जमीनी अवस्था में, कार्बन परमाणु C (1s 2 2s 2 2p 2) में दो अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं, जिसके कारण केवल दो सामान्य इलेक्ट्रॉन जोड़े बन सकते हैं। हालाँकि, इसके अधिकांश यौगिकों में कार्बन टेट्रावैलेंट है। यह इस तथ्य के कारण है कि कार्बन परमाणु, थोड़ी मात्रा में ऊर्जा को अवशोषित करता है, एक उत्तेजित अवस्था में चला जाता है जिसमें इसमें 4 अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं, अर्थात। बनने में सक्षम चारसहसंयोजक बंधन और चार सामान्य इलेक्ट्रॉन युग्मों के निर्माण में भाग लेते हैं:
6 सी 1 एस 2 2 एस 2 2 पी 2 6 सी * 1 एस 2 2 एस 1 2 पी 3
| ↓ | |||||||||||||
| 1 | ↓ | पी | ↓ | पी | |||||||||
| एस | एस | ||||||||||||
उत्तेजना ऊर्जा की भरपाई रासायनिक बंधों के निर्माण से होती है, जो ऊर्जा की रिहाई के साथ होता है।
कार्बन परमाणुओं में इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स के तीन प्रकार के संकरण बनाने की क्षमता होती है ( एसपी 3, एसपी 2, एसपी) और उनके बीच कई (दोहरे और तिगुने) बंधनों का निर्माण (तालिका 7)।
तालिका 7
अणुओं के संकरण और ज्यामिति के प्रकार
सरल (एकल) एस - संचार कब किया जाता है एसपी 3-हाइब्रिडाइजेशन, जिसमें सभी चार हाइब्रिड ऑर्बिटल्स समतुल्य हैं और 109 के कोण पर एक दूसरे के बारे में 29 'के कोण पर एक स्थानिक अभिविन्यास है और एक नियमित टेट्राहेड्रॉन के कोने की ओर उन्मुख हैं।
चावल। 19. मीथेन अणु CH 4 का निर्माण
यदि कार्बन के संकर कक्षक गोलाकार के साथ अतिव्यापन करते हैं एस-हाइड्रोजन परमाणु की कक्षाएँ, तब सबसे सरल कार्बनिक यौगिक मीथेन CH 4 बनता है - एक संतृप्त हाइड्रोकार्बन (चित्र। 19)।
चावल। 20. मीथेन अणु में आबंधों की चतुष्फलकीय व्यवस्था
एक दूसरे के साथ और अन्य तत्वों के परमाणुओं के साथ कार्बन परमाणुओं के बंधनों का अध्ययन बहुत रुचि का है। ईथेन, एथिलीन और एसिटिलीन के अणुओं की संरचना पर विचार करें।
ईथेन अणु में सभी बंधों के बीच के कोण लगभग एक दूसरे के बराबर होते हैं (चित्र 21) और मीथेन अणु में सी-एच कोणों से भिन्न नहीं होते हैं।
चावल। 21. ईथेन अणु सी 2 एच 6
इसलिए, राज्य में कार्बन परमाणु हैं एसपी 3-संकरण।
कार्बन परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स का संकरण अधूरा हो सकता है, अर्थात इसमें दो शामिल हो सकते हैं एसपी 2संकरण) या एक ( एसपी-संकरण) तीन में से आर- ऑर्बिटल्स। इस मामले में, कार्बन परमाणुओं के बीच बनते हैं गुणकों(डबल या ट्रिपल) सम्बन्ध. कई बांड वाले हाइड्रोकार्बन को असंतृप्त या असंतृप्त कहा जाता है। एक दोहरा बंधन (सी = सी) बनता है जब एसपी 2- संकरण। इस मामले में, प्रत्येक कार्बन परमाणु में तीन में से एक होता है आर- ऑर्बिटल्स संकरण में शामिल नहीं हैं, जिसके परिणामस्वरूप तीन का निर्माण होता है एसपी 2- एक दूसरे के बारे में 120 के कोण पर एक ही विमान में स्थित हाइब्रिड ऑर्बिटल्स और गैर-हाइब्रिड 2 आर-ऑर्बिटल इस विमान के लंबवत है। दो कार्बन परमाणु एक दूसरे से जुड़े हुए हैं, हाइब्रिड ऑर्बिटल्स के ओवरलैप के कारण एक एस-बॉन्ड और ओवरलैप के कारण एक पी-बॉन्ड बनाते हैं आर-ऑर्बिटल्स। हाइड्रोजन परमाणुओं के 1s-ऑर्बिटल्स के साथ कार्बन के मुक्त हाइब्रिड ऑर्बिटल्स की परस्पर क्रिया से एथिलीन अणु C 2 H 4 (चित्र 22) का निर्माण होता है, जो असंतृप्त हाइड्रोकार्बन का सबसे सरल प्रतिनिधि है।
चावल। 22. एथिलीन अणु C 2 H 4 का निर्माण
पी-बॉन्ड के मामले में इलेक्ट्रॉनिक ऑर्बिटल्स का ओवरलैप कम होता है और बढ़े हुए इलेक्ट्रॉन घनत्व वाले क्षेत्र परमाणुओं के नाभिक से दूर होते हैं, इसलिए यह बॉन्ड एस-बॉन्ड से कम मजबूत होता है।
ट्रिपल बॉन्ड एक एस-बॉन्ड और दो पी-बॉन्ड से बनता है। इस मामले में, इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स एसपी-संकरण की स्थिति में हैं, जिसका निर्माण एक के कारण होता है एस- और एक आर- ऑर्बिटल्स (चित्र 23)।
चावल। 23. एसिटिलीन अणु C 2 H 2 का निर्माण
दो हाइब्रिड ऑर्बिटल्स एक दूसरे के सापेक्ष 180 डिग्री के कोण पर स्थित हैं, और शेष दो गैर-हाइब्रिड आर-ऑर्बिटल्स दो परस्पर लंबवत विमानों में स्थित हैं। एसिटिलीन C2H2 अणु में ट्रिपल बॉन्ड का निर्माण होता है।
बेंजीन अणु (C 6 H 6) के निर्माण के दौरान एक विशेष प्रकार का बंधन उत्पन्न होता है - सुगंधित हाइड्रोकार्बन का सबसे सरल प्रतिनिधि।
बेंजीन में एक चक्र (बेंजीन रिंग) में एक साथ जुड़े छह कार्बन परमाणु होते हैं, जबकि प्रत्येक कार्बन परमाणु एसपी 2 संकरण (चित्र 24) की स्थिति में होता है।
बेंजीन अणु में शामिल सभी कार्बन परमाणु एक ही तल में स्थित होते हैं। एसपी 2 संकरण की स्थिति में प्रत्येक कार्बन परमाणु में एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन के साथ एक और गैर-हाइब्रिड पी-ऑर्बिटल होता है, जो एक पी-बॉन्ड (चित्र 25) बनाता है।
ऐसे पी-ऑर्बिटल की धुरी बेंजीन अणु के तल के लंबवत होती है।
चावल। 24. एसपी 2 - बेंजीन अणु सी 6 एच 6 की कक्षा
चावल। 25. - बेंजीन अणु C 6 H 6 में बंध
सभी छह गैर-हाइब्रिड पी-ऑर्बिटल्स एक सामान्य बंधन आणविक पी-ऑर्बिटल बनाते हैं, और सभी छह इलेक्ट्रॉनों को एक पी-इलेक्ट्रॉन सेक्सेट में संयोजित किया जाता है।
ऐसे कक्षीय की सीमा सतह कार्बन एस-कंकाल के विमान के ऊपर और नीचे स्थित है। सर्कुलर ओवरलैपिंग के परिणामस्वरूप, चक्र के सभी कार्बन परमाणुओं को कवर करते हुए एक एकल डेलोकाइज्ड पी-सिस्टम उत्पन्न होता है। बेंजीन को योजनाबद्ध रूप से एक षट्भुज के रूप में दर्शाया गया है, जिसके अंदर एक रिंग है, जो इंगित करता है कि इलेक्ट्रॉनों और संबंधित बांडों का एक निरूपण है।
अकार्बनिक और कार्बनिक पदार्थों की विविधता
कार्बनिक रसायन रसायन है कार्बन यौगिक. अकार्बनिक कार्बन यौगिकों में शामिल हैं: कार्बन ऑक्साइड, कार्बोनिक एसिड, कार्बोनेट और बाइकार्बोनेट, कार्बाइड। कार्बन के अलावा अन्य कार्बनिक पदार्थ हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, फास्फोरस, सल्फर और अन्य तत्व होते हैं. कार्बन परमाणु लंबी असंबद्ध और शाखित श्रृंखलाएँ, वलय बना सकते हैं, अन्य तत्वों को जोड़ सकते हैं, इसलिए कार्बनिक यौगिकों की संख्या 20 मिलियन तक पहुँच गई है, जबकि 100 हज़ार से अधिक अकार्बनिक पदार्थ हैं।
कार्बनिक रसायन विज्ञान के विकास का आधार ए एम बटलरोव द्वारा कार्बनिक यौगिकों की संरचना का सिद्धांत है। कार्बनिक यौगिकों की संरचना का वर्णन करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका वैधता की अवधारणा की है, जो परमाणुओं की रासायनिक बंधन बनाने की क्षमता की विशेषता है और उनकी संख्या निर्धारित करती है। कार्बनिक यौगिकों में कार्बन हमेशा टेट्रावेलेंट. ए। एम। बटलरोव के सिद्धांत का मुख्य पद पदार्थ की रासायनिक संरचना, यानी रासायनिक बंधन पर स्थिति है। यह क्रम संरचनात्मक सूत्रों का उपयोग करके प्रदर्शित किया जाता है। बटलरोव का सिद्धांत इस विचार को बताता है कि हर पदार्थ में होता है निश्चित रासायनिक संरचनाऔर पदार्थों के गुण संरचना पर निर्भर करते हैं.
कार्बनिक यौगिकों ए। एम। बटलरोवा की रासायनिक संरचना का सिद्धांत
जिस तरह अकार्बनिक रसायन विज्ञान के लिए विकास का आधार डी। आई। मेंडेलीव के रासायनिक तत्वों की आवधिक कानून और आवधिक प्रणाली है, जैविक रसायन विज्ञान के लिए यह मौलिक हो गया है।
कार्बनिक यौगिकों ए। एम। बटलरोवा की रासायनिक संरचना का सिद्धांत बटलरोव के सिद्धांत का मुख्य अभिधारणा किसी पदार्थ की रासायनिक संरचना पर स्थिति है, जिसे क्रम के रूप में समझा जाता है, अणुओं में परमाणुओं के पारस्परिक संयोजन का क्रम, अर्थात। रासायनिक बंध.
रासायनिक संरचना- किसी अणु में रासायनिक तत्वों के परमाणुओं के संयोजन का क्रम उनकी संयोजकता के अनुसार।
यह क्रम संरचनात्मक सूत्रों का उपयोग करके प्रदर्शित किया जा सकता है, जिसमें परमाणुओं की वैलेंस डैश द्वारा इंगित की जाती हैं: एक डैश रासायनिक तत्व के एक परमाणु की वैलेंस की इकाई से मेल खाता है. उदाहरण के लिए, कार्बनिक पदार्थ मीथेन के लिए, जिसका आणविक सूत्र CH4 है, संरचनात्मक सूत्र इस तरह दिखता है:
ए। एम। बटलरोव के सिद्धांत के मुख्य प्रावधान:
कार्बनिक पदार्थों के अणुओं में परमाणु एक दूसरे से जुड़े होते हैं उनकी वैधता के अनुसार. कार्बनिक यौगिकों में कार्बन हमेशा टेट्रावेलेंट होता है, और इसके परमाणु विभिन्न श्रृंखलाओं का निर्माण करते हुए एक दूसरे के साथ संयोजन करने में सक्षम होते हैं।
पदार्थों के गुण न केवल उनकी गुणात्मक और मात्रात्मक संरचना से निर्धारित होते हैं, बल्कि एक अणु में परमाणुओं के कनेक्शन के क्रम से भी निर्धारित होते हैं, अर्थात। पदार्थ की रासायनिक संरचना.
