மூலக்கூறு வடிவங்களைப் பற்றி விவாதிக்கும் எடுத்துக்காட்டுக் கேள்விகள்

மூலக்கூறு வடிவங்கள் பற்றிய எடுத்துக்காட்டு கேள்விகள்

பெங்கந்தர்

வேதியியல் என்பது பொருளின் நடத்தை மற்றும் அது அடையும் மாற்றங்களைப் பற்றிய ஆய்வு ஆகும். வேதியியலில் ஒரு முக்கியமான கருத்து மூலக்கூறு வடிவத்தைப் புரிந்துகொள்வதாகும். மூலக்கூறு வடிவம், உருகுநிலை, கொதிநிலை மற்றும் ஆவி அழுத்தம் போன்ற சேர்மங்களின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளைப் பாதிக்கிறது. அந்தச் சேர்மங்களில் நிகழும் வேதி வினைகளைத் தீர்மானிப்பதிலும் மூலக்கூறு வடிவம் ஒரு முக்கியப் பங்கு வகிக்கிறது. மூலக்கூறு வடிவத்தை விளக்க மிகவும் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் கோட்பாடு VSEPR (இணைதிறன் கூடு எலக்ட்ரான் இணை விலகல்) கோட்பாடு ஆகும். இந்தக் கட்டுரையில், மூலக்கூறு வடிவம் தொடர்பான பல எடுத்துக்காட்டுக் கணக்குகளையும், அவற்றைத் தீர்க்க VSEPR கோட்பாட்டை எவ்வாறு பயன்படுத்தலாம் என்பதையும் நாம் விவாதிப்போம்.

VSEPR கோட்பாடு

VSEPR கோட்பாடு என்பது மைய அணுவைச் சுற்றியுள்ள எலக்ட்ரான் ஜோடிகளின் விலக்கத்தின் அடிப்படையில் மூலக்கூறுகளின் வடிவத்தைத் தீர்மானிக்கப் பயன்படும் ஒரு கோட்பாடாகும். இந்தக் கோட்பாட்டின்படி, எலக்ட்ரான் ஜோடிகள் தங்களுக்கு இடையேயான விலக்கம் குறைந்தபட்சமாக இருக்கும் வகையில் தங்களை அமைத்துக் கொள்ளும். இது மூலக்கூறு ஒரு குறிப்பிட்ட, கணிக்கக்கூடிய வடிவத்தை அடையச் செய்கிறது. இந்த எலக்ட்ரான் ஜோடிகளில் பிணைப்பு எலக்ட்ரான் ஜோடிகள் (BEPs) மற்றும் தனி எலக்ட்ரான் ஜோடிகள் (LOPs) அடங்கும்.

பொதுவாக உருவாகும் சில மூலக்கூறு வடிவங்கள்:

1. நேரியல்
2. முக்கோணத் தளம்
3. நான்முகி
4. முக்கோண இருபிரமிடு
5. எண்முகி
6. வளைந்த (bent)
7. சீசா
8. T-வடிவம்
9. சதுரத் தளம்
10. சதுர பிரமிடு

அடுத்து, சில எடுத்துக்காட்டுக் கேள்விகளையும் அவற்றின் விவாதங்களையும் பார்ப்போம்.

எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 1: CH4 மூலக்கூறுகளின் வடிவத்தைக் கண்டறிதல்

கேள்வி:
VSEPR கோட்பாட்டைப் பயன்படுத்தி மீத்தேன் (CH4) மூலக்கூறின் வடிவத்தைக் கண்டறியவும்.

கலந்துரையாடல்:

1. லூயிஸ் கட்டமைப்பைத் தீர்மானிக்கவும்:
– மைய அணு: C (கார்பன்)
கார்பனில் 4 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன.
– ஒவ்வொரு ஹைட்ரஜனும் ஒரு இணைதிறன் எலக்ட்ரானைக் கொண்டுள்ளது.
– மொத்த இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் = 4 (C) + 4 x 1 (H) = 8 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்.

