ही सामान्य गतिविधि थी। फिर, परिणामी संतानों को आगे के चयन के अधीन किया गया, परिणामस्वरूप, कुत्तों की नई नस्लें बनाई गईं। आज, पशु प्रजनन पशुधन उद्योग की सफलता का एक महत्वपूर्ण घटक है। निर्दिष्ट मापदंडों पर ध्यान देने के साथ, संकरण उद्देश्यपूर्ण तरीके से किया जाता है।

संकरण की अवधारणा

वैलेंस एटॉमिक ऑर्बिटल्स के संकरण की अवधारणाअमेरिकी रसायनज्ञ लिनुस पॉलिंग द्वारा इस सवाल का जवाब देने के लिए प्रस्तावित किया गया था कि क्यों, यदि केंद्रीय परमाणु में अलग-अलग (एस, पी, डी) वैलेंस ऑर्बिटल्स हैं, तो समान लिगेंड के साथ पॉलीएटोमिक अणुओं में इसके द्वारा गठित बांड उनकी ऊर्जा और स्थानिक विशेषताओं के बराबर हैं। .

संकरण बांड की विधि के लिए संकरण के बारे में विचार केंद्रीय हैं। संकरण स्वयं एक वास्तविक भौतिक प्रक्रिया नहीं है, बल्कि केवल एक सुविधाजनक मॉडल है जो अणुओं की इलेक्ट्रॉनिक संरचना की व्याख्या करना संभव बनाता है, विशेष रूप से सहसंयोजक रासायनिक बंधन के निर्माण के दौरान परमाणु कक्षाओं के काल्पनिक संशोधन, विशेष रूप से, रासायनिक संरेखण एक अणु में बंधन लंबाई और बंधन कोण।

सरल अणुओं के गुणात्मक विवरण के लिए संकरण की अवधारणा को सफलतापूर्वक लागू किया गया था, लेकिन बाद में इसे और अधिक जटिल लोगों तक बढ़ाया गया। आणविक कक्षाओं के सिद्धांत के विपरीत, यह सख्ती से मात्रात्मक नहीं है, उदाहरण के लिए, यह पानी जैसे सरल अणुओं के फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रा की भविष्यवाणी करने में सक्षम नहीं है। यह वर्तमान में मुख्य रूप से पद्धतिगत उद्देश्यों और सिंथेटिक कार्बनिक रसायन विज्ञान में उपयोग किया जाता है।

यह सिद्धांत इलेक्ट्रॉन युग्मों के प्रतिकर्षण के गिलेस्पी-न्योहोम सिद्धांत में परिलक्षित होता है। सबसे पहले और सबसे महत्वपूर्ण नियमजो इस प्रकार तैयार किया गया था:

"इलेक्ट्रॉनिक जोड़े परमाणु के वैलेंस शेल पर ऐसी व्यवस्था करते हैं, जिसमें वे एक-दूसरे से यथासंभव दूर होते हैं, अर्थात इलेक्ट्रॉन जोड़े ऐसा व्यवहार करते हैं जैसे वे एक-दूसरे को पीछे हटाते हैं।"

दूसरा नियम यह है "वैलेंस इलेक्ट्रॉन शेल में शामिल सभी इलेक्ट्रॉन जोड़े को नाभिक से समान दूरी पर स्थित माना जाता है".

संकरण के प्रकार

सपा संकरण

एक एस- और एक पी-ऑर्बिटल्स को मिलाने पर होता है। दो समतुल्य एसपी-परमाणु कक्षाएँ बनती हैं, जो 180 डिग्री के कोण पर रैखिक रूप से स्थित होती हैं और दिशा में निर्देशित होती हैं विभिन्न पक्षकार्बन परमाणु के नाभिक से। दो शेष गैर-हाइब्रिड पी-ऑर्बिटल्स परस्पर लंबवत विमानों में स्थित हैं और π-बॉन्ड के निर्माण में भाग लेते हैं, या इलेक्ट्रॉनों के एकाकी जोड़े द्वारा कब्जा कर लिया जाता है।

एसपी 2 संकरण

एक एस- और दो पी-ऑर्बिटल्स को मिलाने पर होता है। तीन हाइब्रिड ऑर्बिटल्स एक ही विमान में स्थित कुल्हाड़ियों के साथ बनते हैं और 120 डिग्री के कोण पर त्रिभुज के कोने पर निर्देशित होते हैं। गैर-हाइब्रिड पी परमाणु कक्षीयविमान के लंबवत और, एक नियम के रूप में, π-बॉन्ड के गठन में भाग लेता है

एसपी 3 संकरण

एक s- और तीन p-ऑर्बिटल्स को मिलाने पर होता है, जिससे समान आकार और ऊर्जा के चार sp3-हाइब्रिड ऑर्बिटल्स बनते हैं। वे अन्य परमाणुओं के साथ चार σ-बॉन्ड बना सकते हैं या इलेक्ट्रॉनों के एकाकी जोड़े से भरे जा सकते हैं।

एसपी3-हाइब्रिड ऑर्बिटल्स के अक्षों को एक नियमित टेट्राहेड्रॉन के शीर्षों की ओर निर्देशित किया जाता है। उनके बीच चतुष्फलकीय कोण 109°28" है, जो सबसे कम इलेक्ट्रॉन प्रतिकर्षण ऊर्जा के अनुरूप है। Sp3 कक्षक अन्य परमाणुओं के साथ चार σ-बांड भी बना सकते हैं या इलेक्ट्रॉनों के असहभाजित जोड़े से भरे जा सकते हैं।

संकरण और आणविक ज्यामिति

इलेक्ट्रॉन युग्मों के प्रतिकर्षण के गिलेस्पी-न्योहोम सिद्धांत के तहत परमाणु कक्षाओं के संकरण के बारे में विचार। प्रत्येक प्रकार का संकरण केंद्रीय परमाणु के हाइब्रिड ऑर्बिटल्स के एक कड़ाई से परिभाषित स्थानिक अभिविन्यास से मेल खाता है, जो इसे अकार्बनिक रसायन विज्ञान में स्टीरियोकेमिकल अवधारणाओं के आधार के रूप में उपयोग करने की अनुमति देता है।

तालिका सबसे सामान्य प्रकार के संकरण और अणुओं की ज्यामितीय संरचना के बीच पत्राचार के उदाहरण दिखाती है, यह मानते हुए कि सभी हाइब्रिड ऑर्बिटल्स रासायनिक बंधों के निर्माण में भाग लेते हैं (कोई साझा इलेक्ट्रॉन जोड़े नहीं हैं)।

संकरण का प्रकार	संख्या हाइब्रिड ऑर्बिटल्स	ज्यामिति	संरचना	उदाहरण
एसपी	2	रेखीय		BeF 2 , CO 2 , NO 2 +
एसपी 2	3	त्रिकोणीय		बीएफ 3, नंबर 3 -, सीओ 3 2-
एसपी 3	4	चतुष्फलकीय		सीएच 4, क्लॉ 4 -, एसओ 4 2-, एनएच 4 +
dsp2	4	समतल वर्ग		नी (CO) 4, XeF 4
एसपी 3 डी	5	षट्फलकीय		पीसीएल 5, एएसएफ 5
एसपी 3 डी 2	6	अष्टभुजाकार		एसएफ 6, फे (सीएन) 6 3-, सीओएफ 6 3-

लिंक

साहित्य

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