कार्बनिक यौगिकों के गुण न केवल पदार्थ की संरचना और उसके अणु में परमाणुओं के कनेक्शन के क्रम पर निर्भर करते हैं, बल्कि इस पर भी निर्भर करते हैं। परमाणुओं का परस्पर प्रभावऔर परमाणुओं के समूह एक दूसरे के लिए।
कार्बनिक यौगिकों की संरचना का सिद्धांत एक गतिशील और विकासशील सिद्धांत है। रासायनिक बंधन की प्रकृति के बारे में ज्ञान के विकास के साथ, कार्बनिक पदार्थों के अणुओं की इलेक्ट्रॉनिक संरचना के प्रभाव के बारे में, उन्होंने अनुभवजन्य और संरचनात्मक, इलेक्ट्रॉनिक सूत्रों के अलावा उपयोग करना शुरू किया। ये सूत्र दिशा दिखाते हैं एक अणु में इलेक्ट्रॉन जोड़े की शिफ्ट.
क्वांटम रसायन विज्ञान और कार्बनिक यौगिकों की संरचना के रसायन विज्ञान ने रासायनिक बंधों (सीआईएस- और ट्रांस आइसोमेरिज्म) की स्थानिक दिशा के सिद्धांत की पुष्टि की, आइसोमर्स में पारस्परिक संक्रमण की ऊर्जा विशेषताओं का अध्ययन किया, जिससे परमाणुओं के पारस्परिक प्रभाव का न्याय करना संभव हो गया। विभिन्न पदार्थों के अणुओं ने समरूपता के प्रकार और रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दिशाओं और तंत्र की भविष्यवाणी करने के लिए आवश्यक शर्तें बनाईं।
कार्बनिक पदार्थों में कई गुण होते हैं।
सभी कार्बनिक पदार्थों की संरचना में कार्बन और हाइड्रोजन शामिल हैं, इसलिए जलने पर वे बनते हैं कार्बन डाइऑक्साइड और पानी.
·कार्बनिक पदार्थ निर्मित परिसरऔर एक विशाल आणविक भार (प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट) हो सकता है।
कार्बनिक पदार्थों को संरचना, संरचना और गुणों में समान पंक्तियों में व्यवस्थित किया जा सकता है सजातीय.
कार्बनिक पदार्थों के लिए, यह विशेषता है संवयविता.
समावयवता और कार्बनिक पदार्थों की समरूपता
कार्बनिक पदार्थों के गुण न केवल उनकी संरचना पर बल्कि इस पर भी निर्भर करते हैं अणु में परमाणुओं के कनेक्शन का क्रम.
संवयविता- यह विभिन्न पदार्थों के अस्तित्व की घटना है - समान गुणात्मक और मात्रात्मक संरचना वाले आइसोमर्स, यानी एक ही आणविक सूत्र के साथ।
समावयवता दो प्रकार की होती है: संरचनात्मक और स्थानिक(स्टीरियोसोमेरिज्म)। एक अणु में परमाणुओं के बंधन के क्रम में संरचनात्मक आइसोमर्स एक दूसरे से भिन्न होते हैं; स्टीरियोइसोमर्स - अंतरिक्ष में परमाणुओं की व्यवस्था उनके बीच बांड के समान क्रम के साथ होती है।
समावयवता के मुख्य प्रकार:
संरचनात्मक समरूपता - पदार्थ अणुओं में परमाणुओं के बंधन के क्रम में भिन्न होते हैं:
1) कार्बन कंकाल का समावयवता;
2) स्थिति संवयविता:
- एकाधिक बंधन;
- प्रतिनिधि;
- कार्यात्मक समूह;
3) होमोलॉजिकल सीरीज़ (इंटरक्लास) का समरूपता।
· स्थानिक संवयविता - पदार्थों के अणु परमाणुओं के संबंध के क्रम में नहीं, बल्कि अंतरिक्ष में उनकी स्थिति में भिन्न होते हैं: cis-, ट्रांस-संवयविता (ज्यामितीय)।
कार्बनिक पदार्थों का वर्गीकरण
यह ज्ञात है कि कार्बनिक पदार्थों के गुण उनकी संरचना और रासायनिक संरचना से निर्धारित होते हैं। इसलिए, यह आश्चर्य की बात नहीं है कि कार्बनिक यौगिकों का वर्गीकरण संरचना के सिद्धांत - ए एम बटलरोव के सिद्धांत पर आधारित है। कार्बनिक पदार्थों को उनके अणुओं में परमाणुओं के संयोजन की उपस्थिति और क्रम से वर्गीकृत करें। किसी कार्बनिक पदार्थ के अणु का सबसे टिकाऊ और सबसे कम परिवर्तनशील हिस्सा इसका है कंकाल - कार्बन परमाणुओं की एक श्रृंखला. इस श्रृंखला में कार्बन परमाणुओं के संयोजन के क्रम के आधार पर पदार्थों को विभाजित किया जाता है अचक्रीय, अणुओं में कार्बन परमाणुओं की बंद श्रृंखला नहीं है, और कार्बोसाइक्लिकअणुओं में ऐसी जंजीरों (चक्रों) से युक्त।
कार्बन और हाइड्रोजन परमाणुओं के अलावा, कार्बनिक पदार्थों के अणुओं में अन्य रासायनिक तत्वों के परमाणु भी हो सकते हैं। अणुओं में पदार्थ जिनमें ये तथाकथित विषम परमाणु एक बंद श्रृंखला में शामिल हैं, को हेट्रोसायक्लिक यौगिकों के रूप में वर्गीकृत किया गया है।
heteroatoms(ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, आदि) अणुओं और चक्रीय यौगिकों का हिस्सा हो सकते हैं, उनमें कार्यात्मक समूह बनाते हैं, उदाहरण के लिए,
हाइड्रॉकसिल
कार्बोनिल
,
कार्बाक्सिल
,
अमीनो समूह
.
कार्यात्मक समूह- परमाणुओं का एक समूह जो किसी पदार्थ के सबसे विशिष्ट रासायनिक गुणों को निर्धारित करता है और इसके यौगिकों के एक निश्चित वर्ग से संबंधित होता है।
कार्बनिक यौगिकों का नामकरण
कार्बनिक रसायन विज्ञान के विकास की शुरुआत में, खोजे गए यौगिकों को सौंपा गया था तुच्छ नाम, अक्सर उनके उत्पादन के इतिहास से जुड़ा होता है: एसिटिक एसिड (जो वाइन सिरका का आधार है), ब्यूटिरिक एसिड (मक्खन में बनता है), ग्लाइकोल (यानी "मीठा"), आदि। जैसे-जैसे नए खोजे गए पदार्थों की संख्या में वृद्धि हुई, उनकी संरचना के साथ संबद्ध नामों की आवश्यकता उत्पन्न हुई। इस तरह से तर्कसंगत नाम दिखाई दिए: मिथाइलमाइन, डायथाइलमाइन, एथिल अल्कोहल, मिथाइल एथिल कीटोन, जो सबसे सरल यौगिक के नाम पर आधारित हैं। अधिक जटिल यौगिकों के लिए तर्कसंगत नामकरण अनुपयुक्त है।
ए. एम. बटलरोव की संरचना के सिद्धांत ने संरचनात्मक तत्वों के अनुसार कार्बनिक यौगिकों के वर्गीकरण और नामकरण और एक अणु में कार्बन परमाणुओं की व्यवस्था के लिए आधार प्रदान किया। वर्तमान में, सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला नामकरण किसके द्वारा विकसित किया गया है इंटरनेशनल यूनियन ऑफ प्योर एंड एप्लाइड केमिस्ट्री (आईयूपीएसी)जिसे नामकरण कहते हैं आईयूपीएसी. IUPAC नियम नामों के निर्माण के लिए कई सिद्धांतों की सिफारिश करते हैं, उनमें से एक प्रतिस्थापन का सिद्धांत है। इसके आधार पर, एक प्रतिस्थापन नामकरण विकसित किया गया है, जो कि सबसे सार्वभौमिक है। यहाँ प्रतिस्थापन नामकरण के कुछ बुनियादी नियम दिए गए हैं और दो कार्यात्मक समूहों वाले एक विषम यौगिक के उदाहरण का उपयोग करके उनके आवेदन पर विचार करें - अमीनो एसिड ल्यूसीन:
1. यौगिकों का नाम मूल संरचना (एसाइक्लिक अणु की मुख्य श्रृंखला, एक कार्बोसाइक्लिक या हेट्रोसाइक्लिक सिस्टम) पर आधारित है। पैतृक संरचना का नाम नाम का आधार है, शब्द की जड़ है।
इस मामले में, मूल संरचना एकल बांड द्वारा जुड़े पांच कार्बन परमाणुओं की एक श्रृंखला है। इस प्रकार नाम का मूल भाग पेंटेन है।
2. विशेषता समूह और प्रतिस्थापन (संरचनात्मक तत्व) उपसर्ग और प्रत्यय द्वारा दर्शाए जाते हैं। विशेषता समूहों को वरिष्ठता के अनुसार विभाजित किया गया है। मुख्य समूहों की पूर्वता का क्रम:
वरिष्ठ विशेषता समूह की पहचान की जाती है, जिसे प्रत्यय में नामित किया गया है। अन्य सभी प्रतिस्थापियों को वर्णानुक्रम में उपसर्ग में नाम दिया गया है।
इस मामले में, वरिष्ठ विशेषता समूह कार्बोक्सिल है, अर्थात यह यौगिक कार्बोक्जिलिक एसिड के वर्ग से संबंधित है, इसलिए हम नाम के मूल भाग में -ओइक एसिड जोड़ते हैं। दूसरा सबसे वरिष्ठ समूह अमीनो समूह है, जिसे उपसर्ग एमिनो- द्वारा निरूपित किया जाता है। इसके अलावा, अणु में एक हाइड्रोकार्बन स्थानापन्न मिथाइल- होता है। इस प्रकार, नाम का आधार एमिनोमिथाइलपेंटानोइक एसिड है।
3. नाम में एक डबल और ट्रिपल बॉन्ड का पदनाम शामिल है, जो रूट के तुरंत बाद आता है।
विचाराधीन कंपाउंड में कई बांड नहीं होते हैं।
4. मूल संरचना के परमाणु क्रमांकित होते हैं। नंबरिंग कार्बन श्रृंखला के अंत से शुरू होती है, जो उच्चतम विशेषता समूह के करीब है:
चेन नंबरिंग कार्बन परमाणु से शुरू होती है जो कार्बोक्सिल समूह का हिस्सा है, इसे नंबर 1 सौंपा गया है। इस मामले में, अमीनो समूह कार्बन 2 पर और मिथाइल कार्बन 4 पर होगा।
इस प्रकार, IUPAC नामकरण नियमों के अनुसार प्राकृतिक अमीनो एसिड ल्यूसीन को 2-एमिनो-4-मिथाइलपेंटानोइक एसिड कहा जाता है।
हाइड्रोकार्बन। हाइड्रोकार्बन वर्गीकरण
हाइड्रोकार्बनऐसे यौगिक हैं जिनमें केवल हाइड्रोजन और कार्बन परमाणु होते हैं।
कार्बन श्रृंखला की संरचना के आधार पर कार्बनिक यौगिकों को खुली श्रृंखला वाले यौगिकों में विभाजित किया जाता है - अचक्रीय(एलिफैटिक) और चक्रीय- परमाणुओं की एक बंद श्रृंखला के साथ।
चक्रों को दो समूहों में बांटा गया है: कार्बोसाइक्लिक यौगिक(चक्र केवल कार्बन परमाणुओं द्वारा बनते हैं) और heterocyclic(चक्र में अन्य परमाणु भी शामिल हैं, जैसे ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, सल्फर)।
बदले में, कार्बोसाइक्लिक यौगिकों में यौगिकों की दो श्रृंखलाएँ शामिल हैं: ऐलीचक्रीयऔर खुशबूदार.
