आणविक ज्यामिति: अवधारणा, प्रकार और उदाहरण - रसायन विज्ञान - 2025

आणविक ज्यामिति या आणविक संरचना एक केंद्रीय एटम आसपास परमाणुओं के स्थानिक व्यवस्था है। परमाणु उन क्षेत्रों का प्रतिनिधित्व करते हैं जहां एक उच्च इलेक्ट्रॉन घनत्व होता है, और इसलिए इलेक्ट्रॉनिक समूहों पर विचार किया जाता है, चाहे वे जो भी बंधन हों (एकल, डबल या त्रिभुज)।

किसी तत्व की आणविक ज्यामिति उसके भौतिक या रासायनिक गुणों (उबलते बिंदु, चिपचिपाहट, घनत्व, आदि) में से कुछ को चिह्नित कर सकती है। उदाहरण के लिए, पानी की आणविक संरचना इसकी घुलनशीलता निर्धारित करती है।

स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

यह अवधारणा दो सिद्धांतों के संयोजन और प्रायोगिक डेटा से उत्पन्न होती है: जो कि वैलेंस बॉन्ड (TEV) और वैलेंस शेल (RPECV) के इलेक्ट्रॉनिक जोड़े के प्रतिकर्षण से उत्पन्न होती है। जबकि पहला बांड और उनके कोणों को परिभाषित करता है, दूसरा ज्यामिति को स्थापित करता है और, परिणामस्वरूप, आणविक संरचना।

क्या ज्यामितीय आकृतियाँ अणु को अपनाने में सक्षम हैं? पिछले दो सिद्धांत उत्तर प्रदान करते हैं। RPECV के अनुसार, मुक्त इलेक्ट्रॉनों के परमाणुओं और जोड़े को अंतरिक्ष में इस तरह से व्यवस्थित किया जाना चाहिए, ताकि उनके बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण कम हो सके।

तो, ज्यामितीय आकृतियाँ मनमानी नहीं हैं, बल्कि सबसे स्थिर डिजाइन की तलाश करती हैं। उदाहरण के लिए, ऊपर की छवि में आप बाईं ओर एक त्रिकोण और दाईं ओर एक ऑक्टाहेड्रन देख सकते हैं। हरे रंग के डॉट्स परमाणुओं का प्रतिनिधित्व करते हैं और नारंगी बंधों को पट्टी करते हैं।

त्रिभुज में, तीन हरे बिंदु 120 triangle अलग हैं। यह कोण, जो कि बंधन के बराबर है, परमाणुओं को एक दूसरे को यथासंभव कम से कम पीछे हटाने की अनुमति देता है। इसलिए, तीन अन्य से जुड़े एक केंद्रीय परमाणु के साथ एक अणु एक त्रिकोणीय विमान ज्यामिति को अपनाएगा।

हालांकि, RPECV भविष्यवाणी करता है कि केंद्रीय परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की एक नि: शुल्क जोड़ी ज्यामिति को विकृत करेगी। त्रिकोणीय विमान के मामले के लिए, यह जोड़ी तीन हरे बिंदुओं को नीचे धकेल देगी, जिसके परिणामस्वरूप एक त्रिकोण पिरामिड ज्यामिति होगा।

छवि में ऑक्टाहेड्रॉन के साथ भी ऐसा ही हो सकता है। इसमें सभी परमाणुओं को सबसे स्थिर तरीके से अलग किया जाता है।

एक्स परमाणु के आणविक ज्यामिति को पहले से कैसे जानें?

इसके लिए, मुक्त इलेक्ट्रॉनों के जोड़े को इलेक्ट्रॉनिक समूहों के रूप में विचार करना भी आवश्यक है। ये परमाणुओं के साथ मिलकर परिभाषित करेंगे कि इलेक्ट्रॉनिक ज्यामिति के रूप में क्या जाना जाता है, जो आणविक ज्यामिति का एक अविभाज्य साथी है।

इलेक्ट्रॉनिक ज्यामिति से, और लुईस संरचना के माध्यम से मुक्त इलेक्ट्रॉनों के जोड़े का पता लगाने से, आणविक ज्यामिति क्या होगी, यह स्थापित करना संभव है। सभी आणविक ज्यामिति का योग समग्र संरचना की रूपरेखा प्रदान करेगा।

आणविक ज्यामिति के प्रकार

जैसा कि मुख्य छवि में देखा जा सकता है, आणविक ज्यामिति केंद्रीय परमाणु के चारों ओर कितने परमाणुओं पर निर्भर करती है। हालांकि, यदि इलेक्ट्रॉनों की एक अनसेस्ड जोड़ी मौजूद है, तो यह ज्यामिति को संशोधित करेगा क्योंकि यह बहुत अधिक मात्रा में है। इसलिए, यह एक स्थैतिक प्रभाव डालती है।

