एक रासायनिक बंधन एक कार्बनिक या अकार्बनिक यौगिक में दो या दो से अधिक परमाणुओं (अणुओं) के बीच का बंधन है। यह तंत्र में कुल ऊर्जा में कमी की स्थिति में बनता है।
क्या सभी तत्व रासायनिक बंध बना सकते हैं?
आवर्त सारणी के सभी तत्वों में अलग-अलग हैंसंचार बनाने की क्षमता। सबसे स्थिर और, परिणामस्वरूप, रासायनिक रूप से निष्क्रिय महान (निष्क्रिय) गैसों के परमाणु होते हैं, क्योंकि उनमें बाहरी इलेक्ट्रॉन शेल पर दो या आठ इलेक्ट्रॉन होते हैं। वे बहुत कम संख्या में बंधन बनाते हैं। उदाहरण के लिए, नियॉन, हीलियम और आर्गन किसी भी तत्व के साथ रासायनिक बंधन नहीं बनाते हैं, जबकि क्सीनन, क्रिप्टन और रेडॉन फ्लोरीन और पानी के अणुओं के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं।
अन्य तत्वों के परमाणुओं के लिए, बाहरी स्तर पूर्ण नहीं होते हैं और उनमें एक से सात इलेक्ट्रॉन होते हैं, इसलिए, कोशों की स्थिरता को बढ़ाने के लिए, वे रासायनिक बंधन बनाते हैं।
रासायनिक बंधों के प्रकार
संचार के कई प्रकार हैं:
- सहसंयोजक।
- आयनिक।
- धात्विक।
- हाइड्रोजन।
सहसंयोजक बंधन
परमाणुओं के बीच इस प्रकार का बंधन बनता हैएक वैलेंस इलेक्ट्रॉन जोड़ी के समाजीकरण या अतिव्यापी होने के परिणामस्वरूप अणु। तदनुसार, सहसंयोजक बंधन के निर्माण के लिए विनिमय (ए) और दाता-स्वीकर्ता (बी) तंत्र हैं। एक अलग मामला मूल बांड है, जिस पर नीचे चर्चा की जाएगी।
सहसंयोजक बंधन: विनिमय तंत्र
बाहरी स्तर पर परमाणु अयुग्मित होते हैंइलेक्ट्रॉन। बातचीत करते समय, बाहरी गोले ओवरलैप होते हैं। बाहरी स्तरों में निहित एकल इलेक्ट्रॉनों के एंटीपैरलल स्पिन दोनों परमाणुओं के लिए एक इलेक्ट्रॉन जोड़ी बनाने के लिए जोड़ी बनाते हैं। इलेक्ट्रॉनों की यह जोड़ी, वास्तव में, एक सहसंयोजक बंधन है, जो एक विनिमय तंत्र द्वारा बनता है, उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन अणु में।
सहसंयोजक बंधन: दाता-स्वीकर्ता तंत्र
इस तंत्र में सामाजिककरण शामिल हैबाहरी स्तर पर दो इलेक्ट्रॉनों के दो परमाणु। इस मामले में, परमाणुओं में से एक दाता के रूप में कार्य करता है (दो इलेक्ट्रॉन प्रदान करता है), और दूसरा - एक स्वीकर्ता (इलेक्ट्रॉनों के लिए एक खाली कक्षीय है)। s- और p-तत्वों के परमाणु या तो स्वीकर्ता या इलेक्ट्रॉन दाता हो सकते हैं। डी-तत्व परमाणु दाता और स्वीकर्ता दोनों होने में सक्षम हैं।
यह समझने के लिए कि दाता-स्वीकर्ता तंत्र क्या है, दो सरल उदाहरणों पर विचार करें - हाइड्रोनियम उद्धरणों का निर्माण H3ओह+ और अमोनियम NH4+.
दाता-स्वीकर्ता तंत्र का एक उदाहरण अमोनियम धनायन है
योजनाबद्ध रूप से, अमोनियम कण के निर्माण की प्रतिक्रिया इस प्रकार है:
राष्ट्रीय राजमार्ग3+ X+= एनएच4+
N परमाणु में इलेक्ट्रॉनों को निम्नलिखित क्रम में वितरित किया जाता है: 1s2 2 एस2 2 पी3.