सुगंधित यौगिकों के आधार पर अणुओं की संरचना होती है पी-इलेक्ट्रॉनों की एक विशेष बंद प्रणाली के साथ प्लानर कार्बन युक्त चक्र, एक सामान्य π-प्रणाली (एक एकल π-इलेक्ट्रॉन बादल) का निर्माण करता है। एरोमैटिकिटी भी कई हेट्रोसायक्लिक यौगिकों की विशेषता है।
अन्य सभी कार्बोसाइक्लिक यौगिक एलिसिलिक श्रृंखला के हैं।
एसाइक्लिक (एलिफैटिक) और चक्रीय हाइड्रोकार्बन दोनों में कई (डबल या ट्रिपल) बॉन्ड हो सकते हैं। इन हाइड्रोकार्बन कहलाते हैं असीमित(असंतृप्त), सीमित (संतृप्त) के विपरीत, जिसमें केवल एकल बंधन होते हैं।
सीमा स्निग्ध हाइड्रोकार्बन कहलाते हैं हाइड्रोकार्बन, उनका सामान्य सूत्र C n H 2n+2 है, जहाँ n कार्बन परमाणुओं की संख्या है। उनका पुराना नाम आज अक्सर प्रयोग किया जाता है - पैराफिन:
असंतृप्त एलिफैटिक हाइड्रोकार्बन जिसमें एक दोहरा बंधन होता है, कहलाते हैं alkenes. उनका सामान्य सूत्र C n H 2n है:
दो दोहरे बंधन वाले असंतृप्त एलिफैटिक हाइड्रोकार्बन कहलाते हैं alkadienes. उनका सामान्य सूत्र C n H 2n-2 है:
एक त्रिबंध वाले असंतृप्त स्निग्ध हाइड्रोकार्बन कहलाते हैं alkynes. उनका सामान्य सूत्र C n H 2n - 2 है:
ऐलिसाइक्लिक हाइड्रोकार्बन को सीमित करें - cycloalkanes, उनका सामान्य सूत्र C n H 2n:
हाइड्रोकार्बन, सुगंधित, या का एक विशेष समूह Arènes(एक बंद सामान्य एन-इलेक्ट्रॉन प्रणाली के साथ), सामान्य सूत्र C n H 2n - 6 के साथ हाइड्रोकार्बन के उदाहरण से जाना जाता है:
इस प्रकार, यदि उनके अणुओं में एक या अधिक हाइड्रोजन परमाणुओं को अन्य परमाणुओं या परमाणुओं के समूह (हैलोजन, हाइड्रॉक्सिल समूह, अमीनो समूह, आदि) द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, तो हाइड्रोकार्बन डेरिवेटिव बनते हैं: हलोजन डेरिवेटिव, ऑक्सीजन युक्त, नाइट्रोजन युक्त और अन्य कार्बनिक यौगिक।
हाइड्रोकार्बन की सजातीय श्रृंखला
हाइड्रोकार्बन और उनके डेरिवेटिव समान कार्यात्मक समूह के साथ समरूप श्रृंखला बनाते हैं।
सजातीय श्रृंखलाएक ही वर्ग (होमोलॉग्स) से संबंधित कई यौगिकों को उनके सापेक्ष आणविक भार के आरोही क्रम में व्यवस्थित किया जाता है, संरचना और रासायनिक गुणों में समान होता है, जहां प्रत्येक सदस्य समरूप अंतर CH 2 से पिछले एक से भिन्न होता है। उदाहरण के लिए: सीएच 4 - मीथेन, सी 2 एच 6 - ईथेन, सी 3 एच 8 - प्रोपेन, सी 4 एच 10 - ब्यूटेन, आदि। होमोलॉग्स के रासायनिक गुणों की समानता कार्बनिक यौगिकों के अध्ययन को बहुत सरल करती है।
हाइड्रोकार्बन के आइसोमर्स
वे परमाणु या परमाणुओं के समूह जो किसी दिए गए वर्ग के पदार्थों के सबसे विशिष्ट गुणों को निर्धारित करते हैं, कहलाते हैं कार्यात्मक समूह.
हाइड्रोकार्बन के हलोजन डेरिवेटिव को हैलोजन परमाणुओं द्वारा एक या अधिक हाइड्रोजन परमाणुओं के हाइड्रोकार्बन में प्रतिस्थापन के उत्पाद के रूप में माना जा सकता है। इसके अनुसार, मोनो-, डि-, ट्राई- (सामान्य स्थिति में, पॉली-) को सीमित और सीमित किया जा सकता है। हलोजन डेरिवेटिव.
संतृप्त हाइड्रोकार्बन के मोनोहैलोजन डेरिवेटिव का सामान्य सूत्र:
और रचना सूत्र द्वारा व्यक्त की जाती है
जहाँ R संतृप्त हाइड्रोकार्बन (एल्केन), हाइड्रोकार्बन रेडिकल का शेष है (इस पदनाम का उपयोग तब किया जाता है जब कार्बनिक पदार्थों के अन्य वर्गों पर विचार किया जाता है), Г एक हलोजन परमाणु (F, Cl, Br, I) है।
उदाहरण के लिए:
यहाँ डाइहैलोजन व्युत्पन्न का एक उदाहरण दिया गया है:
को ऑक्सीजन युक्त कार्बनिक पदार्थअल्कोहल, फिनोल, एल्डिहाइड, केटोन्स, कार्बोक्जिलिक एसिड, ईथर और एस्टर शामिल हैं। अल्कोहल हाइड्रोकार्बन के डेरिवेटिव हैं जिसमें एक या एक से अधिक हाइड्रोजन परमाणुओं को हाइड्रॉक्सिल समूहों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।
अल्कोहल को मोनोहाइड्रिक कहा जाता है यदि उनके पास एक हाइड्रॉक्सिल समूह होता है, और यदि वे अल्केन्स के डेरिवेटिव होते हैं तो सीमित होते हैं।
सीमा के लिए सामान्य सूत्र मोनोहाइड्रिक अल्कोहल:
और उनकी रचना सामान्य सूत्र द्वारा व्यक्त की जाती है:
उदाहरण के लिए:
ज्ञात उदाहरण पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल, यानी कई हाइड्रॉक्सिल समूह वाले:
फिनोल- सुगंधित हाइड्रोकार्बन (बेंजीन श्रृंखला) के डेरिवेटिव, जिसमें बेंजीन रिंग में एक या एक से अधिक हाइड्रोजन परमाणुओं को हाइड्रॉक्सिल समूहों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।
सूत्र C 6 H 5 OH या के साथ सबसे सरल प्रतिनिधि
फिनोल कहा जाता है।
एल्डिहाइड और कीटोन्स- परमाणुओं के कार्बोनिल समूह वाले हाइड्रोकार्बन के डेरिवेटिव
(कार्बोनिल)।
अणुओं में एल्डीहाइडकार्बोनिल का एक बंधन हाइड्रोजन परमाणु के साथ संबंध में जाता है, दूसरा - हाइड्रोकार्बन मूलक के साथ। एल्डिहाइड का सामान्य सूत्र:
उदाहरण के लिए:
कब कीटोन्सकार्बोनिल समूह दो (आमतौर पर अलग-अलग) रेडिकल्स से जुड़ा होता है, कीटोन्स का सामान्य सूत्र है:
उदाहरण के लिए:
एल्डिहाइड और कीटोन्स को सीमित करने की संरचना सूत्र C 2n H 2n O द्वारा व्यक्त की गई है।
कार्बोक्जिलिक एसिड- कार्बोक्सिल समूहों वाले हाइड्रोकार्बन के डेरिवेटिव
(या -COOH)।
यदि एसिड अणु में एक कार्बोक्सिल समूह है, तो कार्बोक्जिलिक एसिड मोनोबेसिक है। संतृप्त मोनोबैसिक एसिड का सामान्य सूत्र:
उनकी रचना सूत्र C n H 2n O 2 द्वारा व्यक्त की जाती है।
उदाहरण के लिए:
ईथरकार्बनिक पदार्थ होते हैं जिनमें ऑक्सीजन परमाणु द्वारा जुड़े दो हाइड्रोकार्बन मूलक होते हैं: R-O-R या R 1 -O-R 2 ।
रेडिकल समान या भिन्न हो सकते हैं। ईथर का संघटन सूत्र C n H 2n+2 O द्वारा व्यक्त किया जाता है।
उदाहरण के लिए:
एस्टर- हाइड्रोकार्बन रेडिकल के साथ कार्बोक्जिलिक एसिड में कार्बोक्सिल समूह के हाइड्रोजन परमाणु को बदलने से बनने वाले यौगिक।
एस्टर का सामान्य सूत्र:
उदाहरण के लिए:
नाइट्रो यौगिक- हाइड्रोकार्बन के डेरिवेटिव जिसमें एक या एक से अधिक हाइड्रोजन परमाणुओं को नाइट्रो समूह -NO2 द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।
मोनोनिट्रो यौगिकों को सीमित करने का सामान्य सूत्र:
और रचना सामान्य सूत्र C n H 2n+1 NO 2 द्वारा व्यक्त की जाती है।
उदाहरण के लिए:
एरेने नाइट्रो डेरिवेटिव:
अमीन्स- यौगिक जिन्हें अमोनिया (एनएच 3) के डेरिवेटिव के रूप में माना जाता है, जिसमें हाइड्रोजन परमाणुओं को हाइड्रोकार्बन रेडिकल्स द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। रेडिकल की प्रकृति के आधार पर, एमाइन स्निग्ध हो सकते हैं, उदाहरण के लिए:
और खुशबूदार, उदाहरण के लिए:
रेडिकल्स द्वारा प्रतिस्थापित हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या के आधार पर, ये हैं:
प्राथमिक अमाइनसामान्य सूत्र के साथ:
माध्यमिक- सामान्य सूत्र के साथ:
तृतीयक- सामान्य सूत्र के साथ:
किसी विशेष मामले में, द्वितीयक और तृतीयक ऐमीनों में समान मूलक हो सकते हैं।
प्राथमिक अमाइन को हाइड्रोकार्बन (अल्केन्स) के डेरिवेटिव के रूप में भी माना जा सकता है, जिसमें एक हाइड्रोजन परमाणु को एमिनो समूह -एनएच 2 द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। प्राथमिक अमीन को सीमित करने की संरचना सूत्र C n H 2n + 3 N द्वारा व्यक्त की गई है।
उदाहरण के लिए:
अमीनो एसिड में हाइड्रोकार्बन रेडिकल से जुड़े दो कार्यात्मक समूह होते हैं: अमीनो समूह -NH 2 और कार्बोक्सिल -COOH।
α-अमीनो एसिड का सामान्य सूत्र (वे जीवित जीवों को बनाने वाले प्रोटीन के निर्माण के लिए सबसे महत्वपूर्ण हैं):
एक अमीनो समूह और एक कार्बोक्सिल युक्त अमीनो एसिड को सीमित करने की संरचना सूत्र C n H 2n + 1 NO 2 द्वारा व्यक्त की जाती है।
उदाहरण के लिए:
अन्य महत्वपूर्ण कार्बनिक यौगिकों को जाना जाता है जिनमें कई अलग या समान कार्यात्मक समूह होते हैं, बेंजीन के छल्ले से जुड़ी लंबी रैखिक श्रृंखलाएं। ऐसे मामलों में, एक पदार्थ किसी विशेष वर्ग से संबंधित है या नहीं, इसकी एक सख्त परिभाषा असंभव है। इन यौगिकों को अक्सर पदार्थों के विशिष्ट समूहों में पृथक किया जाता है: कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, एंटीबायोटिक्स, अल्कलॉइड आदि।
वर्तमान में, ऐसे कई यौगिक भी हैं जिन्हें कार्बनिक और अकार्बनिक दोनों के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। x को कार्बनिक तत्व यौगिक कहते हैं। उनमें से कुछ को हाइड्रोकार्बन के डेरिवेटिव के रूप में माना जा सकता है।
उदाहरण के लिए:
ऐसे यौगिक हैं जिनमें पदार्थों की संरचना को व्यक्त करने वाले समान आणविक सूत्र हैं।
समरूपता की घटना में यह तथ्य शामिल है कि विभिन्न गुणों वाले कई पदार्थ हो सकते हैं जिनमें अणुओं की समान संरचना होती है, लेकिन विभिन्न संरचनाएं होती हैं। इन पदार्थों को आइसोमर्स कहा जाता है।
हमारे मामले में, ये इंटरक्लास आइसोमर्स हैं: साइक्लोअल्केन्स और एल्केन्स, अल्कडाइन्स और एल्केनीज़, संतृप्त मोनोहाइड्रिक अल्कोहल और ईथर, एल्डिहाइड और केटोन्स, संतृप्त मोनोबैसिक कार्बोक्जिलिक एसिड और एस्टर।
संरचनात्मक समरूपता
निम्नलिखित किस्में हैं संरचनात्मक समरूपता: कार्बन कंकाल संवयविता, स्थिति समावयवता, कार्बनिक यौगिकों के विभिन्न वर्गों के समावयवता (अंतरवर्ग समावयवता)।
कार्बन कंकाल की समावयवता का कारण है कार्बन परमाणुओं के बीच विभिन्न बंधन क्रमजो अणु का कंकाल बनाती है। जैसा कि पहले ही दिखाया गया है, आणविक सूत्र C4H10 दो हाइड्रोकार्बन से मेल खाता है: n-ब्यूटेन और आइसोब्यूटेन। हाइड्रोकार्बन सी 5 एच 12 के लिए, तीन आइसोमर्स संभव हैं: पेंटेन, आइसोपेंटेन और नियोपेंटेन।
एक अणु में कार्बन परमाणुओं की संख्या में वृद्धि के साथ, आइसोमर्स की संख्या तेजी से बढ़ती है। हाइड्रोकार्बन C 10 H 22 के लिए उनमें से पहले से ही 75 हैं, और हाइड्रोकार्बन C 20 H 44 - 366 319 के लिए।
स्थिति समावयवता अणु के एक ही कार्बन कंकाल के साथ कई बंधन, स्थानापन्न, कार्यात्मक समूह की अलग-अलग स्थिति के कारण होती है:
कार्बनिक यौगिकों (इंटरक्लास आइसोमेरिज्म) के विभिन्न वर्गों का समरूपता उन पदार्थों के अणुओं में भिन्न स्थिति और परमाणुओं के संयोजन के कारण होता है जिनके समान आणविक सूत्र होते हैं, लेकिन विभिन्न वर्गों से संबंधित होते हैं। तो, आणविक सूत्र सी 6 एच 12 असंतृप्त हाइड्रोकार्बन हेक्सेन -1 और चक्रीय हाइड्रोकार्बन साइक्लोहेक्सेन से मेल खाता है।
आइसोमर्स अल्केन्स से संबंधित एक हाइड्रोकार्बन हैं - ब्यूटेन -1 और ब्यूटाडाइन -1,3 श्रृंखला में दो डबल बॉन्ड वाले हाइड्रोकार्बन:
डायथाइल ईथर और ब्यूटाइल अल्कोहल का एक ही आणविक सूत्र C 4 H 10 O है:
आणविक सूत्र C 2 H 5 NO 2 के अनुरूप संरचनात्मक आइसोमर्स अमीनोएसेटिक एसिड और नाइट्रोइथेन हैं:
इस प्रकार के आइसोमर्स में विभिन्न कार्यात्मक समूह होते हैं और पदार्थों के विभिन्न वर्गों से संबंधित होते हैं। इसलिए, वे कार्बन कंकाल आइसोमर्स या स्थिति आइसोमर्स की तुलना में भौतिक और रासायनिक गुणों में बहुत भिन्न हैं।
स्थानिक समावयवता
स्थानिक समावयवतादो प्रकारों में विभाजित: ज्यामितीय और ऑप्टिकल।
ज्यामितीय समावयवता यौगिकों की विशेषता है, जिसमें दोहरे बंधन और चक्रीय यौगिक होते हैं. चूँकि एक दोहरे बंधन या एक चक्र में परमाणुओं का मुक्त घुमाव असंभव है, प्रतिस्थापी या तो दोहरे बंधन या चक्र (सीआईएस स्थिति) के तल के एक तरफ या विपरीत पक्षों (प्रत्यावर्तन) पर स्थित हो सकते हैं। पदनाम सीआईएस- और ट्रांस- आमतौर पर समान पदार्थों की एक जोड़ी को संदर्भित करते हैं।
ज्यामितीय आइसोमर्स भौतिक और रासायनिक गुणों में अंतर.
