પરમાણુ આકારોની ચર્ચા કરતા ઉદાહરણ પ્રશ્નો

પરમાણુ આકારોની ચર્ચા કરતા ઉદાહરણ પ્રશ્નો

પેંગન્ટાર

રસાયણશાસ્ત્ર એ દ્રવ્યના વર્તન અને તેમાં થતા ફેરફારોનો અભ્યાસ છે. રસાયણશાસ્ત્રમાં એક મહત્વપૂર્ણ ખ્યાલ પરમાણુ આકારને સમજવું છે. પરમાણુ આકાર સંયોજનોના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોને પ્રભાવિત કરે છે, જેમ કે ગલનબિંદુ, ઉત્કલન બિંદુ અને બાષ્પ દબાણ. પરમાણુ આકાર પણ તે સંયોજનોમાં થતી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ નક્કી કરવામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. પરમાણુ આકારને સમજાવવા માટે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતો સિદ્ધાંત VSEPR (વેલેન્સ શેલ ઇલેક્ટ્રોન પેર રિપલ્શન) સિદ્ધાંત છે. આ લેખમાં, આપણે પરમાણુ આકારને લગતી ઘણી સમસ્યાઓ અને તેમને ઉકેલવા માટે VSEPR સિદ્ધાંત કેવી રીતે લાગુ કરી શકાય તેની ચર્ચા કરીશું.

VSEPR સિદ્ધાંત

VSEPR સિદ્ધાંત એ એક સિદ્ધાંત છે જેનો ઉપયોગ કેન્દ્રીય અણુની આસપાસ ઇલેક્ટ્રોન જોડીઓના વિકારના આધારે પરમાણુઓનો આકાર નક્કી કરવા માટે થાય છે. આ સિદ્ધાંત મુજબ, ઇલેક્ટ્રોન જોડીઓ પોતાને એવી રીતે ગોઠવશે કે તેમની વચ્ચેનો વિકાર ઓછો થાય. આનાથી પરમાણુ ચોક્કસ, અનુમાનિત આકાર ધારણ કરે છે. આ ઇલેક્ટ્રોન જોડીઓમાં બોન્ડિંગ ઇલેક્ટ્રોન જોડીઓ (BEPs) અને લોન ઇલેક્ટ્રોન જોડીઓ (LOPs) શામેલ છે.

ઉત્પન્ન થતા કેટલાક પરમાણુ સ્વરૂપો સામાન્ય રીતે આ પ્રમાણે છે:

1. રેખીય
2. ત્રિકોણીય સમતલ
3. ટેટ્રાહેડ્રલ
૪. ત્રિકોણીય દ્વિપિરામિડલ
5. અષ્ટકોષીય
૬. વાંકો (વાંકેલો)
7. સીસો
8. ટી-આકારનું
9. ચોરસ પ્લાનર
10. ચોરસ પિરામિડલ

આગળ, ચાલો કેટલાક ઉદાહરણ પ્રશ્નો અને તેમની ચર્ચાઓ જોઈએ.

ઉદાહરણ પ્રશ્ન 1: CH4 પરમાણુઓનો આકાર નક્કી કરવો

પ્રશ્ન:
VSEPR સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને મિથેન (CH4) ના પરમાણુ આકાર નક્કી કરો.

ચર્ચા:

1. લુઈસ માળખું નક્કી કરો:
– કેન્દ્રીય અણુ: C (કાર્બન)
- કાર્બનમાં 4 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
- દરેક હાઇડ્રોજનમાં 1 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
– કુલ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન = 4 (C) + 4 x 1 (H) = 8 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન.

CH4 ની લુઈસ રચના કેન્દ્રમાં કાર્બન દર્શાવે છે જેમાં ચાર હાઇડ્રોજન પરમાણુ કાર્બન પરમાણુ સાથે એકલ (સિગ્મા) બંધન બનાવે છે. કાર્બન પરમાણુ પર ઇલેક્ટ્રોનની કોઈ એકલ જોડી નથી.

2. ઇલેક્ટ્રોન જોડીઓની ગણતરી:
– PEI: 4 બોન્ડ છે, જે બધા ઇલેક્ટ્રોન જોડીઓને જોડે છે.
– PEB: કોઈ એકલ ઇલેક્ટ્રોન જોડીઓ નથી.

3. પરમાણુ આકાર ઓળખવા:
- કુલ 4 PEI અને 0 PEB સાથે, કેન્દ્રીય અણુની આસપાસ ઇલેક્ટ્રોન વિતરણ એક એવો આકાર લેશે જે પ્રતિકૂળતાને ઓછામાં ઓછું કરે છે.
- સૌથી દૂરના વિતરણ સાથેનું સ્વરૂપ ટેટ્રાહેડ્રલ છે.

