इलेक्ट्रॉन घनत्व क्या है? - रसायन विज्ञान - 2025

इलेक्ट्रॉन घनत्व कैसे उतनी ही अच्छी का एक उपाय है करने के लिए अंतरिक्ष के एक विशेष क्षेत्र में इलेक्ट्रॉन प्राप्त होता है; या तो एक परमाणु नाभिक के आसपास, या आणविक संरचनाओं के भीतर "पड़ोस" में।

किसी दिए गए बिंदु पर इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता जितनी अधिक होगी, इलेक्ट्रॉन घनत्व उतना ही अधिक होगा, और इसलिए, यह अपने परिवेश से अलग होगा और कुछ विशेषताओं को प्रदर्शित करेगा जो रासायनिक प्रतिक्रिया को स्पष्ट करते हैं। इलेक्ट्रोस्टैटिक संभावित मानचित्र के माध्यम से इस तरह की अवधारणा का प्रतिनिधित्व करने का एक उत्कृष्ट चित्रमय तरीका है।

स्रोत: विकिपीडिया के माध्यम से मैनुअल अल्माग्रो रिवास

उदाहरण के लिए, ऊपरी छवि अपने संबंधित इलेक्ट्रोस्टैटिक संभावित मानचित्र के साथ एस-कार्निटाइन एनेंटिओमर की संरचना को दिखाती है। इंद्रधनुष के रंगों से बना एक पैमाना देखा जा सकता है: उच्चतम इलेक्ट्रॉन घनत्व वाले क्षेत्र को इंगित करने के लिए लाल, और उस क्षेत्र के लिए नीला जो इलेक्ट्रॉनों में खराब है।

चूंकि अणु बाएं से दाएं की ओर जाता है, इसलिए हम -CO ₂ से दूर चले जाते हैं ^- CH ₂ -CHOH-CH ₂ कंकाल की ओर ^समूह, जहां रंग पीले और हरे होते हैं, इलेक्ट्रॉन घनत्व में कमी का संकेत देते हैं; समूह-एन (सीएच ₃) ₃ ^{+ तक}, सबसे अधिक इलेक्ट्रॉन-गरीब क्षेत्र, नीले रंग का।

आम तौर पर, उन क्षेत्रों में जहां इलेक्ट्रॉन घनत्व कम है (जो रंगीन पीले और हरे रंग के होते हैं) एक अणु में सबसे कम प्रतिक्रियाशील होते हैं।

संकल्पना

रासायनिक से अधिक, इलेक्ट्रॉन घनत्व प्रकृति में भौतिक है, क्योंकि इलेक्ट्रॉन स्थिर नहीं रहते हैं, लेकिन एक ओर से दूसरे विद्युत क्षेत्र का निर्माण करते हैं।

और इन क्षेत्रों की भिन्नता वैन डेर वाल्स सतहों (गोले की उन सभी सतहों) में इलेक्ट्रॉन घनत्व में अंतर का कारण बनती है।

एस-कार्निटाइन की संरचना को गोले और सलाखों के एक मॉडल द्वारा दर्शाया गया है, लेकिन अगर यह इसकी वैन डेर वाल्स की सतह से होता है, तो बार गायब हो जाते हैं और केवल एक ही रंग के गोलाकार सेट (समान रंगों के साथ) देखे जाएंगे।

इलेक्ट्रॉनों को अधिक इलेक्ट्रोनगेटिव परमाणुओं के आसपास होने की संभावना है; हालाँकि, आणविक संरचना में एक से अधिक इलेक्ट्रोनगेटिव परमाणु हो सकते हैं, और इसलिए परमाणुओं के समूह जो अपने स्वयं के प्रेरक प्रभाव भी डालते हैं।

इसका मतलब यह है कि विद्युत क्षेत्र एक पक्षी की आंखों के दृश्य से अणु का अवलोकन करके अधिक से अधिक भिन्न हो सकता है; अर्थात्, नकारात्मक चार्ज या इलेक्ट्रॉन घनत्व के कम या ज्यादा ध्रुवीकरण हो सकते हैं।

इसे निम्नलिखित तरीके से भी समझाया जा सकता है: शुल्कों का वितरण अधिक सजातीय हो जाता है।

इलेक्ट्रोस्टैटिक संभावित मानचित्र

उदाहरण के लिए, क्योंकि -OH समूह में ऑक्सीजन परमाणु होता है, यह अपने पड़ोसी परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनिक घनत्व को आकर्षित करता है; हालांकि, एस-कार्निटाइन में यह अपने इलेक्ट्रॉन घनत्व का हिस्सा -CO ₂ ^{- समूह को देता है}, जबकि एक ही समय में यह अधिक इलेक्ट्रॉनिक कमी के साथ -N (CH ₃) ₃ ^{+ समूह} को छोड़ देता है ।

ध्यान दें कि यह अनुमान लगाना बहुत मुश्किल हो सकता है कि एक प्रोटीन जैसे जटिल अणु पर प्रेरक प्रभाव कैसे काम करते हैं।

संरचना में विद्युत क्षेत्रों में इस तरह के मतभेदों का एक हाथ से अवलोकन करने के लिए, इलेक्ट्रोस्टैटिक संभावित मानचित्रों की कम्प्यूटेशनल गणना का उपयोग किया जाता है।

