विद्युतऋणात्मकता और बंध का प्रकार: HSC रसायन विज्ञान मार्गदर्शिका
जानें कि विद्युतऋणात्मकता का अंतर अध्रुवीय सहसंयोजक, ध्रुवीय सहसंयोजक और आयनिक बंधन को कैसे समझाता है। हल किए गए उदाहरणों और HSC-शैली के अभ्यास प्रश्नों के साथ अवधारणा को स्पष्ट करें।
हाइड्रोजन गैस, \(\ce{H2}\), हाइड्रोजन क्लोराइड, \(\ce{HCl}\), और सोडियम क्लोराइड, \(\ce{NaCl}\), सभी में परमाणुओं के बीच आकर्षण शामिल होते हैं। फिर भी हम H-H बंध को अध्रुवीय सहसंयोजक, H-Cl को ध्रुवीय सहसंयोजक, और Na-Cl को मुख्यतः आयनिक बताते हैं। क्या बदलता है?
आगे पढ़ने से पहले एक अनुमान लगाइए। यदि दो बंधित परमाणु अपने बंधन इलेक्ट्रॉनों को समान बल से खींचते हैं, तो वे इलेक्ट्रॉन अपना अधिकांश समय कहाँ बिताएँगे? अब कल्पना कीजिए कि एक परमाणु कहीं अधिक बल से खींचता है। इन दो प्रश्नों का उत्तर ही विद्युतऋणात्मकता का मूल विचार है।
01बंधन इलेक्ट्रॉनों पर लगने वाले खिंचाव से शुरुआत करें
सहसंयोजक बंध में दो परमाणु इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी साझा करते हैं। “साझा करना” हमेशा “समान रूप से साझा करना” नहीं होता।
कल्पना कीजिए कि दो लोग रजाई के विपरीत सिरों को पकड़े हुए हैं। यदि दोनों समान बल से खींचें, तो रजाई लगभग बीच में रहती है। यदि एक व्यक्ति अधिक बल से खींचे, तो रजाई का अधिक हिस्सा उसकी ओर आ जाता है।
विद्युतऋणात्मकता कुछ इसी तरह काम करती है। यह किसी परमाणु की बंधन इलेक्ट्रॉनों को अपनी ओर आकर्षित करने की क्षमता को मापती है।
इस उपमा की सीमाएँ हैं। इलेक्ट्रॉन कपड़े के टुकड़े नहीं हैं जो किसी एक निश्चित स्थान पर बैठे हों, और अत्यधिक आयनिक बंधों को भी इस तरह पूरी तरह नहीं समझाया जा सकता कि एक परमाणु किसी इलेक्ट्रॉन का स्थायी स्वामी बन गया है। इस उपमा का उपयोगी भाग केवल प्रतिस्पर्धा है: बंधित परमाणु साझा इलेक्ट्रॉन घनत्व को अलग-अलग मात्रा में अपनी ओर आकर्षित कर सकते हैं।
उच्च विद्युतऋणात्मकता का क्या अर्थ है?
उच्च विद्युतऋणात्मकता वाला परमाणु बंधन इलेक्ट्रॉनों को अपनी ओर प्रबलता से खींचता है।
कम विद्युतऋणात्मकता वाले परमाणु का उन बंधन इलेक्ट्रॉनों के लिए आकर्षण कमजोर होता है।
आवर्त सारणी में विद्युतऋणात्मकता सामान्यतः:
- किसी आवर्त में बाएँ से दाएँ बढ़ती है
- किसी समूह में नीचे जाने पर घटती है
- आवर्त सारणी के ऊपर-दाएँ क्षेत्र में फ्लोरीन के पास सर्वाधिक होती है
यदि आप पहले के दो विचार याद रखें, तो यह समझ में आता है। किसी आवर्त में आगे बढ़ने पर नाभिकीय आवेश बढ़ता है, जबकि बंधन इलेक्ट्रॉन लगभग उसी मुख्य ऊर्जा स्तर में रहते हैं। किसी समूह में नीचे जाने पर अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन कोश बढ़ी हुई दूरी और परिरक्षण उत्पन्न करते हैं।