CH4-இன் லூயிஸ் அமைப்பானது, மையத்தில் ஒரு கார்பன் அணுவும், அந்தக் கார்பன் அணுவுடன் நான்கு ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் ஒற்றை (சிக்மா) பிணைப்புகளை உருவாக்குவதையும் காட்டுகிறது. கார்பன் அணுவில் தனி எலக்ட்ரான் இணைகள் எதுவும் இல்லை.

2. எலக்ட்ரான் ஜோடிகளை எண்ணுதல்:
– PEI: இதில் 4 பிணைப்புகள் உள்ளன, அவை அனைத்தும் பிணைப்பு எலக்ட்ரான் ஜோடிகள் ஆகும்.
– PEB: தனி எலக்ட்ரான் ஜோடிகள் இல்லை.

3. மூலக்கூறு வடிவங்களைக் கண்டறிதல்:
மொத்தம் 4 PEI மற்றும் 0 PEB உடன், மைய அணுவைச் சுற்றியுள்ள எலக்ட்ரான் பரவல், விலக்கத்தைக் குறைக்கும் ஒரு வடிவத்தை எடுக்கும்.
– மிகத் தொலைவான பரவலைக் கொண்ட வடிவம் நான்முகி ஆகும்.

எனவே, CH4 மூலக்கூறின் வடிவம் நான்முகியாகும், அதன் பிணைப்புக் கோணம் சுமார் 109.5 டிகிரி ஆகும்.

எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 2: NH3-இன் மூலக்கூறு வடிவத்தைக் கண்டறிதல்

கேள்வி:
VSEPR கோட்பாட்டைப் பயன்படுத்தி அம்மோனியாவின் (NH3) மூலக்கூறு வடிவத்தைக் கண்டறியவும்.

கலந்துரையாடல்:

1. லூயிஸ் கட்டமைப்பைத் தீர்மானிக்கவும்:
– மைய அணு: N (நைட்ரஜன்).
நைட்ரஜனில் 5 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன.
– ஒவ்வொரு ஹைட்ரஜனும் ஒரு இணைதிறன் எலக்ட்ரானைக் கொண்டுள்ளது.
– மொத்த இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் = 5 (N) + 3 x 1 (H) = 8 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்.

NH3-இன் லூயிஸ் அமைப்பானது, மையத்தில் நைட்ரஜனையும், அந்த நைட்ரஜன் அணுவுடன் மூன்று ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் ஒற்றை (சிக்மா) பிணைப்புகளை உருவாக்குவதையும், நைட்ரஜனில் ஒரு தனி எலக்ட்ரான் இணை இருப்பதையும் காட்டுகிறது.

2. எலக்ட்ரான் ஜோடிகளை எண்ணுதல்:
– PEI: இதில் 3 பிணைப்புகள் உள்ளன, அவை அனைத்தும் பிணைப்பு எலக்ட்ரான் ஜோடிகள் ஆகும்.
– PEB: ஒரு தனி எலக்ட்ரான் ஜோடி உள்ளது.

3. மூலக்கூறு வடிவங்களைக் கண்டறிதல்:
மொத்தம் 3 PEI மற்றும் 1 PEB உடன், மைய அணுவைச் சுற்றியுள்ள எலக்ட்ரான் பரவல், விலக்கத்தைக் குறைக்கும் ஒரு வடிவத்தை எடுக்கும்.
பொருத்தமான பரவலுடன் கூடிய வடிவம் முக்கோணப் பிரமிடு ஆகும்.

எனவே, வலிமையான தனி எலக்ட்ரான் ஜோடியின் விலக்கத்தின் காரணமாக, NH3 மூலக்கூறின் வடிவம் முக்கோணப் பிரமிடு வடிவத்தில் உள்ளது மற்றும் அதன் பிணைப்புக் கோணம் 109.5 டிகிரியை விட சற்றுக் குறைவாக உள்ளது.

எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 3: H2O மூலக்கூறுகளின் வடிவத்தைக் கண்டறிதல்

கேள்வி:
VSEPR கோட்பாட்டைப் பயன்படுத்தி நீர் மூலக்கூறின் (H2O) வடிவத்தைக் கண்டறியவும்.

கலந்துரையாடல்:

1. லூயிஸ் கட்டமைப்பைத் தீர்மானிக்கவும்:
– மைய அணு: O (ஆக்ஸிஜன்).
ஆக்ஸிஜனில் 6 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன.
– ஒவ்வொரு ஹைட்ரஜனும் ஒரு இணைதிறன் எலக்ட்ரானைக் கொண்டுள்ளது.
– மொத்த இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் = 6 (O) + 2 x 1 (H) = 8 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்.

H2O-வின் லூயிஸ் அமைப்பானது, மையத்தில் ஆக்ஸிஜன் இருப்பதையும், இரண்டு ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் அந்த ஆக்ஸிஜன் அணுவுடன் ஒற்றை (சிக்மா) பிணைப்புகளை உருவாக்குவதையும், மேலும் ஆக்ஸிஜனில் இரண்டு தனி எலக்ட்ரான் இணைகள் இருப்பதையும் காட்டுகிறது.

2. எலக்ட்ரான் ஜோடிகளை எண்ணுதல்:
– PEI: இதில் 2 பிணைப்புகள் உள்ளன, அவை அனைத்தும் பிணைப்பு எலக்ட்ரான் ஜோடிகள் ஆகும்.
– PEB: ஒரு தனி எலக்ட்ரான் ஜோடி உள்ளது.

3. மூலக்கூறு வடிவங்களைக் கண்டறிதல்:
மொத்தம் 2 PEI மற்றும் 2 PEB உடன், மைய அணுவைச் சுற்றியுள்ள எலக்ட்ரான் பரவல், விலக்கத்தைக் குறைக்கும் ஒரு வடிவத்தை எடுக்கும்.
– பொருத்தமான பரவலுடன் கூடிய வடிவம் வளைந்ததாகும்.

எனவே, H2O மூலக்கூறின் வடிவம் சுமார் 104.5 டிகிரி பிணைப்புக் கோணத்துடன் வளைந்துள்ளது.

எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 4: PCl5-இன் மூலக்கூறு வடிவத்தைக் கண்டறிதல்

கேள்வி:
VSEPR கோட்பாட்டைப் பயன்படுத்தி பாஸ்பரஸ் பென்டாகுளோரைடின் (PCl5) மூலக்கூறு வடிவத்தைக் கண்டறியவும்.

கலந்துரையாடல்:

1. லூயிஸ் கட்டமைப்பைத் தீர்மானிக்கவும்:
– மைய அணு: P (பாஸ்பரஸ்).
பாஸ்பரஸில் 5 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன.
குளோரின் ஒவ்வொன்றிலும் 7 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன.
– மொத்த இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் = 5 (P) + 5 x 7 (Cl) = 40 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்.

PCl5-இன் லூயிஸ் அமைப்பானது, மையத்தில் பாஸ்பரஸ் இருப்பதையும், ஐந்து குளோரின் அணுக்கள் அந்த பாஸ்பரஸ் அணுவுடன் ஒற்றை (சிக்மா) பிணைப்புகளை உருவாக்குவதையும் காட்டுகிறது. பாஸ்பரஸில் தனி எலக்ட்ரான் இணைகள் எதுவும் இல்லை.

2. எலக்ட்ரான் ஜோடிகளை எண்ணுதல்:
– PEI: இதில் 5 பிணைப்புகள் உள்ளன, அவை அனைத்தும் பிணைப்பு எலக்ட்ரான் ஜோடிகள் ஆகும்.
– PEB: தனி எலக்ட்ரான் ஜோடிகள் இல்லை.