इन गणनाओं में एक धनात्मक बिंदु आवेश रखने और इसे अणु की सतह के साथ स्थानांतरित करना शामिल है; जहाँ इलेक्ट्रॉन घनत्व कम होता है, वहाँ इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण होगा, और अधिक प्रतिकर्षण के साथ, नीला रंग जितना अधिक तीव्र होगा।

जहां इलेक्ट्रॉन घनत्व अधिक होता है, वहां एक मजबूत इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण होगा, जिसका रंग लाल होता है।

गणना सभी संरचनात्मक पहलुओं को ध्यान में रखती है, बांड के द्विध्रुवीय क्षण, सभी अत्यधिक इलेक्ट्रोनगेटिव परमाणुओं, आदि के कारण आगमनात्मक प्रभाव। और परिणामस्वरूप, आप उन रंगीन और नेत्रहीन सतहों को प्राप्त करते हैं।

रंग तुलना

स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

ऊपर एक बेंजीन अणु के लिए इलेक्ट्रोस्टैटिक संभावित मानचित्र है। ध्यान दें कि अंगूठी के केंद्र में एक उच्च इलेक्ट्रॉन घनत्व है, जबकि इसकी "युक्तियां" रंग में नीले रंग की हैं, कम इलेक्ट्रोनगेटिव हाइड्रोजन परमाणुओं के कारण। इसी तरह, आरोपों का यह वितरण बेंजीन के सुगंधित चरित्र के कारण है।

इस मानचित्र में हरे और पीले रंग भी देखे गए हैं, जो इलेक्ट्रॉनों में गरीब और अमीर क्षेत्रों के अनुमानों का संकेत देते हैं।

इन रंगों के अपने पैमाने हैं, जो एस-कार्निटाइन से अलग हैं; और इसलिए, समूह -CO ₂ ^- और सुगंधित अंगूठी के केंद्र की तुलना करना गलत है, दोनों को उनके नक्शे में रंग लाल द्वारा दर्शाया गया है।

यदि वे दोनों एक ही रंग के पैमाने पर रखते हैं, तो बेंजीन के नक्शे पर लाल रंग एक बेहोश नारंगी को देखने के लिए दिखाई देगा। इस मानकीकरण के तहत, इलेक्ट्रोस्टैटिक संभावित मानचित्र, और इसलिए विभिन्न अणुओं के इलेक्ट्रॉन घनत्व की तुलना की जा सकती है।

अन्यथा, नक्शा केवल एक व्यक्ति के अणु के लिए प्रभार वितरण को जानने के लिए काम करेगा।

रासायनिक प्रतिक्रिया

इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता के मानचित्र का अवलोकन करके, और इसलिए उच्च और निम्न इलेक्ट्रॉन घनत्व वाले क्षेत्रों, इसकी भविष्यवाणी की जा सकती है (हालांकि सभी मामलों में नहीं) जहां आणविक संरचना में रासायनिक प्रतिक्रियाएं होंगी।

उच्च इलेक्ट्रॉन घनत्व वाले क्षेत्र आस-पास की प्रजातियों को या आवश्यकता में उनके इलेक्ट्रॉनों को "प्रदान" करने में सक्षम हैं; ये नकारात्मक रूप से चार्ज की जाने वाली प्रजातियां, E ⁺ को इलेक्ट्रोफाइल के रूप में जाना जाता है।

इसलिए, इलेक्ट्रोफाइल रंग लाल (-CO ₂ ^{- समूह} और बेंजीन रिंग के केंद्र) द्वारा दर्शाए गए समूहों के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं ।

जबकि कम इलेक्ट्रॉन घनत्व वाले क्षेत्र, नकारात्मक रूप से आवेशित प्रजातियों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, या उन लोगों के साथ जो मुक्त इलेक्ट्रॉनों के जोड़े साझा करने के लिए हैं; उत्तरार्द्ध न्यूक्लियोफाइल के रूप में जाना जाता है।

-N (CH ₃) ₃ ^{+ समूह} के मामले में, यह इस तरह से प्रतिक्रिया करेगा कि नाइट्रोजन परमाणु इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करता है (कम हो जाता है)।

परमाणु में इलेक्ट्रॉन घनत्व

परमाणु में, इलेक्ट्रॉन भारी गति से चलते हैं और एक ही समय में अंतरिक्ष के कई क्षेत्रों में हो सकते हैं।

हालांकि, जैसे-जैसे नाभिक से दूरी बढ़ती है, इलेक्ट्रॉनों को इलेक्ट्रॉनिक संभावित ऊर्जा प्राप्त होती है और उनका संभावित वितरण कम हो जाता है।

इसका मतलब यह है कि एक परमाणु के इलेक्ट्रॉनिक बादलों में एक परिभाषित सीमा नहीं है, लेकिन एक धुंधला है। इसलिए, परमाणु त्रिज्या की गणना करना आसान नहीं है; जब तक पड़ोसी नहीं होते हैं जो अपने नाभिक की दूरी में अंतर स्थापित करते हैं, जिनमें से आधे को परमाणु त्रिज्या (आर = डी / 2) के रूप में लिया जा सकता है।

परमाणु ऑर्बिटल्स और उनके रेडियल और कोणीय तरंग फ़ंक्शन, यह प्रदर्शित करते हैं कि इलेक्ट्रॉन घनत्व नाभिक से दूरी के कार्य के रूप में कैसे बदलता है।

संदर्भ

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