02विद्युतऋणात्मकता का अंतर बताता है कि बंध कितना असमान है
मान लीजिए परमाणु \(A\) और \(B\) की विद्युतऋणात्मकताएँ \(\chi_A\) और \(\chi_B\) हैं। विद्युतऋणात्मकता का अंतर है
\[
\Delta EN = |\chi_A-\chi_B|
\]
निरपेक्ष मान के चिह्नों का अर्थ है कि हमें केवल अंतर के परिमाण से मतलब है, इस बात से नहीं कि घटाने पर धनात्मक संख्या मिलती है या ऋणात्मक।
विद्युतऋणात्मकता के मान विमाहीन होते हैं, इसलिए \(\Delta EN\) की कोई इकाई नहीं होती।
अंतर जितना बड़ा होगा, एक परमाणु इलेक्ट्रॉन घनत्व को उतनी ही अधिक प्रबलता से अपनी ओर खींचेगा।
इससे हमें एक उपयोगी क्रम मिलता है:
| विद्युतऋणात्मकता का अंतर | सामान्य बंध-वर्णन | इलेक्ट्रॉनों के साथ क्या हो रहा है? |
|---|---|---|
| छोटा, लगभग \(0\) से \(0.4\) | अध्रुवीय सहसंयोजक | इलेक्ट्रॉन घनत्व लगभग समान रूप से साझा होता है |
| मध्यम, लगभग \(0.4\) से \(1.7\) | ध्रुवीय सहसंयोजक | इलेक्ट्रॉन घनत्व असमान रूप से साझा होता है |
| बड़ा, लगभग \(1.7\) से अधिक | मुख्यतः आयनिक | इलेक्ट्रॉन घनत्व अधिक विद्युतऋणात्मक परमाणु से प्रबल रूप से संबद्ध होता है |
ये सीमाएँ सामान्य अनुमान हैं, प्रकृति के नियम नहीं। अलग-अलग सारणियाँ और पाठ्यपुस्तकें थोड़ी अलग सीमा-मानों का उपयोग कर सकती हैं। बंधन एक सतत क्रम में मौजूद होता है, इसलिए आपको यह कल्पना नहीं करनी चाहिए कि \(\Delta EN=1.70\) पर कोई अदृश्य स्विच अचानक सहसंयोजक बंध को आयनिक बंध में बदल देता है।
HSC प्रश्नों में जहाँ संभव हो, प्रश्न में दी गई विद्युतऋणात्मकताओं या वर्गीकरण-संबंधी निर्देशों का उपयोग करें। इससे भी अधिक महत्वपूर्ण है प्रवृत्ति को समझाना: विद्युतऋणात्मकता का अंतर जितना अधिक होगा, बंध की ध्रुवीयता और आयनिक चरित्र उतना अधिक होगा।
03अध्रुवीय सहसंयोजक बंध: खींचतान में कोई भी परमाणु नहीं जीतता
\(\ce{Cl2}\) पर विचार करें।
दोनों क्लोरीन परमाणुओं की विद्युतऋणात्मकता बिल्कुल समान है। इसलिए,
\[
\Delta EN = |3.16-3.16|=0
\]
कोई भी क्लोरीन परमाणु बंधन इलेक्ट्रॉनों को दूसरे की तुलना में अधिक प्रबलता से आकर्षित नहीं करता।
इसलिए इलेक्ट्रॉन घनत्व दोनों परमाणुओं के बीच सममित रूप से वितरित होता है, जिससे एक अध्रुवीय सहसंयोजक बंध बनता है।
जब दो समान परमाणु बंध बनाते हैं, तो ऐसा स्वाभाविक रूप से होता है, जैसे \(\ce{H2}\), \(\ce{N2}\), \(\ce{O2}\), और \(\ce{F2}\)।
अलग-अलग परमाणु भी ऐसे बंध बना सकते हैं जिन्हें लगभग अध्रुवीय माना जाता है, यदि उनकी विद्युतऋणात्मकताएँ बहुत समान हों।
हल किया गया उदाहरण: क्या C-H बंध ध्रुवीय है?
