சகப்பிணைப்பைப் புரிந்துகொள்ளுதல் மற்றும் எடுத்துக்காட்டுகள்
பெண்டாஹுலுவான்
வேதியியலில், அணுக்கள் இணைந்து ஒரு பொருளை உருவாக்கும் விதமே, அப்பொருளின் பண்புகளைப் பெருமளவில் தீர்மானிக்கிறது. அணுக்கள் எவ்வாறு பிணைக்கப்படுகின்றன என்பதை விளக்கும் ஒரு முக்கியமான கருத்து சகப்பிணைப்பு ஆகும். சகப்பிணைப்புகள் (சகப்பிணைப்புத்தன்மை) பெரும்பாலும் அலோகத் தனிமங்களால் ஆன சேர்மங்களில் காணப்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, நீர் (H₂O), கார்பன் டை ஆக்சைடு (CO₂), மீத்தேன் (CH₄) மற்றும் உயிரின் அடிப்படையான பல்வேறு கரிமச் சேர்மங்களில் இவை காணப்படுகின்றன. சகப்பிணைப்புத்தன்மையின் பொருள் மற்றும் எடுத்துக்காட்டுகளைப் புரிந்துகொள்வது, மூலக்கூறு கட்டமைப்புகள் எவ்வாறு உருவாகின்றன, சில பொருட்களுக்கு ஏன் குறிப்பிட்ட கொதிநிலைகள் உள்ளன, சில சேர்மங்கள் ஏன் நீரில் எளிதில் கரைகின்றன, மற்றும் வேதிவினை எவ்வாறு நிகழ்கிறது என்பதைப் புரிந்துகொள்ள நமக்கு உதவும்.
சகப்பிணைப்பைப் புரிந்துகொள்ளுதல்
சகப்பிணைப்பு என்பது சகப்பிணைப்புகளின் உருவாக்கம் தொடர்பான ஒரு கருத்தாகும். சகப்பிணைப்புகள் என்பவை, இரண்டு அணுக்கள் நிலைத்தன்மையை அடைவதற்காக ஒரு ஜோடி எலக்ட்ரான்களைப் பகிர்ந்துகொள்ளும்போது உருவாகும் வேதிப் பிணைப்புகளாகும். பொதுவாக, அணுக்கள் மந்த வாயுக்களைப் (ஆக்டெட் விதி) போன்ற ஒரு நிலையான எலக்ட்ரான் அமைப்பை அடைய விரும்புகின்றன; அதாவது, அவற்றின் வெளிக்கூட்டில் 8 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டிருக்க விரும்புகின்றன (இருப்பினும், சில விதிவிலக்குகள் உள்ளன). அலோக அணுக்கள் ஒப்பீட்டளவில் அதிக எலக்ட்ரான் கவர் திறனைக் கொண்டிருப்பதாலும், எலக்ட்ரான்களை "எளிதில்" இழப்பதில்லை என்பதாலும், அயனிப் பிணைப்புகளில் உள்ளது போல எலக்ட்ரான்களை முழுமையாகக் கொடுப்பதற்கோ அல்லது பெறுவதற்கோ பதிலாக, எலக்ட்ரான்களைப் பகிர்ந்துகொள்வதன் மூலமே நிலைத்தன்மையை அடைய அதிக வாய்ப்புள்ளது.
வேறுவிதமாகக் கூறினால், அயனிப் பிணைப்புகளில் எலக்ட்ரான்கள் ஒரு அணுவிலிருந்து மற்றொரு அணுவிற்குப் பரிமாற்றம் செய்யப்படுகின்றன, ஆனால் சகப் பிணைப்புகளில் எலக்ட்ரான்கள் பகிரப்படுகின்றன. இவ்வாறு பகிரப்படும் எலக்ட்ரான்கள் ஒரு பிணைப்பு எலக்ட்ரான் இணையை உருவாக்குகின்றன, இது இரண்டு அணுக்கருக்களையும் ஒன்றாகப் பிணைத்து ஒரு ஒற்றை மூலக்கூறு அல்லது சகப் பிணைப்பை உருவாக்குகிறது.
சகப்பிணைப்புகள் ஏன் ஏற்படுகின்றன?
குறைந்த, அதிக நிலைத்தன்மை கொண்ட ஆற்றல் நிலையை அடைவதற்கான உந்துதலால் சகப்பிணைப்புகள் ஏற்படுகின்றன. இரண்டு அணுக்கள் ஒன்றை ஒன்று நெருங்கும் போது, அவற்றின் இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களைப் பகிர்ந்துகொள்ள முடியும். இதனால், ஒவ்வொரு அணுவும் அதன் வெளிக்கூட்டில் போதுமான எண்ணிக்கையிலான எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டிருப்பது போன்ற தோற்றம் ஏற்படுகிறது. அணுக்கள் தனித்து நிற்கும் நிலையைக் காட்டிலும், இது அந்த அமைப்பை அதிக நிலைத்தன்மை உடையதாக ஆக்குகிறது.