H: 1s धनायन की इलेक्ट्रॉनिक संरचना0.
बाहरी स्तर पर नाइट्रोजन परमाणु में दो s- और . होते हैंतीन पी-इलेक्ट्रॉन। तीन p-इलेक्ट्रॉन तीन सहसंयोजक विनिमय प्रकार के बंध नाइट्रोजन-हाइड्रोजन N-H के निर्माण में भाग लेते हैं। इसके परिणामस्वरूप अमोनिया अणु NH . का निर्माण होता है3 एक सहसंयोजक बंधन के साथ। चूंकि बाहरी स्तर पर नाइट्रोजन परमाणु N में इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी है, NH3 एक हाइड्रोजन धनायन भी जोड़ सकते हैं। अमोनिया अणु एक दाता है, और हाइड्रोजन धनायन H+ - एक स्वीकर्ता जो नाइट्रोजन से दाता इलेक्ट्रॉनों को अपने स्वयं के मुक्त s-कक्षीय में स्वीकार करता है।
दाता-स्वीकर्ता तंत्र का एक उदाहरण H3O (हाइड्रोनियम आयन) है
ऑक्सीजन परमाणु में इलेक्ट्रॉनों को निम्नलिखित क्रम में वितरित किया जाता है: 1s2 2 एस2 2 पी4.
बाहरी स्तर पर ऑक्सीजन परमाणु में दो s और . होते हैंचार पी-इलेक्ट्रॉन। इसके आधार पर, दो एच परमाणुओं से दो मुक्त पी-इलेक्ट्रॉन और दो एस-इलेक्ट्रॉन एच-ओ बांड के निर्माण में भाग लेते हैं।अर्थात, एच अणु में 2 मौजूदा बांड हैं2ओ - सहसंयोजक, विनिमय तंत्र द्वारा गठित।
हाइड्रोजन केशन की इलेक्ट्रॉनिक संरचना: 1s0.
चूंकि बाहरी स्तर पर ऑक्सीजन परमाणुअभी भी दो इलेक्ट्रॉन (एस-टाइप) हैं, यह दाता-स्वीकर्ता तंत्र द्वारा सहसंयोजक प्रकार का तीसरा बंधन बना सकता है। एक स्वीकर्ता एक मुक्त कक्षीय परमाणु हो सकता है, इस उदाहरण में यह एक कण H . है+... H . का मुक्त s-कक्षक+ ऑक्सीजन परमाणु के दो इलेक्ट्रॉनों (ओं) पर कब्जा कर लेते हैं।
अकार्बनिक अणुओं के बीच सहसंयोजक बंधन के निर्माण के लिए दाता-स्वीकर्ता तंत्र
सहसंयोजक बंधन का दाता-स्वीकर्ता तंत्रन केवल "परमाणु-परमाणु" या "अणु-परमाणु" प्रकार की बातचीत में संभव है, बल्कि अणुओं के बीच होने वाली प्रतिक्रियाओं में भी संभव है। काइनेटिक रूप से स्वतंत्र अणुओं के दाता-स्वीकर्ता की बातचीत के लिए एकमात्र शर्त एन्ट्रापी में कमी है, दूसरे शब्दों में, रासायनिक संरचना के क्रम में वृद्धि।
पहले उदाहरण पर विचार करें - एप्रोटिक एसिड (लुईस एसिड) NH . का निर्माण3BF के3... यह अकार्बनिक परिसर अमोनिया और बोरॉन फ्लोराइड के एक अणु के जुड़ने की प्रतिक्रिया में बनता है।
राष्ट्रीय राजमार्ग3+ बीएफ3= एनएच3BF के3
बोरॉन परमाणु में इलेक्ट्रॉनों को निम्नलिखित क्रम में वितरित किया जाता है: 1s2 2 एस2 2 पी1.