इसके अनुसार, ज्यामिति कई अणुओं के लिए विशेषता आकृतियों की एक श्रृंखला प्रस्तुत कर सकती है। और यह वह जगह है जहाँ विभिन्न प्रकार की आणविक ज्यामिति या आणविक संरचना उत्पन्न होती है।

ज्यामिति संरचना के बराबर कब होती है? दोनों केवल उन मामलों में ही निरूपित करते हैं जहां संरचना में एक से अधिक प्रकार की ज्यामिति नहीं होती है; अन्यथा सभी प्रकार के वर्तमान पर विचार किया जाना चाहिए और संरचना को एक वैश्विक नाम (रैखिक, शाखित, गोलाकार, सपाट, आदि) दिया गया है।

ज्यामितीय विशेष रूप से इसकी संरचनात्मक इकाइयों से एक ठोस की संरचना की व्याख्या करने के लिए उपयोगी होते हैं।

रैखिक

सभी सहसंयोजक बंधन दिशात्मक हैं, इसलिए एबी बंधन रैखिक है। लेकिन क्या AB ₂ अणु रैखिक होगा ? यदि ऐसा है, तो ज्यामिति को केवल BAB के रूप में दर्शाया जाता है। दो B परमाणुओं को 180 and के कोण से अलग किया जाता है, और TEV के अनुसार, A में हाइब्रिड sp ऑर्बिटल्स होने चाहिए।

कोणीय

स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

अणु AB _{2 के} लिए एक रेखीय ज्यामिति को पहले उदाहरण में ग्रहण किया जा सकता है; हालांकि, निष्कर्ष पर पहुंचने से पहले लुईस संरचना को तैयार करना आवश्यक है। लेविस संरचना तैयार होने के साथ, बिना छोड़े गए इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या (:) ए एटम पर पहचानी जा सकती है।

जब ऐसा होता है, तो A के शीर्ष पर इलेक्ट्रॉनों के जोड़े B के दो परमाणुओं को धक्का देते हैं, जिससे उनके कोण बदल जाते हैं। नतीजतन, रैखिक बाब अणु एक वी, एक बूमरैंग, या एक कोणीय ज्यामिति (शीर्ष भाग) में बदल जाता है

जल अणु, HOH, इस प्रकार की ज्यामिति के लिए आदर्श उदाहरण है। ऑक्सीजन परमाणु में इलेक्ट्रॉनों के दो जोड़े होते हैं जो बिना बांटे होते हैं जो लगभग 109º के कोण पर उन्मुख होते हैं।

यह कोण क्यों? क्योंकि इलेक्ट्रॉनिक ज्यामिति टेट्राहेड्रल है, जिसमें चार कोने हैं: H परमाणुओं के लिए दो, और इलेक्ट्रॉनों के लिए दो। ऊपरी छवि में, ध्यान दें कि हरे रंग के डॉट्स और दो "आंखों के साथ लोब" अपने केंद्र में नीली डॉट के साथ एक टेट्राहेड्रॉन खींचते हैं।

यदि ओ में कोई मुक्त इलेक्ट्रॉन जोड़े नहीं थे, तो पानी एक रैखिक अणु का निर्माण करेगा, इसकी ध्रुवीयता कम हो जाएगी, और महासागरों, समुद्रों, झीलों, आदि शायद मौजूद नहीं होंगे जैसा कि वे जानते हैं।

चतुर्पाश्वीय

स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

शीर्ष छवि टेट्राहेड्रल ज्यामिति का प्रतिनिधित्व करती है। पानी के अणु के लिए, इसका इलेक्ट्रॉनिक ज्यामिति टेट्राहेड्रल है, लेकिन इलेक्ट्रॉनों के मुक्त जोड़े को समाप्त करते समय यह देखा जा सकता है कि यह एक कोणीय ज्यामिति में बदल जाता है। यह भी केवल दो हरे डॉट्स को हटाकर मनाया जाता है; शेष दो नीली बिंदी के साथ V खींचेंगे।

क्या होगा अगर दो जोड़े मुक्त इलेक्ट्रॉनों के बजाय केवल एक ही था? फिर एक त्रिकोणीय विमान (मुख्य छवि) रहेगा। हालांकि, एक इलेक्ट्रॉनिक समूह को हटाने से, मुक्त इलेक्ट्रॉन जोड़ी द्वारा उत्पादित स्टिकरी प्रभाव से बचा नहीं जाता है। इसलिए, यह त्रिकोणीय विमान को त्रिकोणीय आधार के साथ पिरामिड में विकृत करता है:

स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

यद्यपि त्रिकोणीय और टेट्राहेड्रल पिरामिड आणविक ज्यामिति अलग हैं, इलेक्ट्रॉनिक ज्यामिति समान है: टेट्राहेड्रल। तो त्रिकोणीय पिरामिड इलेक्ट्रॉनिक ज्यामिति के रूप में नहीं गिना जाता है?

