रासायनिक संकरण: SP, SP2, SP3 - रसायन विज्ञान - 2025

रासायनिक संकरण परमाणु कक्षाओं, जिसका अवधारणा 1931 में रसायनज्ञ लिनस पॉलिंग द्वारा शुरू की गई थी संयोजक बंध (TEV) के सिद्धांत के खामियों को कवर करने की "मिश्रण" है। क्या खामियां? ये हैं: अणु में मीथेन (सीएच ₄) की तरह आणविक ज्यामितीय और समतुल्य बंध लंबाई ।

TEV के अनुसार, मीथेन में C परमाणु ऑर्बिटल्स चार H परमाणुओं के साथ चार in बॉन्ड बनाते हैं। C की फॉर्मस शेप (नीचे की छवि) वाले 2p ऑर्बिटल्स एक-दूसरे के लंबवत होते हैं, इसलिए H को कुछ होना चाहिए। 90 others कोण पर दूसरों से।

इसके अतिरिक्त, सी के 2 एस (गोलाकार) कक्षीय अन्य तीन एच के संबंध में 135 the के कोण पर एच के 1 एस कक्षीय से बांधता है। हालांकि, प्रयोगात्मक रूप से यह पाया गया है कि सीएच ₄ में कोण 109.5º हैं और वह इसके अलावा, सी - एच बांड की लंबाई बराबर हैं।

इसे समझाने के लिए, मूल परमाणु ऑर्बिटल्स के संयोजन को चार पतित संकर ऑर्बिटल्स (समान ऊर्जा का) बनाने पर विचार करना चाहिए। यहाँ रासायनिक संकरण खेल में आता है। हाइब्रिड ऑर्बिटल्स क्या हैं? यह उन परमाणु कक्षाओं पर निर्भर करता है जो उन्हें उत्पन्न करते हैं। इसके अलावा, वे अपनी इलेक्ट्रॉनिक विशेषताओं का मिश्रण प्रदर्शित करते हैं।

सपा संकरण

सीएच ₄ के मामले के लिए, सी का संकरण ^{3 है} । इस दृष्टिकोण से, आणविक ज्यामिति को चार एसपी ³ ऑर्बिटल्स के साथ 109.5 poin पर अलग किया गया और एक टेट्राहेड्रोन के कोने की ओर इशारा करते हुए समझाया गया है ।

ऊपर की छवि में, आप देख सकते हैं कि कैसे सपा ³ ऑर्बिटल्स (हरा) परमाणु के चारों ओर एक टेट्राहेड्रल इलेक्ट्रॉनिक वातावरण स्थापित करते हैं (ए, जो सीएच _{4 के} लिए सी है)।

एक अलग ज्यामिति को "आकर्षित" करने के लिए 109.5 to और अन्य कोण क्यों नहीं? इसका कारण यह है कि यह कोण A को बांधने वाले चार परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनिक प्रतिकर्षण को कम करता है।

इस प्रकार, सीएच ₄ अणु को टेट्राहेड्रोन (टेट्राहेड्रल आणविक ज्यामिति) के रूप में दर्शाया जा सकता है।

यदि, एच के बजाय, सी ने परमाणुओं के अन्य समूहों के साथ बांड का गठन किया, तो उनका संकरण क्या होगा? जब तक कार्बन चार (बॉन्ड (C - A) बनाता है, तब तक उनका संकरण ^{3 होगा} ।

फलस्वरूप यह माना जा सकता है कि सीएच ₃ ओएच, सीसीएल ₄, सी (सीएच ₃) ₄, सी ₆ एच ₁₂ (साइक्लोहेक्सेन) आदि जैसे अन्य कार्बनिक यौगिकों में कार्बन का ³ संकरण है ।

यह स्केचिंग कार्बनिक संरचनाओं के लिए आवश्यक है, जहां एकल बंधित कार्बन डाइवर्जन के बिंदुओं का प्रतिनिधित्व करता है; यही है, संरचना एक विमान में नहीं रहती है।

व्याख्या

गणितीय पहलुओं (लहर कार्यों) को संबोधित किए बिना इन संकर कक्षाओं के लिए सबसे सरल व्याख्या क्या है? सपा ³ ऑर्बिटल्स का अर्थ है कि वे चार ऑर्बिटल्स द्वारा उत्पन्न हुए थे: एक एस और तीन पी।

क्योंकि इन परमाणु ऑर्बिटल्स के संयोजन को आदर्श माना जाता है, परिणामस्वरूप चार एसपी ³ ऑर्बिटल्स समान हैं और अंतरिक्ष में अलग-अलग झुकावों पर कब्जा करते हैं (जैसे कि पी _एक्स, पी, _और पी _जेड ऑर्बिटल्स में)।

उपरोक्त शेष संभव संकरणों के लिए लागू है: जो हाइब्रिड ऑर्बिटल्स बनते हैं, वे परमाणु ऑर्बिटल्स के समान होते हैं जो संयुक्त होते हैं। उदाहरण के लिए, स्प ³ डी ² हाइब्रिड ऑर्बिटल्स छह परमाणु ऑर्बिटल्स से बनते हैं: एक एस, तीन पी और दो डी।