உதாரணமாக, ஒரு ஹைட்ரஜன் அணு (H) ஒரு எலக்ட்ரானைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் இரண்டு எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட ஹீலியம் (He) போல நிலைத்தன்மையை அடைய விரும்புகிறது. இரண்டு ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் ஒரு ஜோடி எலக்ட்ரான்களைப் பகிர்ந்து கொண்டு, ஒரு H₂ மூலக்கூறை உருவாக்குகின்றன. இப்போது ஒவ்வொரு H₂ அணுவும் அதன் முதல் கூட்டில் இரண்டு எலக்ட்ரான்கள் இருப்பது போல் "உணர்கிறது", இதன் மூலம் நிலைத்தன்மையை அடைகிறது.
சகப் பிணைப்புகளின் வகைகள்
சகப்பிணைப்புகளை, பகிரப்படும் எலக்ட்ரான் இணைகளின் எண்ணிக்கையின் அடிப்படையிலும், அணுக்களுக்கு இடையேயான எதிர்மின் தன்மை வேறுபாட்டின் அடிப்படையிலும் வேறுபடுத்தி அறியலாம்.
1. பகிரப்பட்ட எலக்ட்ரான் ஜோடிகளின் எண்ணிக்கையின் அடிப்படையில்
1. ஒற்றை சகப் பிணைப்பு: ஒரு ஜோடி எலக்ட்ரான்களைப் பகிர்ந்துகொள்வது.
உதாரணம்: H₂-இல் உள்ள H—H, அல்லது CH₄-இல் உள்ள C—H.
2. இரட்டை சகப் பிணைப்பு: இரண்டு ஜோடி எலக்ட்ரான்களைப் பகிர்ந்துகொள்வது.
உதாரணம்: O₂-இல் O=O, அல்லது CO₂-இல் C=O.
3. மும்மை சகப்பிணைப்பு: 3 ஜோடி எலக்ட்ரான்களைப் பகிர்ந்துகொள்ளுதல்.
எடுத்துக்காட்டு: N₂-இல் N≡N.
எலக்ட்ரான் ஜோடிகள் எவ்வளவு அதிகமாகப் பகிரப்படுகின்றனவோ, அவ்வளவு வலுவாகப் பிணைப்பு அமையும், மேலும் அணுக்களுக்கு இடையேயான தூரமும் குறையும்.
2. துருவமுனைப்பின் அடிப்படையில்
1. முனைவற்ற சகப் பிணைப்புகள்
இரு அணுக்களும் ஒரே அல்லது மிகவும் ஒத்த எலக்ட்ரான் கவர் திறன்களைக் கொண்டிருக்கும்போது, எலக்ட்ரான் ஜோடியானது ஒப்பீட்டளவில் சமமாகப் பகிரப்படுவதால் இது நிகழ்கிறது.
உதாரணம்: H₂, O₂, N₂, Cl₂.
2. முனைவுள்ள சகப் பிணைப்புகள்
எலக்ட்ரான் கவர் திறனில் உள்ள வேறுபாடு, எலக்ட்ரான் ஜோடியானது அணுக்களில் ஒன்றால் அதிகமாக ஈர்க்கப்படும் அளவிற்கு குறிப்பிடத்தக்கதாக இருக்கும்போது இது நிகழ்கிறது. இதன் விளைவாக பகுதி மின்னூட்டங்கள் (δ⁺ மற்றும் δ⁻) ஏற்படுகின்றன.
உதாரணங்கள்: HCl-இல் H—Cl, H₂O-இல் O—H.
ஒரு முனைவுப் பிணைப்பு இருப்பதாலேயே அந்த மூலக்கூறு முனைவுத்தன்மை உடையது என்று அர்த்தமல்ல என்பதை வேறுபடுத்திக் காட்டுவது அவசியம்; ஒரு மூலக்கூறின் முனைவுத்தன்மையானது அதன் வடிவத்தாலும் (வடிவியல்) பாதிக்கப்படுகிறது.