परमाणु B के उत्तेजित होने पर, एक s-प्रकार का इलेक्ट्रॉन p-उप-स्तर (1s .) पर चला जाता है2 2 एस1 2 पी2) इस प्रकार, एक उत्तेजित बोरॉन परमाणु के बाहरी स्तर पर दो s और दो p इलेक्ट्रॉन होते हैं।
BF अणु में3 तीन सहसंयोजी बोरॉन-फ्लोरीन B-F आबंध बनते हैंविनिमय प्रकार (बोरॉन और फ्लोरीन परमाणु एक-एक इलेक्ट्रॉन प्रदान करते हैं)। बोरॉन परमाणु में तीन सहसंयोजक बंधों के बनने के बाद बाहरी इलेक्ट्रॉन कोश पर एक मुक्त p-उप-स्तर बना रहता है, जिसके कारण बोरॉन फ्लोराइड अणु एक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में कार्य कर सकता है।
नाइट्रोजन परमाणु में इलेक्ट्रॉनों को निम्नलिखित क्रम में वितरित किया जाता है: 1s2 2 एस2 2 पी3.
N और H परमाणुओं में से प्रत्येक में तीन इलेक्ट्रॉन भाग लेते हैंनाइट्रोजन-हाइड्रोजन बंधन का निर्माण। उसके बाद, नाइट्रोजन में अभी भी दो एस-प्रकार के इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो दाता-स्वीकर्ता तंत्र द्वारा एक बंधन के गठन के लिए प्रदान कर सकते हैं।
बोरॉन ट्राइफ्लोराइड और अमोनिया की परस्पर क्रिया की प्रतिक्रिया में, NH अणु3 एक इलेक्ट्रॉन दाता की भूमिका निभाता है, और BF3 - एक स्वीकर्ता। नाइट्रोजन इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी बोरॉन फ्लोराइड के मुक्त कक्ष में रहती है और एक रासायनिक यौगिक NH बनता है3BF के3.
दाता-स्वीकर्ता बंधन के निर्माण के लिए एक तंत्र का एक अन्य उदाहरण बेरिलियम फ्लोराइड के बहुलक का उत्पादन है।
प्रतिक्रिया योजनाबद्ध रूप से इस प्रकार है:
BeF2+ BeF2+… + BeF2-> (बीईएफ2)n
Be परमाणु में इलेक्ट्रॉनों को निम्न प्रकार से व्यवस्थित किया जाता है - 1s2 2 एस2, और F परमाणु में - 1s2 2 एस2 2 पी5.
बेरिलियम फ्लोराइड अणु में दो बेरिलियम-फ्लोरीन बंधन सहसंयोजक विनिमय प्रकार होते हैं (दो फ्लोरीन परमाणुओं से दो पी-इलेक्ट्रॉन और बेरिलियम परमाणु के एस-उप-स्तर के दो इलेक्ट्रॉन शामिल होते हैं)।
बेरिलियम (बीई) और फ्लोरीन (एफ) परमाणुओं की एक जोड़ी के बीचदाता-स्वीकर्ता तंत्र द्वारा दो और सहसंयोजक बंधन बनते हैं। बेरिलियम फ्लोराइड के बहुलक में फ्लोरीन परमाणु इलेक्ट्रॉन दाता होता है, बेरिलियम परमाणु उनका स्वीकर्ता होता है, जिसका कक्षक रिक्त होता है।
कार्बनिक अणुओं के बीच सहसंयोजक बंधन के निर्माण के लिए दाता-स्वीकर्ता तंत्र
जब संचार का गठन होता हैकार्बनिक प्रकृति के अणुओं के बीच माना तंत्र के लिए, अधिक जटिल यौगिक बनते हैं - परिसर। सहसंयोजक बंधन वाले किसी भी कार्बनिक यौगिक में कब्जा (गैर-बाध्यकारी और बाध्यकारी) और खाली ऑर्बिटल्स (ढीले और गैर-बाध्यकारी) दोनों होते हैं। परिसरों के दाता-स्वीकर्ता के गठन की संभावना परिसर की स्थिरता की डिग्री से निर्धारित होती है, जो बंधन की ताकत पर निर्भर करती है।