3. மூலக்கூறு வடிவங்களைக் கண்டறிதல்:
மொத்தம் 5 PEI மற்றும் 0 PEB உடன், மைய அணுவைச் சுற்றியுள்ள எலக்ட்ரான் பரவல், விலக்கத்தைக் குறைக்கும் ஒரு வடிவத்தை எடுக்கும்.
பொருத்தமான பரவலுடன் கூடிய வடிவம் முக்கோண இருபிரமிடு ஆகும்.

எனவே, PCl5 மூலக்கூறின் வடிவம் 90° மற்றும் 120° பிணைப்புக் கோணங்களைக் கொண்ட முக்கோண இருபட்டைக்கூம்பு ஆகும்.

எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 5: SF6 மூலக்கூறுகளின் வடிவத்தைக் கண்டறிதல்

கேள்வி:
VSEPR கோட்பாட்டைப் பயன்படுத்தி சல்பர் ஹெக்ஸாஃப்ளூரைடு (SF6) மூலக்கூறின் வடிவத்தைக் கண்டறியவும்.

கலந்துரையாடல்:

1. லூயிஸ் கட்டமைப்பைத் தீர்மானிக்கவும்:
– மைய அணு: S (கந்தகம்).
கந்தகத்தில் 6 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன.
புளோரின் ஒவ்வொன்றிலும் 7 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன.
– மொத்த இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் = 6 (S) + 6 x 7 (F) = 48 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்.

SF6-இன் லூயிஸ் அமைப்பானது, மையத்தில் கந்தகத்தையும், அந்தக் கந்தக அணுவுடன் ஆறு புளோரின் அணுக்கள் ஒற்றை (சிக்மா) பிணைப்புகளை உருவாக்குவதையும் காட்டுகிறது. கந்தகத்தில் தனி எலக்ட்ரான் இணைகள் இல்லை.

2. எலக்ட்ரான் ஜோடிகளை எண்ணுதல்:
– PEI: இதில் 6 பிணைப்புகள் உள்ளன, அவை அனைத்தும் பிணைப்பு எலக்ட்ரான் ஜோடிகள் ஆகும்.
– PEB: தனி எலக்ட்ரான் ஜோடிகள் இல்லை.

3. மூலக்கூறு வடிவங்களைக் கண்டறிதல்:
மொத்தம் 6 PEI மற்றும் 0 PEB உடன், மைய அணுவைச் சுற்றியுள்ள எலக்ட்ரான் பரவல், விலக்கத்தைக் குறைக்கும் ஒரு வடிவத்தை எடுக்கும்.
– பொருத்தமான பரவலுடன் கூடிய வடிவம் எண்முகி ஆகும்.

எனவே, SF6 மூலக்கூறின் வடிவம் 90° பிணைப்புக் கோணத்துடன் கூடிய எண்முகியாகும்.

முடிவுரை

ஒரு சேர்மத்தின் பல வேதியியல் மற்றும் இயற்பியல் பண்புகளை விளக்குவதற்கு, மூலக்கூறு வடிவத்தைப் புரிந்துகொள்வது மிக முக்கியம். VSEPR கோட்பாடு, பிணைப்பு மற்றும் தனி இணை எலக்ட்ரான்களின் கணக்கீடுகளின் அடிப்படையில் அதன் வடிவவியலைக் கணிக்க ஒரு சிறந்த வழியை வழங்குகிறது. விவாதிக்கப்பட்ட ஒவ்வொரு எடுத்துக்காட்டிலும், இந்தச் செயல்முறையானது லூயிஸ் அமைப்பைத் தீர்மானித்தல், எலக்ட்ரான் இணைகளைக் கணக்கிடுதல், இறுதியாக மிகவும் பொருத்தமான மூலக்கூறு வடிவத்தைக் கண்டறிதல் ஆகியவற்றை உள்ளடக்கியுள்ளது. தொடர்ச்சியான பயிற்சியின் மூலம், எவரும் VSEPR கோட்பாட்டைப் பயன்படுத்தி மூலக்கூறு வடிவத்தைத் தீர்மானிப்பதில் திறமை பெற முடியும்.