ऑप्टिकल समरूपता होती है यदि अणु दर्पण में अपनी छवि के साथ असंगत है. यह तब संभव है जब अणु में कार्बन परमाणु के चार अलग-अलग स्थानापन्न हों। इस परमाणु को असममित कहा जाता है। ऐसे अणु का एक उदाहरण α-aminopropionic acid (α-alanine) CH3 CH(NH2)OH अणु है।
Α-alanine अणु किसी भी गति के तहत अपनी दर्पण छवि के साथ मेल नहीं खा सकता है। इस तरह के स्थानिक आइसोमर्स को दर्पण, ऑप्टिकल एंटीपोड या एनेंटिओमर कहा जाता है। ऐसे आइसोमर्स के सभी भौतिक और लगभग सभी रासायनिक गुण समान हैं।
शरीर में होने वाली कई प्रतिक्रियाओं पर विचार करते समय ऑप्टिकल समरूपता का अध्ययन आवश्यक है। इनमें से अधिकांश प्रतिक्रियाएं एंजाइम - जैविक उत्प्रेरक की क्रिया के तहत होती हैं। इन पदार्थों के अणुओं को यौगिकों के अणुओं से संपर्क करना चाहिए, जिस पर वे एक ताला की कुंजी के रूप में कार्य करते हैं, इसलिए, इन प्रतिक्रियाओं के पाठ्यक्रम के लिए स्थानिक संरचना, आणविक क्षेत्रों की सापेक्ष स्थिति और अन्य स्थानिक कारकों का बहुत महत्व है। . ऐसी प्रतिक्रियाओं को स्टीरियोसेलेक्टिव कहा जाता है।
अधिकांश प्राकृतिक यौगिक अलग-अलग एनेंटिओमर होते हैं, और उनकी जैविक क्रिया (स्वाद और गंध से लेकर औषधीय क्रिया तक) प्रयोगशाला में प्राप्त उनके ऑप्टिकल एंटीपोड के गुणों से काफी भिन्न होती है। जैविक गतिविधि में इस तरह के अंतर का बहुत महत्व है, क्योंकि यह सभी जीवित जीवों की सबसे महत्वपूर्ण संपत्ति - चयापचय को रेखांकित करता है।
संवयविता कार्बन परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना
कार्बन, जो कार्बनिक यौगिकों का हिस्सा है, निरंतर संयोजकता प्रदर्शित करता है। कार्बन परमाणु के अंतिम ऊर्जा स्तर में होता है 4 इलेक्ट्रॉन, जिनमें से दो 2s ऑर्बिटल पर कब्जा कर लेते हैं, जिसका एक गोलाकार आकार होता है, और दो इलेक्ट्रॉन 2p ऑर्बिटल्स पर कब्जा कर लेते हैं, जिनका डंबल आकार होता है। उत्तेजित होने पर, 2s कक्षक से एक इलेक्ट्रॉन रिक्त 2p कक्षकों में से एक में जा सकता है। इस संक्रमण के लिए कुछ ऊर्जा लागत (403 kJ/mol) की आवश्यकता होती है। परिणामस्वरूप, उत्तेजित कार्बन परमाणु में 4 अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं और इसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास सूत्र 2s 1 2p 3 द्वारा व्यक्त किया जाता है। इस प्रकार, मीथेन हाइड्रोकार्बन (CH 4) के मामले में, कार्बन परमाणु s के साथ 4 बंधन बनाता है -हाइड्रोजन परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन। इस मामले में, s-s प्रकार का 1 बंधन (कार्बन परमाणु के s-इलेक्ट्रॉन और हाइड्रोजन परमाणु के s-इलेक्ट्रॉन के बीच) और 3 p-s बंधन (कार्बन परमाणु के 3 p-इलेक्ट्रॉनों और कार्बन परमाणु के 3 s-इलेक्ट्रॉनों के बीच) 3 हाइड्रोजन परमाणु) बनने चाहिए थे। इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि कार्बन परमाणु द्वारा बनाए गए चार सहसंयोजक बंधन समतुल्य नहीं हैं। हालांकि, रसायन विज्ञान का व्यावहारिक अनुभव इंगित करता है कि मीथेन अणु में सभी 4 बांड बिल्कुल समान हैं, और मीथेन अणु में 109.5 0 के वैलेंस कोणों के साथ एक टेट्राहेड्रल संरचना है, जो कि बॉन्ड के बराबर नहीं होने पर मामला नहीं हो सकता है। आखिरकार, पी-इलेक्ट्रॉनों के केवल ऑर्बिटल्स अंतरिक्ष में परस्पर लंबवत अक्षों x, y, z के साथ उन्मुख होते हैं, और एक s-इलेक्ट्रॉन के ऑर्बिटल का एक गोलाकार आकार होता है, इसलिए इस इलेक्ट्रॉन के साथ एक बंधन के गठन की दिशा होगी मनमाना। संकरण का सिद्धांत इस विरोधाभास की व्याख्या करने में सक्षम था। एल। पोलिंग ने सुझाव दिया कि किसी भी अणु में एक दूसरे से पृथक बंधन नहीं होते हैं। जब बॉन्ड बनते हैं, तो सभी वैलेंस इलेक्ट्रॉनों के ऑर्बिटल्स ओवरलैप होते हैं। कई प्रकार ज्ञात हैं इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स का संकरण. यह माना जाता है कि मीथेन और अन्य अल्केन्स के अणु में 4 इलेक्ट्रॉन संकरण में प्रवेश करते हैं।
कार्बन परमाणु ऑर्बिटल्स का संकरण
ऑर्बिटल्स का संकरण- यह सहसंयोजक बंधन के निर्माण के दौरान कुछ इलेक्ट्रॉनों के आकार और ऊर्जा में परिवर्तन है, जिससे ऑर्बिटल्स का अधिक कुशल ओवरलैप होता है और बांड की ताकत में वृद्धि होती है। कक्षीय संकरण हमेशा तब होता है जब विभिन्न प्रकार के कक्षकों से संबंधित इलेक्ट्रॉन बंधों के निर्माण में भाग लेते हैं।
1. एसपी 3 -संकरण(कार्बन की पहली वैलेंस अवस्था)। एसपी 3 संकरण के साथ, 3 पी-ऑर्बिटल्स और एक उत्साहित कार्बन परमाणु के एक एस-ऑर्बिटल इस तरह से बातचीत करते हैं कि ऑर्बिटल्स प्राप्त होते हैं जो ऊर्जा में बिल्कुल समान होते हैं और अंतरिक्ष में सममित रूप से स्थित होते हैं। इस रूपांतरण को इस प्रकार लिखा जा सकता है:
संकरण के दौरान, कक्षकों की कुल संख्या में परिवर्तन नहीं होता है, बल्कि केवल उनकी ऊर्जा और आकार में परिवर्तन होता है। यह दिखाया गया है कि ऑर्बिटल्स का एसपी 3 संकरण एक त्रि-आयामी आकृति-आठ जैसा दिखता है, जिनमें से एक ब्लेड दूसरे की तुलना में बहुत बड़ा है। चार संकर कक्षाएँ केंद्र से एक नियमित चतुष्फलक के शीर्ष तक 109.5 0 के कोण पर फैली हुई हैं। हाइब्रिड इलेक्ट्रॉनों (उदाहरण के लिए, एसपी 3 बॉन्ड) द्वारा बनाए गए बॉन्ड अनहाइब्रिडाइज्ड पी-इलेक्ट्रॉनों (उदाहरण के लिए, एसपी बॉन्ड) द्वारा बनाए गए बॉन्ड से अधिक मजबूत होते हैं। क्योंकि हाइब्रिड एसपी 3 ऑर्बिटल, अनहाइब्रिडाइज्ड पी ऑर्बिटल की तुलना में इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल ओवरलैप का एक बड़ा क्षेत्र प्रदान करता है। जिन अणुओं में sp3 संकरण किया जाता है उनमें चतुष्फलकीय संरचना होती है। मीथेन के अलावा, इनमें मीथेन होमोलॉग्स, अमोनिया जैसे अकार्बनिक अणु शामिल हैं। आंकड़े एक संकरित कक्षीय और एक टेट्राहेड्रल मीथेन अणु दिखाते हैं।
कार्बन और हाइड्रोजन परमाणुओं के बीच मीथेन में उत्पन्न होने वाले रासायनिक बंधन σ-बॉन्ड (sp3 -s-बॉन्ड) के प्रकार के होते हैं। सामान्यतया, किसी भी सिग्मा बांड की विशेषता इस तथ्य से होती है कि दो परस्पर जुड़े परमाणुओं का इलेक्ट्रॉन घनत्व परमाणुओं के केंद्रों (नाभिक) को जोड़ने वाली रेखा के साथ ओवरलैप होता है। σ-बॉन्ड परमाणु ऑर्बिटल्स के ओवरलैप की अधिकतम संभव डिग्री के अनुरूप हैं, इसलिए वे काफी मजबूत हैं।
2. एसपी 2 -संकरण(कार्बन की दूसरी वैलेंस अवस्था)। एक 2s और दो 2p कक्षकों के अतिव्यापन के परिणामस्वरूप होता है। परिणामी एसपी 2 हाइब्रिड ऑर्बिटल्स एक ही विमान में एक दूसरे से 120 0 के कोण पर स्थित हैं, और अनहाइब्रिडाइज्ड पी ऑर्बिटल इसके लंबवत है। ऑर्बिटल्स की कुल संख्या नहीं बदलती - उनमें से चार हैं।
