आणविक आकृतियों पर चर्चा करने वाले उदाहरण प्रश्न
टिप्पणी
रसायन विज्ञान पदार्थ के व्यवहार और उसमें होने वाले परिवर्तनों का अध्ययन है। रसायन विज्ञान में एक महत्वपूर्ण अवधारणा आणविक आकृति को समझना है। आणविक आकृति यौगिकों के भौतिक और रासायनिक गुणों, जैसे गलनांक, क्वथनांक और वाष्प दाब को प्रभावित करती है। आणविक आकृति उन यौगिकों में होने वाली रासायनिक अभिक्रियाओं को निर्धारित करने में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। आणविक आकृति को समझाने के लिए सबसे अधिक प्रयुक्त सिद्धांत VSEPR (संयोजकता कोश इलेक्ट्रॉन युग्म प्रतिकर्षण) सिद्धांत है। इस लेख में, हम आणविक आकृति से संबंधित कई उदाहरण समस्याओं पर चर्चा करेंगे और यह बताएंगे कि VSEPR सिद्धांत का उपयोग करके उन्हें कैसे हल किया जा सकता है।
वीएसईपीआर सिद्धांत
VSEPR सिद्धांत एक ऐसा सिद्धांत है जिसका उपयोग केंद्रीय परमाणु के चारों ओर इलेक्ट्रॉन युग्मों के प्रतिकर्षण के आधार पर अणुओं के आकार को निर्धारित करने के लिए किया जाता है। इस सिद्धांत के अनुसार, इलेक्ट्रॉन युग्म स्वयं को इस प्रकार व्यवस्थित करते हैं कि उनके बीच प्रतिकर्षण न्यूनतम हो जाए। इससे अणु एक विशिष्ट, पूर्वानुमानित आकार ग्रहण कर लेता है। इन इलेक्ट्रॉन युग्मों में बंधित इलेक्ट्रॉन युग्म (BEPs) और एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (LOPs) शामिल हैं।
आमतौर पर उत्पादित आणविक रूपों में से कुछ इस प्रकार हैं:
1. रैखिक
2. त्रिकोणीय समतलीय
3. चतुष्फलकीय
4. त्रिकोणीय द्विपिरामिड
5. अष्टफलकीय
6. मुड़ा हुआ (बेंट)
7. सीसा
8. टी-आकार का
9. वर्गाकार समतलीय
10. वर्गाकार पिरामिडनुमा
अब आइए कुछ उदाहरण प्रश्नों और उनकी चर्चाओं को देखें।
उदाहरण प्रश्न 1: CH4 अणुओं के आकार का निर्धारण
सवाल:
VSEPR सिद्धांत का उपयोग करके मीथेन (CH4) के आणविक आकार का निर्धारण करें।
बहस:
1. लुईस संरचना निर्धारित करें:
– केंद्रीय परमाणु: C (कार्बन)
कार्बन में 4 संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
हाइड्रोजन के प्रत्येक कण में 1 संयोजी इलेक्ट्रॉन होता है।
– कुल संयोजी इलेक्ट्रॉन = 4 (C) + 4 x 1 (H) = 8 संयोजी इलेक्ट्रॉन।
CH4 की लुईस संरचना में केंद्र में एक कार्बन परमाणु होता है, जिसके साथ चार हाइड्रोजन परमाणु एकल (सिग्मा) बंध बनाते हैं। कार्बन परमाणु पर इलेक्ट्रॉनों का कोई अकेला युग्म नहीं होता है।
2. इलेक्ट्रॉन युग्मों की गणना:
– पीईआई: इसमें 4 बंध हैं, जिनमें से सभी बंध इलेक्ट्रॉन युग्म हैं।
– पीईबी: इसमें कोई एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म नहीं होते हैं।
3. आणविक आकृतियों की पहचान:
– कुल 4 पीईआई और 0 पीईबी के साथ, केंद्रीय परमाणु के चारों ओर इलेक्ट्रॉन वितरण एक ऐसा आकार लेगा जो प्रतिकर्षण को कम करता है।
सबसे अधिक वितरण वाला रूप चतुष्फलकीय है।