जवाब नहीं है, क्योंकि यह "आंखों के साथ लोब" और उसके स्थैतिक प्रभाव के कारण विकृति का उत्पाद है, और यह ज्यामिति बाद की विकृतियों को ध्यान में नहीं रखता है।

इस कारण से, आणविक ज्यामिति को परिभाषित करने से पहले लुईस संरचनाओं की मदद से इलेक्ट्रॉनिक ज्यामिति का निर्धारण करना हमेशा महत्वपूर्ण होता है। अमोनिया अणु, NH ₃, त्रिकोणीय पिरामिड आणविक ज्यामिति का एक उदाहरण है, लेकिन टेट्राहेड्रल इलेक्ट्रॉन ज्यामिति के साथ।

ट्राइगोनल बाइप्रिडिमिड

स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

टीईवी के अनुसार, अब तक, रैखिक ज्यामिति के अपवाद के साथ, टेट्राहेड्रल, कोणीय और त्रिकोणीय पिरामिड में उनके केंद्रीय परमाणुओं में ³ संकरण होते हैं । इसका मतलब यह है कि यदि उनके बंधन कोण प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किए गए थे, तो उन्हें लगभग 109 bond होना चाहिए।

ट्राइपोनल डिपाइरामाइडल ज्यामिति से, केंद्रीय परमाणु के चारों ओर पांच इलेक्ट्रॉनिक समूह हैं। ऊपर की छवि में इसे पांच हरे बिंदुओं के साथ देखा जा सकता है; त्रिकोणीय आधार में तीन, और अक्षीय स्थिति में दो, जो पिरामिड के ऊपरी और निचले कोने हैं।

फिर ब्लू डॉट क्या संकरण है? एकल बांड (नारंगी) बनाने के लिए पांच हाइब्रिड ऑर्बिटल्स लगते हैं। यह पांच एसपी ³ डी ऑर्बिटल्स (एक एस, तीन पी और एक डी ऑर्बिटल के मिश्रण का उत्पाद) के माध्यम से प्राप्त किया जाता है ।

पांच इलेक्ट्रॉनिक समूहों पर विचार करते समय, ज्यामिति पहले से ही उजागर होती है, लेकिन जैसा कि बिना साझा किए इलेक्ट्रॉनों के जोड़े हैं, यह फिर से विकृतियों को ग्रस्त करता है जो अन्य ज्यामिति उत्पन्न करते हैं। इसी तरह, निम्नलिखित प्रश्न उठता है: क्या ये जोड़े पिरामिड में किसी भी स्थिति पर कब्जा कर सकते हैं? ये हैं: अक्षीय या विषुवतीय।

अक्षीय और विषुवतीय स्थिति

त्रिकोणीय आधार बनाने वाले हरे बिंदु भूमध्यरेखा पर होते हैं, जबकि ऊपरी और निचले छोर पर दो अक्षीय स्थिति में होते हैं। अनियंत्रित इलेक्ट्रॉन जोड़ी अधिमानतः कहां स्थित होगी? उस स्थिति में जो इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण और स्थैतिक प्रभाव को कम करता है।

अक्षीय स्थिति में, इलेक्ट्रॉनों की जोड़ी त्रिकोणीय आधार पर लंबवत (90 on) "दबाव" करेगी, जबकि यदि यह भूमध्यरेखीय स्थिति में थी, तो आधार पर शेष दो इलेक्ट्रॉनिक समूह अलग-अलग 120º होंगे और इसके बजाय 90º पर दो छोरों को दबाएंगे। तीन, आधार के साथ)।

इसलिए, केंद्रीय परमाणु अधिक स्थिर आणविक ज्यामिति उत्पन्न करने के लिए इक्वेटोरियल पदों में इलेक्ट्रॉनों के अपने नि: शुल्क जोड़े को उन्मुख करने की कोशिश करेगा।

दोलन और टी आकार

स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

यदि त्रिपृष्ठी द्विध्रुवीय ज्यामिति में इसके एक या अधिक परमाणुओं को मुक्त जोड़े इलेक्ट्रॉनों द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था, तो हमारे पास विभिन्न आणविक ज्यामिति भी होंगे।

