पीएचडी → अकार्बनिक रसायन → समन्वय रसायनविज्ञान ↓
समन्वय यौगिकों के लिए आणविक कक्षीय सिद्धांत
आणविक कक्षीय सिद्धांत (MOT) अणुओं की इलेक्ट्रॉनिक संरचना को समझने का एक तरीका है। यह विशेष रूप से समन्वय यौगिकों के लिए उपयोगी है, जो धातु आयनों और लिगैंड्स के बीच बने जटिल होते हैं। इस विस्तृत व्याख्या में, हम देखेंगे कि समन्वय यौगिकों पर MOT कैसे लागू होता है, ध्यान केंद्रित करते हुए कि आणविक कक्षीय कैसे बनते हैं और वे इन यौगिकों के गुण और व्यवहार को कैसे निर्धारित करते हैं।
आणविक कक्षीय सिद्धांत को समझना
आणविक कक्षीय सिद्धांत के अनुसार परमाणु कक्षीय संयोजन करके आणविक कक्षीय बनाते हैं, जो अणु भर में फैलते हैं। इन कक्षाओं में इलेक्ट्रॉन विस्थापित होते हैं, जिसका अर्थ है कि वे एकल परमाणु के चारों ओर के क्षेत्र तक सीमित नहीं होते, बल्कि पूरे अणु के होते हैं।
एक सरल अणु जैसे H 2 में, दो हाइड्रोजन परमाणुओं की परमाणु कक्षाएँ एक युग्म बन जाती हैं - एक बंधनकारी और एक अवरोधक। बंधनकारी आणविक कक्षीय ऊर्जा में कम होती है और यह वह जगह होती है जहां अणु के इलेक्ट्रॉन मौजूद होना पसंद करते हैं।
समन्वय यौगिक और लिगैंड्स
समन्वय यौगिक एक केंद्रीय धातु परमाणु या आयन होते हैं जिनके चारों ओर अणु या आयन होते हैं जिन्हें लिगैंड्स कहा जाता है। लिगैंड्स इलेक्ट्रॉन युगल दाता होते हैं और धातु के साथ समन्वय करते हैं, [Fe(CN) 6 ] 4− या [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ जैसे जटिल बनाते हैं।
आणविक कक्षीय सिद्धांत इन जटिलों में बंधन को समझा सकता है धातु की परमाणु कक्षाओं और लिगैंड कक्षाओं के बीच की परस्पर क्रियाओं को ध्यान में रखकर। इन परमाणु कक्षाओं के अनंत संयोजन से अनेकाना आणविक कक्षीय बनते हैं।
आर्बिटल इंटरैक्शन का दृश्य उदाहरण:
इस उदाहरण में, d xy, p x, और p y ऑर्बिटल्स ऑफ ए मेटल इंटरेक्ट्स विथ लिगैंड्स टू फॉर्म ए कलेक्टिव मॉलेक्यूलर ऑर्बिटल (MO)।
समन्वय यौगिकों में आणविक कक्षीय का निर्माण
समन्वय यौगिकों में, धातु-लिगैंड इंटरैक्शन आणविक कक्षीयों के निर्माण में केंद्रीय होता है। सामान्यतः, इस प्रक्रिया को चरणों में समझा जा सकता है:
1. धातु और लिगैंड के परमाणु कक्षाएँ
समन्वय यौगिक के केंद्र में स्थित धातु के पास खाली कक्षाएँ होती हैं जो इलेक्ट्रॉन स्वीकार कर सकती हैं। इनमें सामान्यतः d, s और p कक्षाएँ शामिल होती हैं। जब ये लिगैंड्स के साथ इंटरैक्ट करती हैं, तो वे अलग-अलग ऊर्जा स्तरों के साथ आणविक कक्षाएँ बनाती हैं।
2. लिगैंड के ऑर्बिटल्स के साथ संयोजन और ओवरलैप
लिगैंड पर परमाणु कक्षाएँ, जो आमतौर पर नाइट्रोजन या ऑक्सीजन पर लोन पेयर कक्षाएँ होती हैं, धातु केंद्र की कक्षाओं के साथ ओवरलैप करती हैं, बंधनकारी और प्रतिबंधकारी आणविक कक्षाएं बनती हैं।
3. आणविक कक्षाओं की पूर्ति
धातु और लिगैंड से इलेक्ट्रॉन इन नई बनी आणविक कक्षाओं को भरते हैं, सबसे निचली ऊर्जा स्तर से शुरू करते हैं, जैसे कि इलेक्ट्रॉन परमाणु कक्षाओं को भरते हैं। इन आणविक कक्षाओं का भरना जटिल के इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन को निर्धारित करता है।
उदाहरण: अष्टफन्न समन्वय जटिल
एक अष्टफन्न जटिल को ध्यान में रखते हुए, जो सबसे सामान्य प्रकार का समन्वय यौगिक है। एक अष्टफन्न जटिल में, धातु छह लिगैंड्स द्वारा एक अष्टफन्न के कोनों पर घिरी होती है।
ऐसे जटिल में बंधन को समझने के लिए धातु की d कक्षाओं की लिगैंड कक्षाओं के साथ इंटरैक्शन को देख सकते हैं।
उपरोक्त उदाहरण को देखते हुए, हम देखते हैं कि d z² और d x²-y² धातु की कक्षाएँ लिगैंड कक्षाओं के साथ सिग्मा बंध बनाती हैं क्योंकि उनकी धातु से लिगैंड्स को जोड़ने वाले अक्ष के साथ लंबवत से संरेखण होती है। अन्य d कक्षाएँ जैसे d xy, d yz, और d xz पाई बंध बनाएंगे।