आइए एक उदाहरण पर विचार करें - बातचीत की प्रतिक्रियामिथाइलैमाइन अणु हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ मिथाइलमोनियम क्लोराइड बनाते हैं। मिथाइलमाइन अणु में, सभी बंधन सहसंयोजक होते हैं, जो विनिमय तंत्र द्वारा बनते हैं - दो एच-एन बांड और एक एन-सीएच बांड3... हाइड्रोजन और मिथाइल के साथ संयोजन के बादसमूह में, नाइट्रोजन परमाणु में s-प्रकार के इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी होती है। एक दाता के रूप में, यह हाइड्रोजन परमाणु (स्वीकर्ता) के लिए यह इलेक्ट्रॉन जोड़ी प्रदान करता है, जिसमें एक मुक्त कक्षीय कक्ष होता है।
एक रासायनिक बंधन के गठन के बिना दाता-स्वीकर्ता तंत्र
दाता-स्वीकर्ता के सभी मामलों में नहींअंतःक्रिया इलेक्ट्रॉन जोड़ी का समाजीकरण और एक बंधन का निर्माण है। खाली स्वीकर्ता कक्षीय के साथ भरे हुए दाता कक्षीय के अतिव्यापन के कारण कुछ कार्बनिक यौगिक आपस में जुड़ सकते हैं। एक चार्ज ट्रांसफर होता है - इलेक्ट्रॉनों को स्वीकर्ता और दाता के बीच स्थानांतरित किया जाता है, जो एक दूसरे के बहुत करीब होते हैं। चार्ज ट्रांसफर कॉम्प्लेक्स (सीटीसी) बनते हैं।
यह इंटरैक्शन पाई-सिस्टम के लिए विशिष्ट है,जिनके कक्षक आसानी से ओवरलैप हो जाते हैं, और इलेक्ट्रॉन आसानी से ध्रुवीकृत हो जाते हैं। मेटालोसीन, असंतृप्त अमीनो यौगिक, टीडीएई (टेट्राकिस (डाइमिथाइलैमिनो) एथिलीन) दाताओं के रूप में कार्य कर सकते हैं। फुलरीन और क्विनोडिमिथेन स्वीकर्ता प्रतिस्थापन के साथ अक्सर स्वीकर्ता होते हैं।
चार्ज ट्रांसफर आंशिक या पूर्ण हो सकता है। पूर्ण आवेश स्थानांतरण अणु के प्रकाश-उत्तेजना पर होता है। यह एक जटिल बनाता है जिसे वर्णक्रमीय रूप से देखा जा सकता है।
चार्ज ट्रांसफर की पूर्णता के बावजूद, जैसेपरिसर अस्थिर हैं। ऐसे राज्य की ताकत और जीवन काल को बढ़ाने के लिए एक ब्रिज ग्रुप भी लाया जाता है। नतीजतन, सौर ऊर्जा रूपांतरण उपकरणों में दाता-स्वीकर्ता प्रणालियों का सफलतापूर्वक उपयोग किया जाता है।
कुछ कार्बनिक अणुओं में, बंधनदाता और स्वीकर्ता समूहों के बीच अणु के अंदर दाता-स्वीकर्ता तंत्र का निर्माण होता है। इस प्रकार की अंतःक्रिया को पारवर्तन प्रभाव कहा जाता है, विशेषता, उदाहरण के लिए, एट्रेंस (एन-> बी, एन-> सी बांड के साथ ऑर्गेनोलेमेंट यौगिक)।
अर्धध्रुवीय बंधन, या बंधन गठन का मूल तंत्र
विनिमय और दाता-स्वीकर्ता के अलावा, हैतीसरा तंत्र मूल है (अन्य नाम अर्धध्रुवीय, अर्धध्रुवीय या समन्वय संबंध हैं)। दाता परमाणु तटस्थ परमाणु के रिक्त कक्षक को इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी दान करता है, जिसे बाहरी स्तर को पूरा करने के लिए दो इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होती है। स्वीकर्ता से दाता तक इलेक्ट्रॉन घनत्व का एक प्रकार का संक्रमण होता है। इस मामले में, दाता धनात्मक रूप से आवेशित (धनायन) हो जाता है, और स्वीकर्ता ऋणात्मक रूप से आवेशित (आयन) हो जाता है।