अतः, CH4 अणु का आकार चतुष्फलकीय होता है और बंध कोण लगभग 109.5 डिग्री होता है।
उदाहरण प्रश्न 2: NH3 के आणविक आकार का निर्धारण
सवाल:
VSEPR सिद्धांत का उपयोग करके अमोनिया (NH3) के आणविक आकार का निर्धारण करें।
बहस:
1. लुईस संरचना निर्धारित करें:
– केंद्रीय परमाणु: N (नाइट्रोजन)।
नाइट्रोजन में 5 संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
हाइड्रोजन के प्रत्येक कण में 1 संयोजी इलेक्ट्रॉन होता है।
– कुल संयोजी इलेक्ट्रॉन = 5 (N) + 3 x 1 (H) = 8 संयोजी इलेक्ट्रॉन।
NH3 की लुईस संरचना में केंद्र में नाइट्रोजन परमाणु होता है, जिसके साथ तीन हाइड्रोजन परमाणु एकल (सिग्मा) बंध बनाते हैं और नाइट्रोजन पर इलेक्ट्रॉनों का एक अकेला युग्म होता है।
2. इलेक्ट्रॉन युग्मों की गणना:
– पीईआई: इसमें 3 बंध हैं, जिनमें से सभी बंध इलेक्ट्रॉन युग्म हैं।
– पीईबी: इसमें 1 अकेला इलेक्ट्रॉन युग्म होता है।
3. आणविक आकृतियों की पहचान:
– कुल 3 पीईआई और 1 पीईबी के साथ, केंद्रीय परमाणु के चारों ओर इलेक्ट्रॉन वितरण एक ऐसा आकार लेगा जो प्रतिकर्षण को कम करता है।
– उपयुक्त वितरण वाली आकृति त्रिकोणीय पिरामिडनुमा होती है।
अतः, NH3 अणु का आकार त्रिकोणीय पिरामिडनुमा होता है, जिसमें मजबूत अकेले इलेक्ट्रॉन युग्म से प्रतिकर्षण के कारण बंध कोण 109.5 डिग्री से थोड़ा कम होता है।
उदाहरण प्रश्न 3: H2O अणुओं के आकार का निर्धारण
सवाल:
VSEPR सिद्धांत का उपयोग करके जल अणु (H2O) की आकृति निर्धारित करें।
बहस:
1. लुईस संरचना निर्धारित करें:
– केंद्रीय परमाणु: O (ऑक्सीजन)।
ऑक्सीजन में 6 संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
हाइड्रोजन के प्रत्येक कण में 1 संयोजी इलेक्ट्रॉन होता है।
– कुल संयोजी इलेक्ट्रॉन = 6 (O) + 2 x 1 (H) = 8 संयोजी इलेक्ट्रॉन।
H2O की लुईस संरचना में केंद्र में ऑक्सीजन होता है, जिसके साथ दो हाइड्रोजन परमाणु एकल (सिग्मा) बंध बनाते हैं और ऑक्सीजन पर इलेक्ट्रॉनों के दो एकाकी जोड़े होते हैं।
2. इलेक्ट्रॉन युग्मों की गणना:
– पीईआई: इसमें 2 बंध हैं, जिनमें से सभी बंध इलेक्ट्रॉन युग्म हैं।
– पीईबी: इसमें 2 अकेला इलेक्ट्रॉन युग्म होता है।
3. आणविक आकृतियों की पहचान:
– कुल 2 पीईआई और 2 पीईबी के साथ, केंद्रीय परमाणु के चारों ओर इलेक्ट्रॉन वितरण एक ऐसा आकार लेगा जो प्रतिकर्षण को कम करता है।
– उचित वितरण वाली आकृति बेंट है।
अतः, H2O अणु का आकार लगभग 104.5 डिग्री के बंध कोण के साथ मुड़ा हुआ होता है।
उदाहरण प्रश्न 4: PCl5 के आणविक आकार का निर्धारण
सवाल:
VSEPR सिद्धांत का उपयोग करके फॉस्फोरस पेंटाक्लोराइड (PCl5) की आणविक आकृति निर्धारित करें।
बहस:
1. लुईस संरचना निर्धारित करें:
– केंद्रीय परमाणु: P (फॉस्फोरस)।
– फॉस्फोरस में 5 संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