शीर्ष छवि के बाईं ओर, ज्यामिति दोलन आकार में बदल जाती है। इसमें, इलेक्ट्रॉनों की मुक्त जोड़ी शेष चार परमाणुओं को एक ही दिशा में धकेलती है, उनके बंधों को बाईं ओर झुकाती है। ध्यान दें कि यह जोड़ी और परमाणुओं के दो मूल द्विभुज के समान त्रिकोणीय विमान में स्थित हैं।

और छवि के दाईं ओर, टी-आकार की ज्यामिति। यह आणविक ज्यामिति दो जोड़े इलेक्ट्रॉनों के लिए दो परमाणुओं को प्रतिस्थापित करने का परिणाम है, जिसके परिणामस्वरूप तीन शेष परमाणु एक ही विमान में संरेखित होते हैं जो बिल्कुल एक अक्षर खींचता है टी

फिर, एबी ₅ प्रकार के अणु के लिए, यह ट्राइगोनल बिपिअमिडियम ज्यामिति को अपनाता है। हालांकि, एबी ₄, एक ही इलेक्ट्रॉनिक ज्यामिति के साथ, दोलन ज्यामिति को अपनाएगा; और AB ₃, T- आकार की ज्यामिति। इन सभी में A वसीयत (आम तौर पर) में ³ d संकरण होता है ।

आणविक ज्यामिति का निर्धारण करने के लिए यह आवश्यक है कि लुईस संरचना और इसलिए इसका इलेक्ट्रॉनिक ज्यामिति। यदि यह एक त्रिपृष्ठी द्विपद है, तो इलेक्ट्रॉनों के मुक्त जोड़े को त्याग दिया जाएगा, लेकिन बाकी परमाणुओं पर उनके स्थिर प्रभाव नहीं होंगे। इस प्रकार, एक तीन संभव आणविक ज्यामितीयों के बीच पूरी तरह से विचार कर सकता है।

अष्टभुजाकार

ऑक्टाहेड्रल आणविक ज्यामिति को मुख्य छवि के दाईं ओर चित्रित किया गया है। इस प्रकार की ज्यामिति एबी ₆ यौगिकों से मेल खाती है । AB ₄ वर्ग बेस बनाता है, जबकि शेष दो B अक्षीय स्थिति में स्थित होते हैं। इस प्रकार, कई समबाहु त्रिकोण बनते हैं, जो ऑक्टाहेड्रोन के चेहरे हैं।

यहाँ फिर से, (सभी इलेक्ट्रॉनिक ज्यामितीयों के रूप में) मुक्त इलेक्ट्रॉनों के जोड़े हो सकते हैं, और इसलिए अन्य आणविक ज्यामितीय इस तथ्य से उत्पन्न होते हैं। उदाहरण के लिए, ऑक्टाहेड्रल इलेक्ट्रॉन ज्यामिति के साथ AB _{5 में} एक वर्ग आधार के साथ एक पिरामिड होता है, और एक वर्ग तल का AB ₄:

स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

ऑक्टाहेड्रल इलेक्ट्रॉन ज्यामिति के मामले में, इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण के संदर्भ में ये दो आणविक ज्यामिति सबसे स्थिर हैं। वर्ग विमान ज्यामिति में इलेक्ट्रॉनों के दो जोड़े 180 the अलग होते हैं।

इन ज्यामितीयों (या संरचनाओं में परमाणु ए के लिए संकरण क्या है, अगर यह एक ही है)? फिर से, टीईवी बताता है कि यह ³ डी ², छह हाइब्रिड ऑर्बिटल्स है, जो ए को ऑक्टाहेड्रोन के कोने पर इलेक्ट्रॉनिक समूहों को उन्मुख करने की अनुमति देता है।

अन्य आणविक ज्यामिति

अब तक उल्लिखित पिरामिडों के ठिकानों को संशोधित करके, कुछ और जटिल आणविक ज्यामिति प्राप्त की जा सकती हैं। उदाहरण के लिए, पंचकोणीय द्विध्रुवीय में इसके आधार के लिए एक पंचभुज होता है और जो यौगिक होते हैं उनमें सामान्य सूत्र AB _{7 होता है} ।

अन्य आणविक ज्यामितीयों की तरह, बी परमाणुओं को इलेक्ट्रॉनों के मुक्त युग्मों के साथ बदलकर ज्यामिति को अन्य आकृतियों में विकृत कर देगा।