कार्बन के लिए 2.55 और हाइड्रोजन के लिए 2.20 विद्युतऋणात्मकता मानों का उपयोग करके C-H बंध का वर्गीकरण करें।
चरण 1
\[
\Delta EN = |2.55-2.20|=0.35
\]
चरण 2
\(0.35\) का मान छोटा है, इसलिए HSC स्तर पर C-H बंध को सामान्यतः लगभग अध्रुवीय सहसंयोजक माना जाता है।
चरण 3
कार्बन वास्तव में बंधन इलेक्ट्रॉनों को हाइड्रोजन की तुलना में थोड़ा अधिक प्रबलता से आकर्षित करता है, इसलिए साझेदारी गणितीय रूप से पूरी तरह समान नहीं है। फिर भी अंतर इतना छोटा है कि सरल बंध-वर्गीकरण में हम सामान्यतः इस बंध को अध्रुवीय मानते हैं।
यह एक उपयोगी स्मरण है कि ये श्रेणियाँ मॉडल हैं। वास्तविक बंधों का साफ-सुथरी श्रेणियों में पूरी तरह फिट होना आवश्यक नहीं है।
04ध्रुवीय सहसंयोजक बंध: इलेक्ट्रॉन साझा होते हैं, लेकिन असमान रूप से
अब \(\ce{HCl}\) पर विचार करें।
क्लोरीन हाइड्रोजन की तुलना में काफी अधिक विद्युतऋणात्मक है:
\[
\Delta EN = |3.16-2.20|=0.96
\]
इलेक्ट्रॉन अभी भी साझा किए जाते हैं, इसलिए बंध सहसंयोजक है। हालांकि, इलेक्ट्रॉन घनत्व क्लोरीन की ओर खिसक जाता है।
यह असमान वितरण आंशिक आवेश उत्पन्न करता है:
\[
\ce{H^{\delta+}-Cl^{\delta-}}
\]
ग्रीक अक्षर डेल्टा, \(\delta\), का अर्थ “आंशिक” है। क्लोरीन ने पूर्ण \(-1\) आवेश प्राप्त नहीं किया है, और हाइड्रोजन ने पूर्ण \(+1\) आवेश प्राप्त नहीं किया है। यह बंध पूरी तरह समान साझेदारी और पूर्ण आवेश-विभाजन के बीच की अवस्था में है।
क्लोरीन वाला सिरा \(\delta-\) है क्योंकि वहाँ इलेक्ट्रॉन घनत्व अधिक है। हाइड्रोजन वाला सिरा \(\delta+\) है क्योंकि उससे इलेक्ट्रॉन घनत्व दूर खींचा गया है।
यह एक ध्रुवीय सहसंयोजक बंध है।
एक सामान्य गलती यह है कि ऋणात्मक सिरा उस परमाणु को दे दिया जाए जिसके पास कुल मिलाकर अधिक इलेक्ट्रॉन हों। यह नियम नहीं है। विद्युतऋणात्मकता की तुलना करें। अधिक विद्युतऋणात्मक परमाणु को \(\delta-\) सिरा मिलता है।
05आयनिक बंधन: जब अंतर बहुत बड़ा हो जाता है
अब सोडियम और क्लोरीन की तुलना करें।
सोडियम के लिए 0.93 और क्लोरीन के लिए 3.16 विद्युतऋणात्मकता मानों का उपयोग करने पर,
\[
\Delta EN = |3.16-0.93|=2.23
\]
यह H-Cl की तुलना में बहुत बड़ा अंतर है।
एक सरल मॉडल के अनुसार सोडियम एक इलेक्ट्रॉन खोकर \(\mathrm{Na}^{+}\) बनाता है, जबकि क्लोरीन एक इलेक्ट्रॉन ग्रहण करके \(\mathrm{Cl}^{-}\) बनाता है:
\[
\ce{Na -> Na+ + e-}
\]
\[
\ce{Cl + e- -> Cl-}
\]
इसके बाद विपरीत आवेश वाले आयन स्थिरवैद्युत बलों के कारण एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं। ठोस सोडियम क्लोराइड में यह आकर्षण अलग-अलग छोटे \(\ce{NaCl}\) अणु बनाने के बजाय एक विशाल त्रि-आयामी आयनिक जालक में फैला होता है।
इसीलिए केवल यह कहना कि “आयनिक बंध वह है जहाँ इलेक्ट्रॉन का स्थानांतरण होता है” अधूरा है। इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण आयनों के बनने को समझाता है। आयनिक बंधन स्वयं विपरीत आवेश वाले आयनों के बीच स्थिरवैद्युत आकर्षण है।
हल किया गया उदाहरण: मैग्नीशियम ऑक्साइड में बंधन का वर्गीकरण
मैग्नीशियम की विद्युतऋणात्मकता 1.31 और ऑक्सीजन की विद्युतऋणात्मकता 3.44 है। इन मानों का उपयोग करके समझाइए कि मैग्नीशियम ऑक्साइड मुख्यतः आयनिक क्यों है।