एसपी 2 संकरण अवस्था कार्बोनिल और कार्बोक्सिल समूहों में एल्केन अणुओं में होती है, अर्थात दोहरे बंधन वाले यौगिकों में। तो, एथिलीन अणु में, कार्बन परमाणु के संकरित इलेक्ट्रॉन 3 σ-बांड (कार्बन परमाणु और हाइड्रोजन परमाणुओं के बीच दो sp 2 -s प्रकार के बंधन और कार्बन परमाणुओं के बीच एक sp 2 -sp 2 प्रकार के बंधन) बनाते हैं। एक कार्बन परमाणु का शेष असंकरणित p-इलेक्ट्रॉन दूसरे कार्बन परमाणु के असंकरणित p-इलेक्ट्रॉन के साथ एक π-बॉन्ड बनाता है। π बांड की एक विशेषता यह है कि इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स का ओवरलैप दो परमाणुओं को जोड़ने वाली रेखा से परे जाता है। ऑर्बिटल ओवरलैप दोनों कार्बन परमाणुओं को जोड़ने वाले σ-बांड के ऊपर और नीचे जाता है। इस प्रकार, एक दोहरा बंधन σ- और π-बंधों का एक संयोजन है। पहले दो आंकड़े बताते हैं कि एथिलीन अणु में एथिलीन अणु बनाने वाले परमाणुओं के बीच बंधन कोण 120 0 (अंतरिक्ष में तीन एसपी 2 हाइब्रिड ऑर्बिटल्स के उन्मुखीकरण के अनुरूप) हैं। आंकड़े π बंधन के गठन को दर्शाते हैं।
चूँकि π-बॉन्ड में अनहाइब्रिडाइज्ड पी-ऑर्बिटल्स के ओवरलैप का क्षेत्र σ-बॉन्ड में ऑर्बिटल्स के ओवरलैपिंग के क्षेत्र से कम है, π-बॉन्ड σ-बॉन्ड की तुलना में कम मजबूत है और अधिक आसानी से टूट जाता है रासायनिक प्रतिक्रिएं।
3. सपा संकरण(कार्बन की तीसरी वैलेंस अवस्था)। एसपी-संकरण की स्थिति में, कार्बन परमाणु में दो एसपी-हाइब्रिड ऑर्बिटल्स एक दूसरे से 180 0 के कोण पर रैखिक रूप से स्थित होते हैं और दो परस्पर लंबवत विमानों में स्थित दो अनहाइब्रिडाइज्ड पी-ऑर्बिटल्स होते हैं। एसपी संकरण एल्काइन्स और नाइट्राइल की विशेषता है; ट्रिपल बॉन्ड वाले यौगिकों के लिए।
तो, एक एसिटिलीन अणु में, परमाणुओं के बीच बंधन कोण 180 o होते हैं। एक कार्बन परमाणु के संकरित इलेक्ट्रॉन 2 σ-बांड (एक कार्बन परमाणु और एक हाइड्रोजन परमाणु के बीच एक sp-s बंध और कार्बन परमाणुओं के बीच दूसरा sp-sp प्रकार का बंध बनाते हैं। एक कार्बन परमाणु के दो असंकरणित p-इलेक्ट्रॉन दो π- बनाते हैं। दूसरे के अनहाइब्रिडाइज्ड पी इलेक्ट्रॉनों के साथ बॉन्ड। पी-इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स का ओवरलैप न केवल σ-बॉन्ड के ऊपर और नीचे जाता है, बल्कि आगे और पीछे भी होता है, और कुल पी-इलेक्ट्रॉन बादल का एक बेलनाकार आकार होता है। इस प्रकार, एक ट्रिपल बॉन्ड एक σ-बॉन्ड और दो π-बॉन्ड का संयोजन है। एसिटिलीन अणु में कम मजबूत दो π-बॉन्ड की उपस्थिति इस पदार्थ की ट्रिपल बॉन्ड के टूटने के साथ अतिरिक्त प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करने की क्षमता सुनिश्चित करती है।
परीक्षण पास करने के लिए संदर्भ सामग्री:
मेंडेलीव तालिका
घुलनशीलता तालिका
169375 0
प्रत्येक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की एक निश्चित संख्या होती है।
रासायनिक प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करते हुए, परमाणु इलेक्ट्रॉनों का दान, अधिग्रहण या सामाजिककरण करते हैं, सबसे स्थिर इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन तक पहुंचते हैं। सबसे कम ऊर्जा वाला विन्यास सबसे अधिक स्थिर होता है (जैसा कि नोबल गैस परमाणुओं में होता है)। इस पैटर्न को "ऑक्टेट नियम" (चित्र 1) कहा जाता है।
चावल। 1.
यह नियम सभी पर लागू होता है कनेक्शन प्रकार. परमाणुओं के बीच इलेक्ट्रॉनिक बंधन उन्हें सरलतम क्रिस्टल से लेकर जटिल जैव-अणुओं तक स्थिर संरचनाएं बनाने की अनुमति देते हैं जो अंततः जीवित प्रणालियों का निर्माण करते हैं। वे अपने निरंतर चयापचय में क्रिस्टल से भिन्न होते हैं। हालांकि, कई रासायनिक प्रतिक्रियाएं तंत्र के अनुसार आगे बढ़ती हैं इलेक्ट्रॉनिक हस्तांतरण, जो शरीर में ऊर्जा प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
एक रासायनिक बंधन एक बल है जो दो या दो से अधिक परमाणुओं, आयनों, अणुओं या उनके किसी भी संयोजन को एक साथ रखता है।.
रासायनिक बंधन की प्रकृति सार्वभौमिक है: यह नकारात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉनों और धनात्मक रूप से आवेशित नाभिक के बीच आकर्षण का एक इलेक्ट्रोस्टैटिक बल है, जो परमाणुओं के बाहरी आवरण में इलेक्ट्रॉनों के विन्यास द्वारा निर्धारित होता है। किसी परमाणु की रासायनिक बंध बनाने की क्षमता कहलाती है वैलेंस, या ऑक्सीकरण अवस्था. इसकी अवधारणा अणु की संयोजन क्षमता- इलेक्ट्रॉन जो रासायनिक बंधन बनाते हैं, जो कि सबसे उच्च-ऊर्जा कक्षा में स्थित होते हैं। तदनुसार, इन कक्षकों वाले परमाणु के बाहरी आवरण को कहा जाता है रासायनिक संयोजन शेल. वर्तमान में, यह एक रासायनिक बंधन की उपस्थिति को इंगित करने के लिए पर्याप्त नहीं है, लेकिन इसके प्रकार को स्पष्ट करना आवश्यक है: आयनिक, सहसंयोजक, द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय, धात्विक।
कनेक्शन का पहला प्रकार हैईओण का कनेक्शन
लुईस और कोसल के संयोजकता के इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत के अनुसार, परमाणु दो तरह से एक स्थिर इलेक्ट्रॉनिक विन्यास प्राप्त कर सकते हैं: पहला, इलेक्ट्रॉनों को खो कर, फैटायनों, दूसरी बात, उन्हें प्राप्त करना, में बदलना आयनों. इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण के परिणामस्वरूप, विपरीत चिन्ह के आवेश वाले आयनों के बीच आकर्षण के इलेक्ट्रोस्टैटिक बल के कारण, एक रासायनिक बंधन बनता है, जिसे कोसेल कहा जाता है " इलेक्ट्रोवेलेंट(अब कहा जाता है ईओण का).
इस मामले में, आयन और धनायन एक भरे हुए बाहरी इलेक्ट्रॉन खोल के साथ एक स्थिर इलेक्ट्रॉनिक विन्यास बनाते हैं। विशिष्ट आयनिक बंधन आवधिक प्रणाली के टी और द्वितीय समूहों के समूहों और समूह VI और VII (16 और 17 उपसमूह - क्रमशः) के गैर-धात्विक तत्वों के आयनों से बनते हैं। काल्कोजनऔर हैलोजन). आयनिक यौगिकों में बंधन असंतृप्त और गैर-दिशात्मक होते हैं, इसलिए वे अन्य आयनों के साथ इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन की संभावना को बनाए रखते हैं। अंजीर पर। 2 और 3 कोसेल इलेक्ट्रॉन ट्रांसफर मॉडल के अनुरूप आयनिक बांड के उदाहरण दिखाते हैं।
चावल। 2.
चावल। 3.सोडियम क्लोराइड (NaCl) अणु में आयनिक बंधन
यहाँ कुछ गुणों को याद करना उचित है जो प्रकृति में पदार्थों के व्यवहार की व्याख्या करते हैं, विशेष रूप से, की अवधारणा पर विचार करने के लिए अम्लऔर मैदान.
इन सभी पदार्थों के जलीय विलयन इलेक्ट्रोलाइट्स होते हैं। ये अलग-अलग तरह से रंग बदलते हैं। संकेतक. संकेतकों की कार्रवाई का तंत्र F.V द्वारा खोजा गया था। ओस्टवाल्ड। उन्होंने दिखाया कि संकेतक कमजोर अम्ल या क्षार हैं, जिनका रंग असम्बद्ध और पृथक्कृत अवस्थाओं में भिन्न होता है।
क्षार अम्लों को उदासीन कर सकते हैं। सभी क्षार पानी में घुलनशील नहीं होते हैं (उदाहरण के लिए, कुछ कार्बनिक यौगिक जिनमें -OH समूह नहीं होते हैं, अघुलनशील होते हैं, विशेष रूप से, ट्राईथाइलैमाइन N (C2H5) 3); घुलनशील क्षार कहलाते हैं क्षार.
अम्लों के जलीय विलयन अभिलाक्षणिक अभिक्रियाओं में प्रवेश करते हैं:
क) धातु आक्साइड के साथ - नमक और पानी के गठन के साथ;
बी) धातुओं के साथ - नमक और हाइड्रोजन के गठन के साथ;
ग) कार्बोनेट के साथ - नमक के निर्माण के साथ, सीओ 2 और एच 2 हे.