उर्जा स्तर आरेख दिखाता है कि कैसे आणविक कक्षाएं विभिन्न ऊर्जा स्तरों के साथ बनती हैं, जिन्हें σ, π, और δ द्वारा दर्शाया गया है।
उर्जा स्तरों का संशोधन: क्रिस्टल फील्ड थ्योरी
जबकि आणविक कक्षीय सिद्धांत गुणात्मक दृष्टिकोण से बंधन इंटरैक्शन की व्याख्या करता है, क्रिस्टल फील्ड थ्योरी (CFT) इलेक्ट्रॉनिक वितरण का अधिक विस्तृत चित्रण प्रदान करती है, जो धातु की d कक्षाओं पर लिगैंड के विद्युत क्षेत्र के प्रभावों का ध्यान रखती है। जबकि यह एक अर्ध-मात्रात्मक सिद्धांत है, CFT अब भी आणविक कक्षीय सिद्धांत के दायरे में समझ को प्रभावित करती है।
CFT d-कक्षीय विभाजन का विचार प्रस्तुत करती है, जहां मुक्त आयन में d-कक्षीय का विरूपण समन्वयक लिगैंड्स की उपस्थिति द्वारा हटा दिया जाता है।
उदाहरण: अष्टफन्न जटिल में ऊर्जा स्तर विभाजन
ऊर्जा स्तर आरेख अष्टफन्न क्षेत्र में d कक्षाओं को t 2g और e g कक्षाओं में विभाजित करता है, ऊर्जा विभाजन Δ o द्वारा दर्शाया गया है। यह समन्वय यौगिकों के रंग और चुंबकत्व को निर्धारित करने में एक महत्वपूर्ण कारक है।
लिगैंड फील्ड थ्योरी
लिगैंड फील्ड थ्योरी (LFT) एक अधिक उन्नत अनुप्रयोग है, जो आणविक कक्षीय सिद्धांत और क्रिस्टल फील्ड थ्योरी के सिद्धांतों को मिलाता है। यह बंधन में लिगैंड के कक्षाओं के प्रभाव पर विचार करती है और विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनिक स्थानांतरणों को समझने के लिए उपयोगी है।
आणविक कक्षीय सिद्धांत के संदर्भ में, LFT समझ को अधिक परिष्कृत करती है कि लिगैंड धातुओं के d-कक्षाओं में इलेक्ट्रॉन घनत्व कैसे योगदान करते हैं, और उनके गुण जैसे इलेक्ट्रॉनिक स्पेक्ट्रा और चुंबकीय गुणों पर कैसे प्रभाव डालते हैं।
हाइब्रिडाइज़ेशन अवधारणा
जब समन्वय जटिलों के बारे में बात करते हैं, तो विचार करने के लिए एक और स्तर हाइब्रिडाइजेशन है। हाइब्रिडाइजेशन उस मॉडल को प्रदान करता है जो जटिलों में ज्यामिति और बंधु कोण को समझता है:
sp 3 हाइब्रिडाइजेशन का चित्रण, जहां एक s और तीन p कक्षाएं मिलती हैं, जो जटिल की ज्यामिति को प्रभावित करती हैं और उसके टेट्राहेड्रल आकार की व्याख्या करती हैं।
जटिलों में आणविक कक्षीय निर्माण को प्रभावित करने वाले कारक
समन्वय यौगिकों में आणविक कक्षीय के निर्माण और वितरण को कई कारक प्रभावित करते हैं:
- धातु की प्रकृति: धातु पर उपलब्ध परमाणु कक्षाएं और उनकी सापेक्ष ऊर्जा आणविक कक्षीय संरचना को निर्धारित करने में महत्वपूर्ण होती हैं। संक्रमण धातु, उनके
dकक्षाओं के कारण, मुख्य समूह धातु की तुलना में अधिक जटिल MO इंटरैक्शन प्रदर्शित करते हैं। - लिगैंड्स के प्रकार: लिगैंड्स को उनके क्षेत्र की ताकत के आधार पर वर्गीकृत किया जा सकता है (उदाहरण के लिए, मजबूत-फील्ड लिगैंड्स जैसे
CN -बड़े विभाजन ऊर्जा उत्पन्न करते हैं)। - ज्यामिति: स्थानिक व्यवस्था निर्धारित करती है कि कक्षाएं कैसे ओवरलैप और हाइब्रिडाइज करती हैं, जो अंततः आणविक कक्षीय आरेख को प्रभावित करती है।
निष्कर्ष
समन्वय यौगिकों में आणविक कक्षीय सिद्धांत को समझना उनके रसायनशास्त्र और गुणों में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है। यह धातुओं और लिगैंड्स के बीच के जटिल इंटरैक्शन कैसे इलेक्ट्रॉनिक संरचना निर्धारित करते हैं, इसका विस्तृत चित्र प्रदान करता है। इस समझ को प्रायोगिक डेटा और क्रिस्टल फील्ड और लिगैंड फील्ड थ्योरी जैसे अन्य सिद्धांतों के साथ संयोजित करके, रसायनज्ञ समन्वय यौगिकों के भौतिक और रासायनिक व्यवहार की भविष्यवाणी कर सकते हैं, इस प्रकार विभिन्न अनुप्रयोगों में ऐसे यौगिकों के डिजाइन और उपयोग में सहायता कर सकते हैं।
टिप्पणियाँ