इसके अलावा, एबी ₈ यौगिकों को वर्ग एंटीप्रिज्म जैसे ज्यामितीय तरीके अपना सकते हैं। कुछ जियोमेट्री बहुत जटिल हो सकती हैं, खासकर फॉर्मूला एबी _{7 के} बाद (एबी _{12 तक})।

आणविक ज्यामिति के उदाहरण

प्रत्येक मुख्य आणविक ज्यामिति के लिए यौगिकों की एक श्रृंखला का उल्लेख नीचे किया जाएगा। एक अभ्यास के रूप में, सभी उदाहरणों के लिए लुईस संरचनाओं को आकर्षित किया जा सकता है और यह प्रमाणित किया जा सकता है कि क्या इलेक्ट्रॉनिक ज्यामिति को देखते हुए, आणविक ज्यामितीय को नीचे सूचीबद्ध किया गया है।

रैखिक ज्यामिति

-एथिलीन, एच ₂ सीएचसीएच ₂

-बेरलियम क्लोराइड, BeCl ₂ (Cl-Be-Cl)

-कार्बन डाइऑक्साइड, CO ₂ (O = C = O)

-नाइट्रोजन, एन ₂ (एनएनएन)

-Mercury dibromide, HgBr ₂ (Br-Hg-Br)

-ट्रायोडाइड आयनों, I ₃ ^- (III)

-हाइड्रोसेनिक एसिड, HCN (HN)C)

उनका कोण 180º होना चाहिए, और इसलिए उनमें संकरण है।

कोणीय ज्यामिति

- पानी

-सल्फर डाइऑक्साइड, एसओ ₂

-निट्रोजन डाइऑक्साइड, NO ₂

-ओजोन, ओ _३

-अमीद अनियन, एनएच ₂ ^-

त्रिगुट विमान

-ब्रोमो ट्राइफ्लोराइड, बीएफ ₃

-एल्यूमिन ट्राइक्लोराइड, AlCl ₃

-नेट्रेट अनियन, NO ₃ ^-

-कार्बोनेट आयन, CO ₃ ^2–

चतुर्पाश्वीय

-मेथेन गैस, सीएच ₄

-कार्बन टेट्राक्लोराइड, CCl ₄

-अमोनियम काशन, NH ₄ ⁺

-सेल्फ आयन, एसओ ₄ ^2-

ट्राइजोनल पिरामिड

-अमोनिया, NH ₃

-केशन हाइड्रोनियम, एच ₃ ओ ⁺

ट्राइगोनल बाइप्रिडिमिड

-फॉस्फोरस पेंटाफ्लोराइड, पीएफ ₅

-एन्टिमनी पेंटाक्लोराइड, एसबीएफ ₅

दोलन

सल्फर टेट्रफ्लुओराइड, एसएफ ₄

टी आकार

-आयोडीन ट्राईक्लोराइड, ICl ₃

-क्लोराइन ट्राइफ्लोराइड, ClF ₃ (दोनों यौगिकों को इंटरलॉजेन के रूप में जाना जाता है)

अष्टभुजाकार

-सल्फर हेक्साफ्लोराइड, एसएफ ₆

-सेलेनियम हेक्साफ्लोराइड, सीएफ ₆

-हैक्सफ्लोरोफॉस्फेट, पीएफ ₆ ^-

निष्कर्ष निकालने के लिए, आणविक ज्यामिति वह है जो पदार्थ के रासायनिक या भौतिक गुणों का अवलोकन करती है। हालांकि, यह इलेक्ट्रॉनिक ज्यामिति के अनुसार उन्मुख है, इसलिए उत्तरार्द्ध को हमेशा पूर्व से पहले निर्धारित किया जाना चाहिए।

संदर्भ

1. Whitten, डेविस, पेक और स्टेनली। रसायन विज्ञान। (8 वां संस्करण।)। CENGAGE Learning, p 194-198।
2. कंपकंपी और एटकिंस। (2008)। अकार्बनिक रसायन शास्त्र। (चौथा संस्करण।, पी। 23, 24, 80, 169)। मैक ग्रे हिल।
3. मार्क ई। टकरमैन। (2011)। आणविक ज्यामिति और VSEPR सिद्धांत। से पुनर्प्राप्त: nyu.edu
4. वर्चुअल केमबुक, चार्ल्स ई। ओफर्डट। (2003)। आणविक ज्यामिति का परिचय। से पुनर्प्राप्त: केमिस्ट्री ।elmhurst.edu
5. रसायन शास्त्र LibreTexts। (8 सितंबर, 2016)। अणु का ज्यामिति। से पुनर्प्राप्त: chem.libretexts.org