அன்றாட சேர்மங்களில் சகப்பிணைப்பின் எடுத்துக்காட்டுகள்
அன்றாட வாழ்வில் எளிதாகக் காணக்கூடிய சில உதாரணங்கள் இதோ:
1. நீர் (H₂O)
நீர் என்பது முனைவுள்ள சகப் பிணைப்புகளைக் கொண்ட ஒரு சேர்மத்திற்கு ஒரு முக்கியமான எடுத்துக்காட்டாகும். ஆக்சிஜன் அணுவானது ஹைட்ரஜனை விட அதிக எலக்ட்ரான் கவர் தன்மை கொண்டிருப்பதால், அதன் தனி இணை எலக்ட்ரான்கள் ஆக்சிஜனால் அதிகமாக ஈர்க்கப்படுகின்றன. இது, பல பொருட்களைக் கரைக்கும் திறன், அதிக பரப்பு இழுவிசை, மற்றும் மற்ற சிறிய மூலக்கூறுகளுடன் ஒப்பிடும்போது ஒப்பீட்டளவில் அதிக கொதிநிலை போன்ற தனித்துவமான பண்புகளை நீருக்கு அளிக்கிறது.
H₂O-வில் இரண்டு முனைவுள்ள O—H பிணைப்புகள் உள்ளன. மேலும், நீர் மூலக்கூறுகளின் நேர்கோட்டில் அமையாத, வளைந்த வடிவத்தின் காரணமாக அவற்றின் இருமுனைத் திருப்புத்திறன்கள் ஒன்றையொன்று சமன் செய்வதில்லை. இதனால், நீர் மூலக்கூறுகள் ஒட்டுமொத்தமாக முனைவுள்ளவையாக இருக்கின்றன.
2. கார்பன் டை ஆக்சைடு (CO₂)
CO₂ மூலக்கூறில் C மற்றும் O-க்கு இடையில் இரண்டு இரட்டை சகப் பிணைப்புகள் (O=C=O) உள்ளன. C=O பிணைப்பு முனைவுத்தன்மை கொண்டது, ஆனால் CO₂ ஒரு நேர்கோட்டு மூலக்கூறு என்பதால், அதன் இரண்டு இருமுனைவுத் திருப்புத்திறன்களும் ஒன்றையொன்று சமன்செய்துவிடுகின்றன. இதன் விளைவாக, CO₂ மூலக்கூறு முற்றிலும் முனைவற்றதாக உள்ளது. தூய முனைவுத்தன்மை கொண்ட பொருட்களுடன் ஒப்பிடும்போது CO₂ நீரில் ஒப்பீட்டளவில் குறைவாகக் கரைவதற்கு இதுவும் ஒரு காரணமாகும், இருப்பினும், சில குறிப்பிட்ட சூழ்நிலைகளில் இது வினைபுரிந்து கார்பானிக் அமிலத்தை உருவாக்கும் திறன் கொண்டது.
3. மீத்தேன் (CH₄)
மீத்தேன் என்பது C மற்றும் H-க்கு இடையேயான ஒற்றை சகப் பிணைப்புகளால் ஆன ஒரு எளிய கரிமச் சேர்மம் ஆகும். பொதுவாக, CH₄ துருவமற்றது, ஏனெனில் அதன் வடிவம் நான்முகி சமச்சீரானது மற்றும் C, H-க்கு இடையேயான எலக்ட்ரான் கவர் திறன் வேறுபாடு மிகவும் பெரியதாக இல்லை. மீத்தேன் இயற்கை எரிவாயுவின் முக்கிய அங்கமாகும், மேலும் இது ஒரு எரிபொருளாகப் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
4. ஆக்சிஜன் (O₂) மற்றும் நைட்ரஜன் (N₂)
O₂ இரட்டை சகப்பிணைப்பைக் (O=O) கொண்டுள்ளது, அதேசமயம் N₂ மும்மை சகப்பிணைப்பைக் (N≡N) கொண்டுள்ளது. N₂-இல் உள்ள மும்மைப் பிணைப்பு மிகவும் வலிமையானது, இது சாதாரண சூழ்நிலைகளில் நைட்ரஜனை ஒப்பீட்டளவில் மந்தமானதாக (எளிதில் வினைபுரியாததாக) ஆக்குகிறது. இதனால்தான் நைட்ரஜன் பூமியின் வளிமண்டலத்தில் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது, ஆனால் சிறப்பு நிபந்தனைகள் அல்லது ஒரு வினையூக்கியின் உதவியின்றி எளிதில் வினைபுரிவதில்லை.