एसिड और बेस के गुण कई सिद्धांतों द्वारा वर्णित हैं। एसए के सिद्धांत के अनुसार। अरहेनियस, एक अम्ल एक पदार्थ है जो आयन बनाने के लिए वियोजित होता है एच+, जबकि आधार आयन बनाता है वह-। यह सिद्धांत उन कार्बनिक आधारों के अस्तित्व को ध्यान में नहीं रखता है जिनमें हाइड्रॉक्सिल समूह नहीं होते हैं।
लाइन के साथ में प्रोटॉनब्रोंस्टेड और लोरी का सिद्धांत, एक एसिड एक पदार्थ है जिसमें अणु या आयन होते हैं जो प्रोटॉन दान करते हैं ( दाताओंप्रोटॉन), और आधार एक पदार्थ है जिसमें अणु या आयन होते हैं जो प्रोटॉन स्वीकार करते हैं ( स्वीकारकर्ताओंप्रोटॉन)। ध्यान दें कि जलीय घोल में हाइड्रोजन आयन हाइड्रेटेड रूप में मौजूद होते हैं, यानी हाइड्रोनियम आयनों के रूप में H3O+। यह सिद्धांत न केवल पानी और हाइड्रॉक्साइड आयनों के साथ प्रतिक्रियाओं का वर्णन करता है, बल्कि विलायक की अनुपस्थिति में या गैर-जलीय विलायक के साथ भी किया जाता है।
उदाहरण के लिए, अमोनिया के बीच प्रतिक्रिया में राष्ट्रीय राजमार्ग 3 (कमजोर आधार) और हाइड्रोजन क्लोराइड गैस चरण में, ठोस अमोनियम क्लोराइड बनता है, और दो पदार्थों के संतुलन मिश्रण में हमेशा 4 कण होते हैं, जिनमें से दो अम्ल होते हैं, और अन्य दो आधार होते हैं:
इस संतुलन मिश्रण में अम्ल और क्षार के दो संयुग्मित जोड़े होते हैं:
1)राष्ट्रीय राजमार्ग 4+ और राष्ट्रीय राजमार्ग 3
2) एचसीएलऔर क्लोरीन ‑
यहाँ, प्रत्येक संयुग्मित युग्म में, अम्ल और क्षार एक प्रोटॉन से भिन्न होते हैं। प्रत्येक अम्ल का संयुग्मी क्षार होता है। एक प्रबल अम्ल का एक दुर्बल संयुग्मी क्षार होता है, और एक दुर्बल अम्ल का एक प्रबल संयुग्मी क्षार होता है।
ब्रोंस्टेड-लोरी सिद्धांत जीवमंडल के जीवन के लिए पानी की अनूठी भूमिका की व्याख्या करना संभव बनाता है। पानी, इसके साथ बातचीत करने वाले पदार्थ के आधार पर, एसिड या बेस के गुणों को प्रदर्शित कर सकता है। उदाहरण के लिए, एसिटिक एसिड के जलीय घोल के साथ प्रतिक्रिया में, पानी एक आधार है, और अमोनिया के जलीय घोल के साथ, यह एक एसिड है।
1) सीएच 3 कुह + एच 2 ओ ↔ एच 3 ओ + + सीएच 3 सू-। यहाँ एसिटिक एसिड अणु पानी के अणु को एक प्रोटॉन दान करता है;
2) एनएच3 + एच 2 ओ ↔ एनएच4 + + वह-। यहाँ अमोनिया अणु पानी के अणु से एक प्रोटॉन ग्रहण करता है।
इस प्रकार, पानी दो संयुग्मित जोड़े बना सकता है:
1) एच 2 ओ(एसिड) और वह- (सन्युग्म ताल)
2) एच 3 ओ+ (एसिड) और एच 2 ओ(सन्युग्म ताल)।
पहले मामले में, पानी एक प्रोटॉन दान करता है, और दूसरे में इसे स्वीकार करता है।
ऐसी संपत्ति कहलाती है amphiprotonity. वे पदार्थ जो अम्ल और क्षार दोनों के रूप में अभिक्रिया कर सकते हैं, कहलाते हैं उभयधर्मी. ऐसे पदार्थ अक्सर प्रकृति में पाए जाते हैं। उदाहरण के लिए, अमीनो एसिड अम्ल और क्षार दोनों के साथ लवण बना सकते हैं। इसलिए, पेप्टाइड्स मौजूद धातु आयनों के साथ आसानी से समन्वय यौगिक बनाते हैं।
इस प्रकार, एक आयनिक बंधन की विशेषता संपत्ति एक नाभिक के लिए बाध्यकारी इलेक्ट्रॉनों के एक गुच्छा का पूर्ण विस्थापन है। इसका मतलब है कि आयनों के बीच एक ऐसा क्षेत्र है जहां इलेक्ट्रॉन घनत्व लगभग शून्य है।
दूसरे प्रकार का कनेक्शन हैसहसंयोजक कनेक्शन
परमाणु इलेक्ट्रॉनों को साझा करके स्थिर इलेक्ट्रॉनिक विन्यास बना सकते हैं।
ऐसा बंधन तब बनता है जब इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी एक समय में साझा की जाती है। प्रत्येक सेपरमाणु। इस मामले में, सामाजिक बंध इलेक्ट्रॉनों को परमाणुओं के बीच समान रूप से वितरित किया जाता है। सहसंयोजक बंधन का एक उदाहरण है समनाभिकीयदो परमाणुओंवाला एच अणु 2 , एन 2 , एफ 2. Allotropes में एक ही प्रकार का बंधन होता है। हे 2 और ओजोन हे 3 और एक बहुपरमाणुक अणु के लिए एस 8 और भी विषम परमाणु अणुहाइड्रोजन क्लोराइड एचसीएल, कार्बन डाईऑक्साइड सीओ 2, मीथेन चौधरी 4, इथेनॉल साथ 2 एच 5 वह, सल्फर हेक्साफ्लोराइड एस एफ 6, एसिटिलीन साथ 2 एच 2. इन सभी अणुओं में समान इलेक्ट्रॉन होते हैं, और उनके बंधन एक ही तरीके से संतृप्त और निर्देशित होते हैं (चित्र 4)।
जीवविज्ञानियों के लिए, यह महत्वपूर्ण है कि एकल बंधन की तुलना में डबल और ट्रिपल बॉन्ड में परमाणुओं की सहसंयोजक त्रिज्या कम हो जाती है।
चावल। 4.सीएल 2 अणु में सहसंयोजक बंधन।
आयनिक और सहसंयोजक प्रकार के बंधन कई मौजूदा प्रकार के रासायनिक बंधों के दो सीमित मामले हैं, और व्यवहार में अधिकांश बंधन मध्यवर्ती हैं।
मेंडेलीव प्रणाली के समान या अलग-अलग अवधियों के विपरीत छोर पर स्थित दो तत्वों के यौगिक मुख्य रूप से आयनिक बंधन बनाते हैं। आवर्त में जैसे-जैसे तत्व एक-दूसरे के पास आते हैं, उनके यौगिकों की आयनिक प्रकृति कम होती जाती है, जबकि सहसंयोजक गुण बढ़ते जाते हैं। उदाहरण के लिए, आवर्त सारणी के बाईं ओर तत्वों के हैलाइड और ऑक्साइड मुख्य रूप से आयनिक बंध बनाते हैं ( NaCl, AgBr, BaSO 4, CaCO 3, KNO 3, CaO, NaOH), और तालिका के दाईं ओर तत्वों के समान यौगिक सहसंयोजक हैं ( एच 2 ओ, सीओ 2, एनएच 3, एनओ 2, सीएच 4, फिनोल C6H5OH, ग्लूकोज सी 6 एच 12 ओ 6, इथेनॉल सी 2 एच 5 ओएच).
सहसंयोजक बंधन, बदले में, एक और संशोधन है।
बहुपरमाणुक आयनों में और जटिल जैविक अणुओं में, दोनों इलेक्ट्रॉनों से ही आ सकते हैं एकपरमाणु। यह कहा जाता है दाताइलेक्ट्रॉन जोड़ी। एक परमाणु जो एक दाता के साथ इलेक्ट्रॉनों की इस जोड़ी का सामाजिककरण करता है, कहलाता है हुंडी सकारनेवालाइलेक्ट्रॉन जोड़ी। इस प्रकार के सहसंयोजक बंध कहलाते हैं समन्वय (दाता-स्वीकर्ता, यासंप्रदान कारक) संचार(चित्र 5)। जीव विज्ञान और चिकित्सा के लिए इस प्रकार का बंधन सबसे महत्वपूर्ण है, क्योंकि चयापचय के लिए सबसे महत्वपूर्ण डी-तत्वों का रसायन विज्ञान बड़े पैमाने पर समन्वय बंधनों द्वारा वर्णित है।
चित्र। 5.
एक नियम के रूप में, एक जटिल यौगिक में, एक धातु परमाणु एक इलेक्ट्रॉन युग्म स्वीकर्ता के रूप में कार्य करता है; इसके विपरीत, आयनिक और सहसंयोजक बंधों में, धातु परमाणु एक इलेक्ट्रॉन दाता है।
सहसंयोजक बंधन और इसकी विविधता का सार - समन्वय बंधन - जीएन द्वारा प्रस्तावित अम्ल और क्षार के एक अन्य सिद्धांत की सहायता से स्पष्ट किया जा सकता है। लुईस। ब्रोंस्टेड-लोरी सिद्धांत के अनुसार उन्होंने "एसिड" और "बेस" शब्दों की शब्दार्थ अवधारणा को कुछ हद तक विस्तारित किया। लुईस सिद्धांत जटिल आयनों के निर्माण की प्रकृति और न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं में पदार्थों की भागीदारी की व्याख्या करता है, अर्थात सीएस के गठन में।
लुईस के अनुसार अम्ल एक ऐसा पदार्थ है जो एक क्षार से एक इलेक्ट्रॉन युग्म ग्रहण करके सहसंयोजक बंध बनाने में सक्षम होता है। एक लुईस बेस एक ऐसा पदार्थ है जिसमें इलेक्ट्रॉनों की एक अकेली जोड़ी होती है, जो इलेक्ट्रॉनों को दान करके लुईस एसिड के साथ एक सहसंयोजक बंधन बनाता है।
यही है, लुईस सिद्धांत अम्ल-क्षार प्रतिक्रियाओं की सीमा का विस्तार उन प्रतिक्रियाओं तक भी करता है जिनमें प्रोटॉन बिल्कुल भी भाग नहीं लेते हैं। इसके अलावा, इस सिद्धांत के अनुसार, स्वयं प्रोटॉन भी एक अम्ल है, क्योंकि यह एक इलेक्ट्रॉन युग्म को स्वीकार करने में सक्षम है।
इसलिए, इस सिद्धांत के अनुसार, धनायन लुईस अम्ल हैं और ऋणायन लुईस क्षार हैं। निम्नलिखित प्रतिक्रियाएँ उदाहरण हैं:
ऊपर यह उल्लेख किया गया था कि आयनिक और सहसंयोजक में पदार्थों का उपविभाजन सापेक्ष है, क्योंकि सहसंयोजक अणुओं में धातु के परमाणुओं से स्वीकर्ता परमाणुओं तक इलेक्ट्रॉन का पूर्ण संक्रमण नहीं होता है। एक आयनिक बंधन वाले यौगिकों में, प्रत्येक आयन विपरीत चिन्ह के आयनों के विद्युत क्षेत्र में होता है, इसलिए वे परस्पर ध्रुवीकृत होते हैं, और उनके गोले विकृत होते हैं।
polarizabilityआयन की इलेक्ट्रॉनिक संरचना, आवेश और आकार द्वारा निर्धारित; यह धनायन की तुलना में ऋणायन के लिए अधिक है। उद्धरणों के बीच उच्चतम ध्रुवीकरण बड़े आवेश और छोटे आकार के उद्धरणों के लिए है, उदाहरण के लिए, के लिए एचजी 2+, सीडी 2+, पीबी 2+, अल 3+, टीएल 3+. एक मजबूत ध्रुवीकरण प्रभाव है एच+। चूंकि आयन ध्रुवीकरण का प्रभाव दोतरफा होता है, इसलिए यह उन यौगिकों के गुणों को महत्वपूर्ण रूप से बदल देता है जो वे बनाते हैं।
कनेक्शन का तीसरा प्रकार -द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय कनेक्शन
सूचीबद्ध प्रकार के संचार के अलावा, द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय भी हैं आणविकइंटरेक्शन, के रूप में भी जाना जाता है वान डर वाल्स .
इन अंतःक्रियाओं की शक्ति अणुओं की प्रकृति पर निर्भर करती है।
तीन प्रकार की बातचीत होती है: स्थायी द्विध्रुव - स्थायी द्विध्रुव ( द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीयआकर्षण); स्थायी द्विध्रुव - प्रेरित द्विध्रुव ( प्रवेशआकर्षण); तात्क्षणिक द्विध्रुव - प्रेरित द्विध्रुव ( फैलावआकर्षण, या लंदन बल; चावल। 6).
चावल। 6.
केवल ध्रुवीय सहसंयोजक बंधन वाले अणुओं में एक द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय क्षण होता है ( एचसीएल, एनएच 3, एसओ 2, एच 2 ओ, सी 6 एच 5 सीएल), और बंधन शक्ति 1-2 है डेबी(1D \u003d 3.338 × 10 -30 कूलम्ब मीटर - C × m)।
जैवरसायन में एक अन्य प्रकार के बन्ध को प्रतिष्ठित किया जाता है - हाइड्रोजन कनेक्शन, जो एक सीमित मामला है द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीयआकर्षण। यह बंधन एक हाइड्रोजन परमाणु और एक छोटे इलेक्ट्रोनगेटिव परमाणु के बीच आकर्षण से बनता है, जो अक्सर ऑक्सीजन, फ्लोरीन और नाइट्रोजन होता है। बड़े परमाणुओं के साथ जिनकी वैद्युतीयऋणात्मकता समान होती है (उदाहरण के लिए, क्लोरीन और सल्फर के साथ), हाइड्रोजन बंधन बहुत कमजोर होता है। हाइड्रोजन परमाणु को एक आवश्यक विशेषता से अलग किया जाता है: जब बाध्यकारी इलेक्ट्रॉनों को दूर खींच लिया जाता है, तो इसका नाभिक - प्रोटॉन - सामने आ जाता है और इलेक्ट्रॉनों द्वारा स्क्रीन किया जाना बंद हो जाता है।
इसलिए, परमाणु एक बड़े द्विध्रुव में बदल जाता है।
एक हाइड्रोजन बांड, एक वैन डेर वाल्स बांड के विपरीत, न केवल इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन के दौरान बनता है, बल्कि एक अणु के भीतर भी बनता है - इंट्रामोलीक्युलरहाइड्रोजन बंध। हाइड्रोजन बांड जैव रसायन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, उदाहरण के लिए, α-हेलिक्स के रूप में प्रोटीन की संरचना को स्थिर करने के लिए, या डीएनए डबल हेलिक्स (चित्र 7) के गठन के लिए।
चित्र 7.