– क्लोरीन के प्रत्येक कण में 7 संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
– कुल संयोजी इलेक्ट्रॉन = 5 (P) + 5 x 7 (Cl) = 40 संयोजी इलेक्ट्रॉन।
PCl5 की लुईस संरचना में केंद्र में फॉस्फोरस होता है, जिसके साथ पांच क्लोरीन परमाणु एकल (सिग्मा) बंध बनाते हैं। फॉस्फोरस पर इलेक्ट्रॉनों का कोई अकेला युग्म नहीं होता है।
2. इलेक्ट्रॉन युग्मों की गणना:
– पीईआई: इसमें 5 बंध हैं, जिनमें से सभी बंध इलेक्ट्रॉन युग्म हैं।
– पीईबी: इसमें कोई एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म नहीं होते हैं।
3. आणविक आकृतियों की पहचान:
– कुल 5 पीईआई और 0 पीईबी के साथ, केंद्रीय परमाणु के चारों ओर इलेक्ट्रॉन वितरण एक ऐसा आकार लेगा जो प्रतिकर्षण को कम करता है।
– उपयुक्त वितरण वाली आकृति ट्राइगोनल बाइपिरामिडल है।
अतः, PCl5 अणु का आकार त्रिकोणीय द्विपिरामिडनुमा होता है, जिसमें बंध कोण 90° और 120° होते हैं।
उदाहरण प्रश्न 5: SF6 अणुओं के आकार का निर्धारण
सवाल:
VSEPR सिद्धांत का उपयोग करके सल्फर हेक्साफ्लोराइड (SF6) के आणविक आकार का निर्धारण करें।
बहस:
1. लुईस संरचना निर्धारित करें:
– केंद्रीय परमाणु: S (सल्फर)।
– सल्फर में 6 संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
फ्लोरीन के प्रत्येक कण में 7 संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
– कुल संयोजी इलेक्ट्रॉन = 6 (S) + 6 x 7 (F) = 48 संयोजी इलेक्ट्रॉन।
SF6 की लुईस संरचना में सल्फर केंद्र में स्थित है और छह फ्लोरीन परमाणु सल्फर परमाणु के साथ एकल (सिग्मा) बंध बनाते हैं। सल्फर पर इलेक्ट्रॉनों का कोई अकेला युग्म नहीं है।
2. इलेक्ट्रॉन युग्मों की गणना:
– पीईआई: इसमें 6 बंध हैं, जिनमें से सभी बंध इलेक्ट्रॉन युग्म हैं।
– पीईबी: इसमें कोई एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म नहीं होते हैं।
3. आणविक आकृतियों की पहचान:
– कुल 6 पीईआई और 0 पीईबी के साथ, केंद्रीय परमाणु के चारों ओर इलेक्ट्रॉन वितरण एक ऐसा आकार लेगा जो प्रतिकर्षण को कम करता है।
– उपयुक्त वितरण वाली आकृति अष्टफलकीय होती है।
अतः, SF6 अणु का आकार अष्टफलकीय होता है और बंध कोण 90° होता है।
निष्कर्ष
किसी यौगिक के कई रासायनिक और भौतिक गुणों को समझने के लिए आणविक आकृति को समझना महत्वपूर्ण है। VSEPR सिद्धांत, बंधन और एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की गणना के आधार पर इसकी ज्यामिति का अनुमान लगाने का एक प्रभावी तरीका प्रदान करता है। चर्चा किए गए प्रत्येक उदाहरण में, प्रक्रिया में लुईस संरचना का निर्धारण, इलेक्ट्रॉन युग्मों की गणना और अंत में सबसे उपयुक्त आणविक आकृति की पहचान शामिल है। नियमित अभ्यास से, कोई भी व्यक्ति आणविक आकृति का निर्धारण करने के लिए VSEPR सिद्धांत का उपयोग करने में कुशल हो सकता है।