वास्तविक रासायनिक बंधन किसके कारण बनता हैबंधन खोल (एक परमाणु के दो युग्मित इलेक्ट्रॉनों का दूसरे के बाहरी मुक्त कक्षीय के साथ अतिव्यापी) और धनायन और आयनों के बीच उत्पन्न होने वाला इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण। इस प्रकार, सहसंयोजक और आयनिक प्रकार अर्धध्रुवीय बंधन में संयुक्त होते हैं। एक अर्ध-ध्रुवीय बंधन डी-तत्वों की विशेषता है, जो विभिन्न यौगिकों में एक स्वीकर्ता और एक दाता दोनों की भूमिका निभा सकता है। ज्यादातर मामलों में, यह जटिल और कार्बनिक पदार्थों में पाया जाता है।
मूल लिंक के उदाहरण
सबसे सरल उदाहरण क्लोरीन अणु है।एक Cl परमाणु दूसरे क्लोरीन परमाणु को इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी दान करता है, जिसमें एक मुक्त d-कक्षक होता है। इस मामले में, एक सीएल परमाणु सकारात्मक रूप से चार्ज होता है, दूसरा नकारात्मक रूप से, और उनके बीच एक इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण उत्पन्न होता है। इसकी लंबी लंबाई के कारण, सहसंयोजक विनिमय और दाता-स्वीकर्ता प्रकार की तुलना में मूल बंधन की ताकत कम होती है, लेकिन इसकी उपस्थिति क्लोरीन अणु की ताकत को बढ़ाती है। यही कारण है कि क्ल2 F . से अधिक मजबूत2 (फ्लोरीन परमाणु में कोई डी-ऑर्बिटल्स नहीं है, फ्लोरीन-फ्लोरीन बंधन केवल सहसंयोजक विनिमय है)।
कार्बन मोनोऑक्साइड CO (कार्बन मोनोऑक्साइड) का अणुतीन सीओ बांड द्वारा गठित। चूंकि ऑक्सीजन और कार्बन परमाणुओं में बाहरी स्तर पर दो एकल इलेक्ट्रॉन होते हैं, उनके बीच दो सहसंयोजक विनिमय बंधन बनते हैं। उसके बाद, कार्बन परमाणु में एक रिक्त कक्षक होता है, और O परमाणु में बाहरी स्तर पर दो जोड़े इलेक्ट्रॉन होते हैं। इसलिए, कार्बन मोनोऑक्साइड (II) के अणु में एक तीसरा बंधन होता है - एक अर्धध्रुवीय एक, जो ऑक्सीजन के दो वैलेंस युग्मित इलेक्ट्रॉनों और कार्बन के एक मुक्त कक्षीय के कारण बनता है।
आइए हम एक अधिक जटिल उदाहरण पर विचार करें - डाइमिथाइल ईथर (Н3С-О-СН) की बातचीत के उदाहरण से इस प्रकार के बंधन का निर्माण3) एल्युमिनियम क्लोराइड AlCl . के साथ3... डाइमिथाइल ईथर में ऑक्सीजन परमाणु दो से जुड़ा होता हैमिथाइल समूहों के साथ सहसंयोजक बंधन। उसके बाद, उसके पास अभी भी p-sublevel पर दो और इलेक्ट्रॉन हैं, जो वह स्वीकर्ता परमाणु (एल्यूमीनियम) को देता है और एक सकारात्मक धनायन बन जाता है। इस मामले में, स्वीकर्ता परमाणु एक ऋणात्मक आवेश प्राप्त करता है (आयन में बदल जाता है)। धनायन और आयन एक दूसरे के साथ इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से बातचीत करते हैं।
दाता-स्वीकर्ता बांड मूल्य
दाता-स्वीकर्ता बंधन गठन का तंत्रमानव जीवन में महत्वपूर्ण है और कार्बनिक और अकार्बनिक प्रकृति दोनों के रासायनिक यौगिकों में व्यापक है, जिसकी पुष्टि ऊपर चर्चा किए गए उदाहरणों से होती है। अमोनियम अल्कोहल, जिसमें अमोनियम धनायन होता है, का उपयोग रोजमर्रा की जिंदगी, दवा और उर्वरकों के औद्योगिक उत्पादन में सफलतापूर्वक किया जाता है। हाइड्रोनियम आयन जल में अम्लों के घुलने में प्रमुख भूमिका निभाता है। कार्बन मोनोऑक्साइड का उपयोग उद्योग में किया जाता है (उदाहरण के लिए, उर्वरकों, लेजर सिस्टम के उत्पादन में) और मानव शरीर की शारीरिक प्रणालियों में इसका बहुत महत्व है।