हाइड्रोजन और वैन डेर वाल्स बांड आयनिक, सहसंयोजक और समन्वय बांड से बहुत कमजोर हैं। इंटरमॉलिक्युलर बॉन्ड की ऊर्जा तालिका में दर्शाई गई है। 1.
तालिका नंबर एक।इंटरमॉलिक्युलर बलों की ऊर्जा
टिप्पणी: इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन की डिग्री पिघलने और वाष्पीकरण (उबलने) की एन्थैल्पी को दर्शाती है। आयनिक यौगिकों को अलग-अलग अणुओं की तुलना में आयनों को अलग करने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। आणविक यौगिकों की तुलना में आयनिक यौगिकों की पिघलने वाली एन्थैल्पी बहुत अधिक होती है।
चौथे प्रकार का संबंध -धात्विक बंधन
अंत में, एक अन्य प्रकार का इंटरमॉलिक्युलर बॉन्ड है - धातु: मुक्त इलेक्ट्रॉनों के साथ धातुओं की जाली के सकारात्मक आयनों का कनेक्शन। इस प्रकार का कनेक्शन जैविक वस्तुओं में नहीं होता है।
बांड के प्रकारों की एक संक्षिप्त समीक्षा से, एक विवरण उभर कर आता है: एक परमाणु या धातु के आयन का एक महत्वपूर्ण पैरामीटर - एक इलेक्ट्रॉन दाता, साथ ही एक परमाणु - एक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता है आकार.
विवरण में जाने के बिना, हम ध्यान दें कि परमाणुओं की सहसंयोजक त्रिज्या, धातुओं की आयनिक त्रिज्या, और अंतःक्रियात्मक अणुओं की वैन डेर वाल्स त्रिज्या बढ़ती है क्योंकि आवधिक प्रणाली के समूहों में उनकी परमाणु संख्या बढ़ जाती है। इस मामले में, आयन रेडी के मान सबसे छोटे हैं, और वैन डेर वाल्स रेडी सबसे बड़े हैं। एक नियम के रूप में, समूह में नीचे जाने पर, सहसंयोजक और वैन डेर वाल्स दोनों, सभी तत्वों की त्रिज्या बढ़ जाती है।
जीवविज्ञानी और चिकित्सकों के लिए सबसे महत्वपूर्ण हैं समन्वय(दाता स्वीकर्ता) समन्वय रसायन शास्त्र द्वारा माना जाने वाला बंधन।
चिकित्सा जैव अकार्बनिक। जी.के. बरशकोव
अधिकांश कार्बनिक यौगिकों में आणविक संरचना होती है। आणविक प्रकार की संरचना वाले पदार्थों में परमाणु हमेशा एक दूसरे के साथ केवल सहसंयोजक बंधन बनाते हैं, जो कार्बनिक यौगिकों के मामले में भी देखा जाता है। स्मरण करो कि एक सहसंयोजक बंधन परमाणुओं के बीच एक प्रकार का बंधन है, जो इस तथ्य के कारण महसूस किया जाता है कि परमाणु एक उत्कृष्ट गैस के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास को प्राप्त करने के लिए अपने बाहरी इलेक्ट्रॉनों के हिस्से का सामाजिककरण करते हैं।
सामाजिककृत इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या के अनुसार, कार्बनिक पदार्थों में सहसंयोजक बंधों को एकल, दोहरे और तिहरे में विभाजित किया जा सकता है। इस प्रकार के कनेक्शन क्रमशः एक, दो या तीन पंक्तियों द्वारा ग्राफिक सूत्र में दर्शाए गए हैं:
बांड की बहुलता इसकी लंबाई में कमी की ओर ले जाती है, इसलिए एकल सीसी बांड की लंबाई 0.154 एनएम, एक डबल सी = सी बांड - 0.134 एनएम, ट्रिपल सी≡सी बांड - 0.120 एनएम है।
ऑर्बिटल्स जिस तरह से ओवरलैप करते हैं, उसके अनुसार बांड के प्रकार
जैसा कि ज्ञात है, ऑर्बिटल्स के अलग-अलग आकार हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, एस-ऑर्बिटल्स गोलाकार होते हैं, और पी-डंबल-आकार के होते हैं। इस कारण से, इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स ओवरलैप करने के तरीके में बांड भी भिन्न हो सकते हैं:
ϭ-बॉन्ड - तब बनते हैं जब ऑर्बिटल्स इस तरह से ओवरलैप करते हैं कि उनके ओवरलैप का क्षेत्र नाभिक को जोड़ने वाली रेखा द्वारा प्रतिच्छेदित होता है। ϭ-बॉन्ड के उदाहरण:
π-बॉन्ड - तब बनते हैं जब ऑर्बिटल्स ओवरलैप करते हैं, दो क्षेत्रों में - परमाणुओं के नाभिक को जोड़ने वाली रेखा के ऊपर और नीचे। π बांड के उदाहरण:
कैसे पता चलेगा कि अणु में π- और ϭ-बांड हैं?
एक सहसंयोजक प्रकार के बंधन के साथ, किसी भी दो परमाणुओं के बीच हमेशा एक ϭ-बॉन्ड होता है, और इसमें π-बॉन्ड केवल एकाधिक (डबल, ट्रिपल) बॉन्ड के मामले में होता है। जिसमें:
- सिंगल बॉन्ड - हमेशा एक ϭ-बॉन्ड
- एक डबल बॉन्ड में हमेशा एक ϭ- और एक π-बॉन्ड होता है
- ट्रिपल बॉन्ड हमेशा एक ϭ और दो π बॉन्ड से बनता है।
आइए हम प्रोपीनोइक एसिड अणु में इस प्रकार के बंधनों का संकेत दें:
कार्बन परमाणु ऑर्बिटल्स का संकरण
कक्षीय संकरण एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें मूल रूप से अलग-अलग आकार और ऊर्जा वाले कक्षकों को मिश्रित किया जाता है, बदले में आकार और ऊर्जा में समान संख्या में संकर कक्षकों का निर्माण होता है।
उदाहरण के लिए, एक को मिलाते समय एस-और तीन पी-चार कक्षक बनते हैं एसपी 3-हाइब्रिड ऑर्बिटल्स:
कार्बन परमाणुओं के मामले में, संकरण हमेशा भाग लेता है एस-कक्षीय, और संख्या पी-ऑर्बिटल्स जो संकरण में भाग ले सकते हैं एक से तीन तक भिन्न हो सकते हैं पी-ऑर्बिटल्स।
कार्बनिक अणु में कार्बन परमाणु के संकरण के प्रकार का निर्धारण कैसे करें?
कार्बन परमाणु कितने अन्य परमाणुओं से जुड़ा है, इस पर निर्भर करता है कि यह या तो राज्य में है एसपी 3, या राज्य में एसपी 2, या राज्य में सपा-संकरण:
आइए निम्नलिखित कार्बनिक अणु के उदाहरण का उपयोग करके कार्बन परमाणुओं के संकरण के प्रकार को निर्धारित करने का अभ्यास करें:
पहला कार्बन परमाणु दो अन्य परमाणुओं (1H और 1C) से जुड़ा है, इसलिए यह अवस्था में है एसपी-संकरण।
- दूसरा कार्बन परमाणु दो परमाणुओं से बंधित है - एसपी-संकरण
- तीसरा कार्बन परमाणु चार अन्य परमाणुओं (दो C और दो H) से जुड़ा है - एसपी 3-संकरण
- चौथा कार्बन परमाणु तीन अन्य परमाणुओं (2O और 1C) से जुड़ा है - एसपी 2-संकरण।
मौलिक। कार्यात्मक समूह
"कट्टरपंथी" शब्द का अर्थ अक्सर एक हाइड्रोकार्बन मूलक होता है, जो एक हाइड्रोजन परमाणु के बिना किसी भी हाइड्रोकार्बन के अणु का शेष होता है।
प्रत्यय को बदलकर संबंधित हाइड्रोकार्बन के नाम के आधार पर हाइड्रोकार्बन रेडिकल का नाम बनता है -एक प्रत्यय लगाना -गाद .
कार्यात्मक समूह - एक कार्बनिक अणु (परमाणुओं का एक निश्चित समूह) का एक संरचनात्मक टुकड़ा, जो इसके विशिष्ट रासायनिक गुणों के लिए जिम्मेदार है।
पदार्थ के अणु में कौन से कार्यात्मक समूह सबसे बड़े हैं, इसके आधार पर, यौगिक को एक या दूसरे वर्ग को सौंपा गया है।
आर एक हाइड्रोकार्बन स्थानापन्न (कट्टरपंथी) का पदनाम है।
रेडिकल्स में कई बंधन हो सकते हैं, जिन्हें कार्यात्मक समूह भी माना जा सकता है, क्योंकि कई बंधन पदार्थ के रासायनिक गुणों में योगदान करते हैं।
यदि एक कार्बनिक अणु में दो या अधिक कार्यात्मक समूह होते हैं, तो ऐसे यौगिकों को पॉलीफंक्शनल कहा जाता है।
जमीनी अवस्था में, कार्बन परमाणु C (1s 2 2s 2 2p 2) में दो अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं, जिसके कारण केवल दो सामान्य इलेक्ट्रॉन जोड़े बन सकते हैं। हालाँकि, इसके अधिकांश यौगिकों में कार्बन टेट्रावैलेंट है। यह इस तथ्य के कारण है कि कार्बन परमाणु, थोड़ी मात्रा में ऊर्जा को अवशोषित करता है, एक उत्तेजित अवस्था में चला जाता है जिसमें इसमें 4 अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं, अर्थात। बनने में सक्षम चारसहसंयोजक बंधन और चार सामान्य इलेक्ट्रॉन युग्मों के निर्माण में भाग लेते हैं:
6 सी 1एस 2 2एस 2 2पी 2 6 सी * 1एस 2 2एस 1 2पी 3 .
