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VSEPR सिद्धांत
मान विकिरण इलेक्ट्रॉन युग्म विकृति (VSEPR) सिद्धांत रसायन विज्ञान में एक सरल लेकिन प्रभावी विधि है जिसका उपयोग अणुओं के आकार या ज्यामिति की भविष्यवाणी करने के लिए किया जाता है। इस सिद्धांत को 1960 के दशक के प्रारंभ में रोनाल्ड गिलेस्पी और रोनाल्ड न्यॉहोल्म द्वारा प्रस्तावित किया गया था। यह अणु में केंद्रीय परमाणु के चारों ओर इलेक्ट्रॉन युग्म की बातचीत द्वारा निर्धारित आणविक संरचनाओं को समझने के लिए आवश्यक है।
VSEPR सिद्धांत की मूल बातें
VSEPR सिद्धांत कई मूलभूत सिद्धांतों पर आधारित है जो आणविक आकार की भविष्यवाणी करने के मार्गदर्शन करते हैं:
- इलेक्ट्रॉन युग्म, चाहे बाँधित हों या अकेले (एकाकी युग्म), एक-दूसरे को विकृत करते हैं और इसलिए केंद्रीय परमाणु के चारों ओर जितना संभव हो सके उतना दूर व्यवस्थित हो जाते हैं।
- किसी अणु की ज्यामिति केंद्रीय परमाणु के चारों ओर उपस्थित इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या और प्रकार द्वारा निर्धारित होती है।
- एकाकी युग्म बाँधित युग्मों से अधिक विकृति उत्पन्न करते हैं, जिससे बाँधी कोण उनके आदर्श मानों से विचलन करते हैं।
इलेक्ट्रॉन युग्मों के प्रकार
आणविक आकारों की खोज से पहले, यह समझना आवश्यक है कि VSEPR सिद्धांत में माने गए दो प्रकार के इलेक्ट्रॉन युग्म कौन-कौन से हैं:
- बॉन युग्म: ये दो परमाणुओं के बीच साझा किए जाते हैं ताकि एक सहसंयोजक बंध बन सके।
- गैर-बाँधने वाले युग्म (एकाकी युग्म): ये परमाणुओं के बीच साझा नहीं होते हैं बल्कि एक ही परमाणु से संबंधित होते हैं, जो आमतौर पर विकृति बल के कारण आकार को अधिक प्रभावित करते हैं।
सामान्य आणविक ज्यामिति
नीचे VSEPR सिद्धांत के अनुसार सामान्य आणविक ज्यामितियाँ और उनके दृश्य उदाहरण दिए गए हैं:
रेखीय ज्यामिति
मॉलेक्यूल्स का प्रकार AB 2 रेखीय ज्यामिति का होता है, जहाँ दो B परमाणु केंद्रीय A परमाणु से 180 डिग्री की दूरी पर होते हैं। इसका एक उदाहरण कार्बन डाइऑक्साइड है, CO 2।
त्रिकोणीय समतलीय ज्यामिति
ऐसे मॉलेक्यूल्स जैसे BF 3 त्रिकोणीय समतलीय ज्यामिति रखते हैं। यहाँ, B परमाणु एक समतल में 120 डिग्री पर प्रसारित होते हैं।
चतुर्भुजकारी ज्यामिति
चतुर्भुजकारी ज्यामिति, जिसका बाँधी कोण लगभग 109.5° होता है, उन मॉलेक्यूल्स में देखी जाती है जैसे मिथेन, CH 4।
एकाकी युग्मों का प्रभाव
एकलौती जोड़ी एकाकी युग्म अणु के आकार निर्धारण में महत्त्वपूर्ण होती है। विकृति बढ़ने के कारण वे अधिक स्थान घेरती हैं, जिससे बाँधी कोणों में परिवर्तन होता है:
मोड़ित ज्यामिति
जल, H 2 O पर विचार करें। ऑक्सीजन पर दो एकाकी युग्मों की उपस्थिति हाइड्रोजन परमाणुओं के बीच के बाँधी कोण को लगभग 104.5 डिग्री तक विकृत कर देती है, जबकि चतुर्भुजकारी स्कीम में 109.5 डिग्री प्रत्याशित होती।
त्रिकोणीय पिरामिड ज्यामिति
अमोनिया में, NH 3, एकाकी युग्म अणु को त्रिकोणीय पिरामिडीय आकार प्रदान करते हैं, जिससे आदर्श 109.5° कोण लगभग 107° तक कम हो जाता है।
VSEPR का उपयोग करके आणविक ज्यामिति निर्धारित करने के कदम
- लुई संरचना लिखें: परमाणुओं के चारों ओर इलेक्ट्रॉन व्यवस्थित करके संरचना निर्धारित करें ताकि उनके आक्टेट संतुष्ट हो सकें।
- इलेक्ट्रॉन युग्म पहचाने: केंद्रीय परमाणु के चारों ओर इलेक्ट्रॉन घनत्व (बॉन और गैर-बॉन) की गणना करें।
- इलेक्ट्रॉन युग्म ज्यामिति निर्धारित करें: इलेक्ट्रॉन युग्म क्षेत्रों की कुल संख्या को उनके संबंधित ज्यामिति से मिलाएँ।
- एकाकी युग्मों को ध्यान में रखें: अणु के वास्तविक आकार की भविष्यवाणी करने के लिए एकाकी युग्मों के विकृति की गणना करें।
आणविक आकार की भविष्यवाणी के उदाहरण
उदाहरण 1: मिथेन (CH 4)
लुई संरचना: कार्बन केंद्रीय परमाणु होता है, जिसमें चार हाइड्रोजन परमाणु संलग्न होते हैं। कार्बन पर कोई एकाकी युग्म नहीं पाया जाता।
वर्गीकरण: चार बाँधी युग्म, चतुर्भुजकारी ज्यामिति के अनुकूल।
आकार: चतुर्भुजकारी, बाँधी कोण लगभग 109.5°।
उदाहरण 2: सल्फर डाइऑक्साइड (SO 2)
लुई संरचना: सल्फर केंद्रीय परमाणु होता है, जिसमें एक एकाकी युग्म और दो ऑक्सीजन परमाणु बंधित होते हैं।
वर्गीकरण: दो बाँधी युग्म और एक अकेला युग्म आरंभिक ज्यामिति प्रदान करते हैं जो त्रिकोणीय समतलीय रेखा में होती है।
आकार: अकेला युग्म विकृति के कारण कोणीय या V आकार, बाँधी कोण लगभग 119 डिग्री।
रसायन विज्ञान में उपयोग
VSEPR सिद्धांत सम्मिलक संयोजनों में आणविक ज्यामिति की भविष्यवाणी के लिए अपरिहार्य है। यह अंतर्दृष्टि यौगिक के भौतिक गुण, प्रतिक्रियाशीलता, और प्रयोगशाला प्रयोगों में नए रासायनिक सामग्री को डिज़ाइन करने के लिए महत्वपूर्ण है। आणविक आकृतियों को समझने से विभिन्न मॉलेक्यूल्स के बीच पारस्परिक क्रियाओं की खोज में सहायता मिलती है, जो दवा डिजाइन या नई सामग्री के संश्लेषण जैसे क्षेत्रों में मौलिक होता है।
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