5. ஹைட்ரஜன் குளோரைடு (HCl)
HCl என்பது ஒரு முனைவுள்ள சகப்பிணைப்பிற்கு எடுத்துக்காட்டாகும். குளோரின் (Cl) ஹைட்ரஜனை விட அதிக எலக்ட்ரான் கவர் தன்மை கொண்டிருப்பதால், அதன் எலக்ட்ரான்கள் Cl-ஆல் அதிகமாக ஈர்க்கப்பட்டு, ஒரு பகுதி மின்னூட்டத்தை விளைவிக்கின்றன. நீரில் கரையும்போது, HCl அயனியாகி H⁺ மற்றும் Cl⁻-ஐ உருவாக்குகிறது, இதனால் இது ஒரு வலிமையான அமிலம் என்று அறியப்படுகிறது. ஒரு சேர்மம் சகப்பிணைப்பைக் கொண்டிருந்தாலும், கரைசலில் அயனிகளை உருவாக்க முடியும் என்பதை இது நிரூபிக்கிறது.
6. அம்மோனியா (NH₃)
அம்மோனியாவில் N மற்றும் H-க்கு இடையே ஒரு சகப்பிணைப்பு உள்ளது. NH₃ மூலக்கூறு முக்கோணப் பிரமிடு வடிவத்தில் உள்ளது மற்றும் முனைவுத்தன்மை கொண்டது. அம்மோனியா உரத் தொழில், சுத்தம் செய்தல் மற்றும் பல்வேறு இரசாயன செயல்முறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. அம்மோனியாவின் முனைவுத்தன்மை, அது தண்ணீருடன் வலுவாக வினைபுரிய அனுமதிக்கிறது.
சகப்பிணைப்பு சேர்மங்களின் பொதுவான பண்புகள்
பொதுவாக, சகப்பிணைப்புச் சேர்மங்கள் பின்வரும் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன (விதிவிலக்குகள் இருந்தாலும்):
1. பலவும் அலோகத் தனிமங்களிலிருந்து உருவாகின்றன.
2. பொதுவாக, அயனிச் சேர்மங்களைக் காட்டிலும், குறிப்பாகச் சிறிய மூலக்கூறுகளுக்கு, குறைந்த உருகுநிலை மற்றும் கொதிநிலை இருக்கும்.
3. முனைவற்ற சகப்பிணைப்புச் சேர்மங்கள் நீரில் கரையாத தன்மையையும், முனைவற்ற கரைப்பான்களில் கரையும் தன்மையையும் கொண்டுள்ளன.
4. திண்ம நிலையில் மின்சாரத்தைக் கடத்தாது; சில, கரைசலில் அயனியாக்கம் அடையும்போது மின்சாரத்தைக் கடத்தும் (எ.கா. நீரில் உள்ள HCl).
5. ஹைட்ரோகார்பன்கள், ஆல்கஹால்கள், கரிம அமிலங்கள் மற்றும் புரதங்கள் போன்ற பல கரிம சேர்மங்களில் காணப்படுகிறது.
மூடுகிறது
சகப்பிணைப்பு என்பது, அணுக்கள், குறிப்பாக அலோகங்கள், எலக்ட்ரான் இணைகளைப் பகிர்வதன் மூலம் எவ்வாறு பிணைப்புகளை உருவாக்குகின்றன என்பதை விளக்கும் ஒரு அடிப்படைக் கருத்தாகும். சகப்பிணைப்புகள் ஒற்றை, இரட்டை அல்லது மும்மடங்கு பிணைப்புகளாகவும், முனைவுள்ள அல்லது முனைவற்ற பிணைப்புகளாகவும் இருக்கலாம். நீர் (H₂O), கார்பன் டை ஆக்சைடு (CO₂), மீத்தேன் (CH₄), ஆக்ஸிஜன் (O₂), நைட்ரஜன் (N₂) மற்றும் ஹைட்ரஜன் குளோரைடு (HCl) போன்றவை அன்றாட வாழ்வில் மிகவும் பரிச்சயமான எடுத்துக்காட்டுகளாகும். சகப்பிணைப்பின் வரையறை மற்றும் எடுத்துக்காட்டுகளைப் புரிந்துகொள்வதன் மூலம், மூலக்கூறு அமைப்பை ஒரு பொருளின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளுடன் நாம் எளிதாகத் தொடர்புபடுத்த முடியும்.
நீங்கள் விரும்பினால், இந்தக் கட்டுரையின் மேலும் அறிவியல் பூர்வமான பதிப்பை (லூயிஸ் கட்டமைப்புகள், ஆக்டெட் விதி மற்றும் மூலக்கூறு வடிவியல் பற்றிய விவாதத்துடன்) அல்லது நடுநிலைப் பள்ளி மாணவர்களுக்கான எளிய பதிப்பை என்னால் சேர்க்க முடியும்.