તેથી, CH4 પરમાણુનો આકાર લગભગ 109.5 ડિગ્રીના બંધન કોણ સાથે ટેટ્રાહેડ્રલ છે.

ઉદાહરણ પ્રશ્ન 2: NH3 ના પરમાણુ આકારનું નિર્ધારણ

પ્રશ્ન:
VSEPR સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને એમોનિયા (NH3) ના પરમાણુ આકાર નક્કી કરો.

ચર્ચા:

1. લુઈસ માળખું નક્કી કરો:
– કેન્દ્રીય અણુ: N (નાઇટ્રોજન).
- નાઇટ્રોજનમાં 5 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
- દરેક હાઇડ્રોજનમાં 1 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
– કુલ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન = 5 (N) + 3 x 1 (H) = 8 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન.

NH3 ની લુઈસ રચના નાઈટ્રોજનને કેન્દ્રમાં ત્રણ હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ સાથે દર્શાવે છે જે નાઈટ્રોજન પરમાણુ સાથે સિંગલ (સિગ્મા) બોન્ડ બનાવે છે અને નાઈટ્રોજન પર ઇલેક્ટ્રોનની એક જોડી છે.

2. ઇલેક્ટ્રોન જોડીઓની ગણતરી:
– PEI: 3 બોન્ડ છે, જે બધા ઇલેક્ટ્રોન જોડીઓને જોડે છે.
– PEB: 1 એકલી ઇલેક્ટ્રોન જોડી છે.

3. પરમાણુ આકાર ઓળખવા:
- કુલ 3 PEI અને 1 PEB સાથે, કેન્દ્રીય અણુની આસપાસ ઇલેક્ટ્રોન વિતરણ એક એવો આકાર લેશે જે પ્રતિકૂળતાને ઓછામાં ઓછું કરે છે.
- યોગ્ય વિતરણ સાથેનો આકાર ત્રિકોણીય પિરામિડલ છે.

તેથી, NH3 પરમાણુનો આકાર ત્રિકોણીય પિરામિડલ છે જેનો બંધન કોણ 109.5 ડિગ્રી કરતા થોડો ઓછો છે કારણ કે તે મજબૂત એકલ ઇલેક્ટ્રોન જોડીથી વિકાર કરે છે.

ઉદાહરણ પ્રશ્ન 3: H2O અણુઓનો આકાર નક્કી કરવો

પ્રશ્ન:
VSEPR સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને પાણીના અણુ (H2O) નો આકાર નક્કી કરો.

ચર્ચા:

1. લુઈસ માળખું નક્કી કરો:
– કેન્દ્રીય અણુ: O (ઓક્સિજન).
- ઓક્સિજનમાં 6 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
- દરેક હાઇડ્રોજનમાં 1 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
– કુલ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન = 6 (O) + 2 x 1 (H) = 8 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન.

H2O ની લુઈસ રચના કેન્દ્રમાં ઓક્સિજન દર્શાવે છે જેમાં બે હાઇડ્રોજન પરમાણુ ઓક્સિજન પરમાણુ સાથે સિંગલ (સિગ્મા) બોન્ડ બનાવે છે અને ઓક્સિજન પર ઇલેક્ટ્રોનની બે એકલ જોડી છે.

2. ઇલેક્ટ્રોન જોડીઓની ગણતરી:
– PEI: 2 બોન્ડ છે, જે બધા ઇલેક્ટ્રોન જોડીઓને જોડે છે.
– PEB: 2 એકલી ઇલેક્ટ્રોન જોડી છે.

3. પરમાણુ આકાર ઓળખવા:
- કુલ 2 PEI અને 2 PEB સાથે, કેન્દ્રીય અણુની આસપાસ ઇલેક્ટ્રોન વિતરણ એક એવો આકાર લેશે જે પ્રતિકૂળતાને ઓછામાં ઓછું કરે છે.
– યોગ્ય વિતરણ સાથેનો આકાર વળેલો છે.

તેથી, H2O પરમાણુનો આકાર લગભગ 104.5 ડિગ્રીના બંધન ખૂણા સાથે વળેલો છે.

ઉદાહરણ પ્રશ્ન 4: PCl5 ના પરમાણુ આકારનું નિર્ધારણ

પ્રશ્ન:
VSEPR સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને ફોસ્ફરસ પેન્ટાક્લોરાઇડ (PCl5) ના પરમાણુ આકાર નક્કી કરો.