बॉन्ड कोण विचलन

वालेंसिया शेल (RPECV) के इलेक्ट्रॉनिक जोड़े के प्रतिकर्षण सिद्धांत के अनुसार, मुक्त इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी एक बंधे हुए परमाणु की तुलना में अधिक मात्रा में होती है। इसके कारण लिंक अलग हो जाते हैं, इलेक्ट्रॉनिक वोल्टेज को कम करते हैं और 109.5 links से कोणों को भटकाते हैं:

उदाहरण के लिए, पानी के अणु में H परमाणु sp ³ ऑर्बिटल्स (हरे रंग में) से बंधे होते हैं, और इसी तरह इलेक्ट्रॉनों के अनसेकेडेड पेयर ":" इन ऑर्बिटल्स पर कब्जा कर लेते हैं।

इलेक्ट्रॉनों के इन जोड़े के प्रतिकर्षण को आमतौर पर "आँखों के साथ दो ग्लोब" के रूप में दर्शाया जाता है, जो कि उनकी मात्रा के कारण, दो - O - H बंधों को पीछे हटाते हैं।

इस प्रकार, पानी में बॉन्ड कोण वास्तव में 105 water हैं, बजाय टेट्राहेड्रल ज्यामिति के लिए अपेक्षित 109.5 for।

H ₂ O के पास क्या ज्यामिति है? इसमें कोणीय ज्यामिति है। क्यों? क्योंकि यद्यपि इलेक्ट्रॉनिक ज्यामिति टेट्राहेड्रल है, गैर-साझा इलेक्ट्रॉनों के दो जोड़े इसे कोणीय आणविक ज्यामिति में विकृत करते हैं।

सपा संकरण

जब एक परमाणु दो पी और एक एस ऑर्बिटल्स को जोड़ता है, तो यह तीन एसपी ² हाइब्रिड ऑर्बिटल्स उत्पन्न करता है; हालांकि, एक पी ऑर्बिटल अपरिवर्तित रहता है (क्योंकि उनमें से तीन हैं), जिसे ऊपरी छवि में नारंगी पट्टी के रूप में दर्शाया गया है।

यहाँ, सभी तीन सपा ² ऑर्बिटल्स नारंगी पट्टी से अपने अंतर को उजागर करने के लिए हरे रंग के होते हैं: "शुद्ध" पी ऑर्बिटल।

सपा ² संकरण के साथ एक परमाणु को एक फ्लैट ट्राइगोनल फ़्लोर (एसपी ² ऑर्बिटल्स रंगीन हरे रंग के साथ खींचा गया त्रिकोण) के रूप में देखा जा सकता है, इसके साथ एक बार में 120º कोण और लंबवत अलग हो जाते हैं।

और शुद्ध पी ऑर्बिटल की क्या भूमिका है? डबल बॉन्ड (=) बनाने की। एसपी ² ऑर्बिटल्स तीन while बॉन्ड बनाने की अनुमति देते हैं, जबकि शुद्ध पी ऑर्बिटल एक (बॉन्ड (एक डबल या ट्रिपल बॉन्ड में एक या दो) बॉन्ड शामिल होते हैं)।

उदाहरण के लिए, कार्बोनिल समूह और फॉर्मलाडिहाइड अणु (एच ₂ सी = ओ) की संरचना को आकर्षित करने के लिए, निम्नानुसार आगे बढ़ें:

C और O दोनों के ² ऑर्बिटल्स एक while बॉन्ड बनाते हैं, जबकि उनके प्योर ऑर्बिटल्स एक rect बॉन्ड (नारंगी आयत) बनाते हैं।

यह देखा जा सकता है कि कैसे बाकी इलेक्ट्रॉनिक समूह (एच परमाणु और इलेक्ट्रॉनों के जोड़े साझा नहीं किए जाते हैं) दूसरे sp ² ऑर्बिटल्स में स्थित होते हैं, जिन्हें 120 the से अलग किया जाता है।

सपा संकरण

ऊपरी छवि में एस संकरण के साथ एक परमाणु का चित्रण किया गया है। यहां, एक एस ऑर्बिटल और एक पी ऑर्बिटल दो पतित sp ऑर्बिटल्स बनाने के लिए गठबंधन करते हैं। हालांकि, अब दो शुद्ध पी ऑर्बिटल्स अपरिवर्तित रहते हैं, जो ए को दो डबल बॉन्ड या एक ट्रिपल बॉन्ड (p) बनाने की अनुमति देते हैं।

दूसरे शब्दों में: यदि किसी संरचना में कोई C उपरोक्त (= C = या C)C) का अनुपालन करता है, तो उसका संकरण सपा होता है। अन्य कम चित्रण परमाणुओं के लिए - जैसे कि संक्रमण धातुएँ - इलेक्ट्रॉनिक और आणविक ज्यामितीयों का वर्णन जटिल है क्योंकि d और f कक्षा के माध्यम से भी माना जाता है।

संकर ऑर्बिटल्स को 180 or के कोण पर अलग किया जाता है। इस कारण बंधित परमाणुओं को एक रैखिक आणविक ज्यामिति (BAB) में व्यवस्थित किया जाता है। अंत में, साइनाइड आयन की संरचना के नीचे की छवि में देखा जा सकता है:

संदर्भ

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