| ↓ | ||||||||||||
| 1 | ↓ | पी | ↓ | पी | ||||||||
| एस | एस | |||||||||||
उत्तेजना ऊर्जा की भरपाई रासायनिक बंधों के निर्माण से होती है, जो ऊर्जा की रिहाई के साथ होता है।
कार्बन परमाणुओं में इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स के तीन प्रकार के संकरण बनाने की क्षमता होती है ( एसपी 3, एसपी 2, एसपी) और आपस में कई (डबल और ट्रिपल) बॉन्ड का बनना (टेबल 2.2)।
तालिका 2.2
अणुओं के संकरण और ज्यामिति के प्रकार
एक साधारण (एकल) एस-बॉन्ड तब होता है जब एसपी 3-हाइब्रिडाइजेशन, जिसमें सभी चार हाइब्रिड ऑर्बिटल्स समतुल्य हैं और एक दूसरे से 109 ° 29 'के कोण पर एक स्थानिक अभिविन्यास है और एक नियमित टेट्राहेड्रॉन (चित्र। 2.8) के कोने की ओर उन्मुख हैं।
चावल। 2.8। मीथेन CH4 अणु का निर्माण
यदि कार्बन के संकर कक्षक गोलाकार के साथ अतिव्यापन करते हैं एस-हाइड्रोजन परमाणु की कक्षाएँ, तब सबसे सरल कार्बनिक यौगिक मीथेन CH4 बनता है - एक संतृप्त हाइड्रोकार्बन।
एक दूसरे के साथ और अन्य तत्वों के परमाणुओं के साथ कार्बन परमाणुओं के बंधनों का अध्ययन बहुत रुचि का है। ईथेन, एथिलीन और एसिटिलीन के अणुओं की संरचना पर विचार करें।
ईथेन अणु में सभी बंधों के बीच के कोण लगभग एक-दूसरे के बराबर होते हैं (चित्र 2.9) और मीथेन अणु में C-H कोणों से भिन्न नहीं होते हैं।
इसलिए, राज्य में कार्बन परमाणु हैं एसपी 3-संकरण।
चावल। 2.9। ईथेन अणु सी 2 एच 6
कार्बन परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स का संकरण अधूरा हो सकता है, अर्थात इसमें दो शामिल हो सकते हैं एसपी 2-संकरण) या एक ( एसपी-संकरण) तीन में से आर-ऑर्बिटल्स। इस मामले में, कार्बन परमाणुओं के बीच बनते हैं एकाधिक बंधन (डबल या ट्रिपल)। कई बांड वाले हाइड्रोकार्बन को असंतृप्त या असंतृप्त कहा जाता है। एक दोहरा बंधन (C=C) तब बनता है जब एसपी 2-संकरण।
इस मामले में, प्रत्येक कार्बन परमाणु में तीन में से एक होता है आर-ऑर्बिटल्स संकरण में शामिल नहीं हैं, जिसके परिणामस्वरूप तीन का निर्माण होता है एसपी 2- हाइब्रिड ऑर्बिटल्स एक ही विमान में एक दूसरे से 120 ° के कोण पर स्थित होते हैं, और गैर-हाइब्रिड 2 आर-ऑर्बिटल इस विमान के लंबवत है। दो कार्बन परमाणु एक दूसरे से जुड़े हुए हैं, हाइब्रिड ऑर्बिटल्स के ओवरलैप के कारण एक एस-बॉन्ड और ओवरलैप के कारण एक पी-बॉन्ड बनाते हैं आर-ऑर्बिटल्स।
1 के साथ कार्बन के मुक्त संकर कक्षकों की अन्योन्यक्रिया एस-हाइड्रोजन परमाणुओं की कक्षाएँ एथिलीन अणु C 2 H 4 (चित्र। 2.10) के निर्माण की ओर ले जाती हैं - असंतृप्त हाइड्रोकार्बन का सबसे सरल प्रतिनिधि।
चावल। 2.10। एथिलीन अणु C 2 H 4 का निर्माण
पी-बॉन्ड के मामले में इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स का ओवरलैप कम होता है और बढ़े हुए इलेक्ट्रॉन घनत्व वाले क्षेत्र परमाणुओं के नाभिक से दूर होते हैं, इसलिए यह बॉन्ड एस-बॉन्ड से कम मजबूत होता है।
ट्रिपल बॉन्ड एक एस-बॉन्ड और दो पी-बॉन्ड से बनता है। इस मामले में, इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स एसपी-संकरण की स्थिति में हैं, जिसका निर्माण एक के कारण होता है एस- और एक आर-ऑर्बिटल्स (चित्र। 2.11)।
दो संकर कक्षक एक दूसरे के सापेक्ष 180° के कोण पर स्थित हैं, और शेष दो असंकर कक्षक आर-ऑर्बिटल्स दो परस्पर लंबवत विमानों में स्थित हैं। ट्रिपल बॉन्ड का निर्माण C2H2 एसिटिलीन अणु में होता है (चित्र 2.11 देखें)।
चावल। 2.11। एसिटिलीन अणु C 2 H 2 का निर्माण
बेंजीन अणु (C 6 H 6) के निर्माण के दौरान एक विशेष प्रकार का बंधन उत्पन्न होता है - सुगंधित हाइड्रोकार्बन का सबसे सरल प्रतिनिधि।
बेंजीन में एक चक्र (बेंजीन रिंग) में एक साथ जुड़े छह कार्बन परमाणु होते हैं, जबकि प्रत्येक कार्बन परमाणु एसपी 2 संकरण (चित्र। 2.12) की स्थिति में होता है।
चावल। 2.12। एसपी 2 - बेंजीन अणु सी 6 एच 6 के ऑर्बिटल्स
बेंजीन अणु में शामिल सभी कार्बन परमाणु एक ही तल में स्थित होते हैं। एसपी 2 संकरण अवस्था में प्रत्येक कार्बन परमाणु में एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन के साथ एक अन्य गैर-हाइब्रिड पी-ऑर्बिटल होता है, जो एक पी-बॉन्ड (चित्र। 2.13) बनाता है।
अक्ष इस प्रकार है आर-ऑर्बिटल बेंजीन अणु के विमान के लंबवत स्थित है।
सभी छह गैर-हाइब्रिड आर-ऑर्बिटल्स एक आम बंधन आणविक पी-ऑर्बिटल बनाते हैं, और सभी छह इलेक्ट्रॉनों को पी-इलेक्ट्रॉन सेक्सेट में जोड़ा जाता है।
ऐसे कक्षीय की सीमा सतह कार्बन एस-कंकाल विमान के ऊपर और नीचे स्थित है। वृत्ताकार ओवरलैप के परिणामस्वरूप, चक्र के सभी कार्बन परमाणुओं को कवर करते हुए एक एकल डेलोकाइज्ड पी-सिस्टम उत्पन्न होता है (चित्र। 2.13)।
बेंजीन को योजनाबद्ध रूप से एक षट्भुज के रूप में दर्शाया गया है, जिसके अंदर एक रिंग है, जो इंगित करता है कि इलेक्ट्रॉनों और संबंधित बांडों का एक निरूपण है।
चावल। 2.13। -बेंजीन अणु C 6 H 6 में बंध
आयनिक रासायनिक बंधन
आयोनिक बंध- विपरीत आवेशित आयनों के आपसी इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण के परिणामस्वरूप बनने वाला एक रासायनिक बंधन, जिसमें एक अधिक विद्युतीय तत्व के परमाणु में कुल इलेक्ट्रॉन घनत्व के पूर्ण संक्रमण द्वारा एक स्थिर स्थिति प्राप्त की जाती है।
एक शुद्ध आयनिक बंधन एक सहसंयोजक बंधन का सीमित मामला है।
व्यवहार में, एक बंधन के माध्यम से एक परमाणु से दूसरे परमाणु में इलेक्ट्रॉनों का पूर्ण संक्रमण नहीं होता है, क्योंकि प्रत्येक तत्व में अधिक या कम (लेकिन शून्य नहीं) ईओ होता है, और कोई भी रासायनिक बंधन कुछ हद तक सहसंयोजक होगा।
ऐसा बंधन परमाणुओं के ईआर में एक बड़े अंतर के मामले में उत्पन्न होता है, उदाहरण के लिए, उद्धरणों के बीच एस-आवर्त प्रणाली के पहले और दूसरे समूह की धातुएँ और समूह VIA और VIIA (LiF, NaCl, CsF, आदि) के गैर-धातुओं के आयन।
एक सहसंयोजक बंधन के विपरीत, आयनिक बंधन की कोई दिशा नहीं होती है . यह इस तथ्य से समझाया गया है कि आयन के विद्युत क्षेत्र में गोलाकार समरूपता है, अर्थात। किसी भी दिशा में समान नियम के अनुसार दूरी के साथ घटती है। इसलिए, आयनों के बीच की बातचीत दिशा से स्वतंत्र है।
विपरीत चिन्ह के दो आयनों की परस्पर क्रिया से उनके बल क्षेत्रों की पूर्ण पारस्परिक क्षतिपूर्ति नहीं हो सकती है। इस वजह से, वे विपरीत चिह्न के आयनों को अन्य दिशाओं में आकर्षित करने की क्षमता बनाए रखते हैं। इसलिए, एक सहसंयोजक बंधन के विपरीत, आयनिक बंधन भी असंतृप्तता की विशेषता है .
आयनिक बंधन के अभिविन्यास और संतृप्ति की कमी के कारण आयनिक अणुओं की संबद्धता की प्रवृत्ति होती है। ठोस अवस्था में सभी आयनिक यौगिकों में एक आयनिक क्रिस्टल जाली होती है जिसमें प्रत्येक आयन विपरीत चिन्ह के कई आयनों से घिरा होता है। इस मामले में, पड़ोसी आयनों के साथ दिए गए आयन के सभी बंधन समतुल्य हैं।
धातु कनेक्शन
धातुओं को कई विशेष गुणों की विशेषता है: विद्युत और तापीय चालकता, विशेषता धात्विक चमक, आघातवर्धनीयता, उच्च लचीलापन और उच्च शक्ति। धातुओं के इन विशिष्ट गुणों को एक विशेष प्रकार के रासायनिक बंधन द्वारा समझाया जा सकता है धातु का .
एक धात्विक बंधन एक धातु के क्रिस्टल जाली में एक दूसरे के निकट आने वाले परमाणुओं के अतिव्यापी डेलोकलाइज्ड ऑर्बिटल्स का परिणाम है।
अधिकांश धातुओं में महत्वपूर्ण संख्या में रिक्त कक्षक और बाहरी इलेक्ट्रॉनिक स्तर पर इलेक्ट्रॉनों की एक छोटी संख्या होती है।
इसलिए, यह ऊर्जावान रूप से अधिक अनुकूल है कि इलेक्ट्रॉन स्थानीयकृत नहीं हैं, बल्कि संपूर्ण धातु परमाणु से संबंधित हैं। एक धातु के जाली स्थलों पर, सकारात्मक रूप से आवेशित आयन होते हैं जो पूरे धातु में वितरित एक इलेक्ट्रॉन "गैस" में डूब जाते हैं:
मी ↔ मी एन + + एन ।
सकारात्मक रूप से आवेशित धातु आयनों (Me n +) और गैर-स्थानीयकृत इलेक्ट्रॉनों (n) के बीच एक इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन होता है जो पदार्थ की स्थिरता सुनिश्चित करता है। इस इंटरैक्शन की ऊर्जा सहसंयोजक और आणविक क्रिस्टल की ऊर्जा के बीच मध्यवर्ती है। इसलिए, विशुद्ध रूप से धात्विक बंधन वाले तत्व ( एस-, और पी-तत्व) अपेक्षाकृत उच्च गलनांक और कठोरता की विशेषता है।
इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति, जो स्वतंत्र रूप से क्रिस्टल के आयतन के चारों ओर घूम सकते हैं, और धातु के विशिष्ट गुण प्रदान करते हैं
हाइड्रोजन बंध
हाइड्रोजन बंध – एक विशेष प्रकार की इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन। हाइड्रोजन परमाणु जो उच्च इलेक्ट्रोनगेटिविटी मान वाले तत्व के एक परमाणु से सहसंयोजक रूप से बंधे होते हैं (आमतौर पर F, O, N, लेकिन Cl, S, और C) अपेक्षाकृत उच्च प्रभावी आवेश रखते हैं। नतीजतन, ऐसे हाइड्रोजन परमाणु इन तत्वों के परमाणुओं के साथ इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से बातचीत कर सकते हैं।
तो, एक पानी के अणु का H d + परमाणु उन्मुख होता है और तदनुसार O d परमाणु के साथ परस्पर क्रिया करता है (जैसा कि तीन बिंदुओं द्वारा दिखाया गया है) - एक और पानी का अणु:
इलेक्ट्रोनगेटिव तत्वों के दो परमाणुओं के बीच स्थित एक एच परमाणु द्वारा गठित बांड को हाइड्रोजन बांड कहा जाता है:
डी- डी+ डी-
ए - एच × × × बी
एक हाइड्रोजन बांड की ऊर्जा एक साधारण सहसंयोजक बंधन (150-400 kJ / mol) की ऊर्जा से बहुत कम होती है, लेकिन यह ऊर्जा तरल अवस्था में संबंधित यौगिकों के अणुओं के एकत्रीकरण के लिए पर्याप्त होती है, उदाहरण के लिए, तरल हाइड्रोजन फ्लोराइड एचएफ (चित्र। 2.14)। फ्लोरीन यौगिकों के लिए, यह लगभग 40 kJ/mol तक पहुँच जाता है।
चावल। 2.14। हाइड्रोजन बांड के कारण एचएफ अणुओं का एकत्रीकरण
हाइड्रोजन बांड की लंबाई भी सहसंयोजक बंधन की लंबाई से कम होती है। तो, बहुलक (एचएफ) एन में, एफ-एच बांड की लंबाई 0.092 एनएम है, और एफ∙∙∙एच बांड 0.14 एनएम है। पानी के लिए, O−H बांड की लंबाई 0.096 एनएम है, और O∙∙∙H बांड की लंबाई 0.177 एनएम है।
इंटरमॉलिक्युलर हाइड्रोजन बॉन्ड के बनने से पदार्थों के गुणों में महत्वपूर्ण बदलाव होता है: चिपचिपाहट में वृद्धि, ढांकता हुआ स्थिरांक, क्वथनांक और गलनांक।
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