ચર્ચા:

1. લુઈસ માળખું નક્કી કરો:
– કેન્દ્રીય અણુ: P (ફોસ્ફરસ).
- ફોસ્ફરસમાં 5 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
- દરેક ક્લોરિનમાં 7 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
– કુલ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન = 5 (P) + 5 x 7 (Cl) = 40 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન.

PCl5 ની લુઈસ રચના ફોસ્ફરસને કેન્દ્રમાં પાંચ ક્લોરિન પરમાણુઓ સાથે દર્શાવે છે જે ફોસ્ફરસ પરમાણુ સાથે એકલ (સિગ્મા) બંધન બનાવે છે. ફોસ્ફરસ પર ઇલેક્ટ્રોનની કોઈ એકલ જોડી નથી.

2. ઇલેક્ટ્રોન જોડીઓની ગણતરી:
– PEI: 5 બોન્ડ છે, જે બધા ઇલેક્ટ્રોન જોડીઓને જોડે છે.
– PEB: કોઈ એકલ ઇલેક્ટ્રોન જોડીઓ નથી.

3. પરમાણુ આકાર ઓળખવા:
- કુલ 5 PEI અને 0 PEB સાથે, કેન્દ્રીય અણુની આસપાસ ઇલેક્ટ્રોન વિતરણ એક એવો આકાર લેશે જે પ્રતિકૂળતાને ઓછામાં ઓછું કરે છે.
– યોગ્ય વિતરણ સાથેનો આકાર ત્રિકોણીય દ્વિપિરામિડલ છે.

તેથી, PCl5 પરમાણુનો આકાર ત્રિકોણીય દ્વિપિરામિડલ છે જેમાં 90° અને 120° ના બંધ ખૂણા છે.

ઉદાહરણ પ્રશ્ન 5: SF6 અણુઓના આકારનું નિર્ધારણ

પ્રશ્ન:
VSEPR સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને સલ્ફર હેક્સાફ્લોરાઇડ (SF6) ના પરમાણુ આકાર નક્કી કરો.

ચર્ચા:

1. લુઈસ માળખું નક્કી કરો:
– કેન્દ્રીય અણુ: S (સલ્ફર).
- સલ્ફરમાં 6 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
- ફ્લોરિનમાં દરેકમાં 7 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
– કુલ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન = 6 (S) + 6 x 7 (F) = 48 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન.

SF6 ની લુઈસ રચના સલ્ફરને કેન્દ્રમાં છ ફ્લોરિન પરમાણુઓ સાથે દર્શાવે છે જે સલ્ફર પરમાણુ સાથે એકલ (સિગ્મા) બંધન બનાવે છે. સલ્ફર પર ઇલેક્ટ્રોનની કોઈ એકલી જોડી નથી.

2. ઇલેક્ટ્રોન જોડીઓની ગણતરી:
– PEI: 6 બોન્ડ છે, જે બધા ઇલેક્ટ્રોન જોડીઓને જોડે છે.
– PEB: કોઈ એકલ ઇલેક્ટ્રોન જોડીઓ નથી.

3. પરમાણુ આકાર ઓળખવા:
- કુલ 6 PEI અને 0 PEB સાથે, કેન્દ્રીય અણુની આસપાસ ઇલેક્ટ્રોન વિતરણ એક એવો આકાર લેશે જે પ્રતિકૂળતાને ઓછામાં ઓછું કરે છે.
- યોગ્ય વિતરણ સાથેનો આકાર અષ્ટાભુજ છે.

તેથી, SF6 પરમાણુનો આકાર 90° ના બંધ કોણ સાથે અષ્ટપાર્શ્વીય છે.

કેસિમ્પુલન

પરમાણુ આકારને સમજવું એ સંયોજનના ઘણા રાસાયણિક અને ભૌતિક ગુણધર્મોને સમજાવવા માટે ચાવીરૂપ છે. VSEPR સિદ્ધાંત બંધન અને એકલા જોડીઓની ગણતરીના આધારે તેની ભૂમિતિની આગાહી કરવાની અસરકારક રીત પૂરી પાડે છે. ચર્ચા કરાયેલા દરેક ઉદાહરણોમાં, પ્રક્રિયામાં લુઇસ માળખું નક્કી કરવું, ઇલેક્ટ્રોન જોડીઓની ગણતરી કરવી અને અંતે સૌથી યોગ્ય પરમાણુ આકાર ઓળખવાનો સમાવેશ થાય છે. નિયમિત પ્રેક્ટિસ સાથે, કોઈપણ વ્યક્તિ પરમાણુ આકાર નક્કી કરવા માટે VSEPR સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરવામાં કુશળ બની શકે છે.