चरण 1
\[
\Delta EN = |3.44-1.31|=2.13
\]
इसकी कोई इकाई नहीं है क्योंकि विद्युतऋणात्मकता विमाहीन होती है।
चरण 2
\(2.13\) का अंतर बड़ा है। ऑक्सीजन इलेक्ट्रॉनों को मैग्नीशियम की तुलना में बहुत अधिक प्रबलता से आकर्षित करता है, इसलिए बंधन में प्रबल आयनिक चरित्र होता है।
चरण 3
मैग्नीशियम दो इलेक्ट्रॉन खोकर \(\mathrm{Mg}^{2+}\) बना सकता है, जबकि ऑक्सीजन दो इलेक्ट्रॉन ग्रहण करके \(\mathrm{O}^{2-}\) बना सकता है:
\[
\ce{Mg -> Mg^2+ + 2e-}
\]
\[
\ce{O + 2e- -> O^2-}
\]
चरण 4
\(\mathrm{Mg}^{2+}\) और \(\mathrm{O}^{2-}\) आयनों के बीच आयनिक जालक में प्रबल स्थिरवैद्युत आकर्षण होता है।
इसलिए विद्युतऋणात्मकता का बड़ा अंतर यह समझाने में मदद करता है कि मैग्नीशियम ऑक्साइड को मुख्यतः आयनिक क्यों वर्गीकृत किया जाता है।
06बंधन एक सतत क्रम है, तीन अलग-अलग संसार नहीं
अध्रुवीय सहसंयोजक, ध्रुवीय सहसंयोजक और आयनिक जैसे नाम उपयोगी हैं, लेकिन प्रकृति बंधों को तीन पूरी तरह अलग श्रेणियों में विभाजित नहीं करती।
कल्पना कीजिए कि किसी बंध में एक परमाणु की विद्युतऋणात्मकता धीरे-धीरे बढ़ाई जाती है। इलेक्ट्रॉन घनत्व धीरे-धीरे उस परमाणु की ओर खिसकता जाएगा। जब अंतर किसी विशेष दशमलव मान को पार करता है, तब कोई जादुई घटना नहीं होती।
इसलिए सबसे उपयोगी मानसिक मॉडल है:
\[
\text{समान साझेदारी}
\longrightarrow
\text{असमान साझेदारी}
\longrightarrow
\text{बढ़ता हुआ आवेश-विभाजन}
\]
या, बंधन की भाषा में,
\[
\text{अध्रुवीय सहसंयोजक}
\longrightarrow
\text{ध्रुवीय सहसंयोजक}
\longrightarrow
\text{बढ़ता हुआ आयनिक चरित्र}
\]
इसी कारण पाठ्यपुस्तक की किसी सीमा के बहुत निकट स्थित बंध को झूठी सटीकता के साथ वर्गीकृत नहीं करना चाहिए।
यदि \(\Delta EN=1.69\) है, तो यह तर्क देना खराब रसायन विज्ञान होगा कि यह बंध \(\Delta EN=1.71\) वाले बंध से मूल रूप से अलग ही होना चाहिए। विद्युतऋणात्मकता को प्रमाण के रूप में उपयोग करें, और उपलब्ध होने पर पदार्थ के बारे में अन्य जानकारी पर भी विचार करें।
07सबसे आकर्षक भ्रांति: आयनिक का अर्थ है कि इलेक्ट्रॉन पूरी तरह चले गए हैं
विद्यार्थियों को अक्सर ऐसे आरेख दिखाए जाते हैं जिनमें एक धातु किसी अधातु को इलेक्ट्रॉन दे देती है। यह मॉडल उपयोगी है क्योंकि यह आयन-निर्माण को समझाता है।
यदि आप इसे बहुत शाब्दिक रूप से समझें, तो यह भ्रामक हो जाता है।
वास्तविक इलेक्ट्रॉन घनत्व पूरी तरह अलग-अलग स्वामित्व वाले हिस्सों में नहीं बँटा होता। जिन पदार्थों को हम आयनिक वर्गीकृत करते हैं, उनमें भी कुछ सहसंयोजक चरित्र हो सकता है, जबकि अत्यधिक ध्रुवीय सहसंयोजक बंधों में पर्याप्त आवेश-विभाजन हो सकता है।
तो परीक्षा में आपको क्या कहना चाहिए?
विद्युतऋणात्मकता के बड़े अंतर के लिए यह कहना उचित है कि बंध में प्रबल आयनिक चरित्र है और पदार्थ को विपरीत आवेश वाले आयनों के रूप में मॉडल किया जा सकता है, जिन्हें स्थिरवैद्युत आकर्षण बाँधकर रखता है। यह दावा करने से बचें कि केवल विद्युतऋणात्मकता पूर्ण और पूरी तरह संपन्न इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण को सिद्ध करती है।
08बंध ध्रुवीयता और आणविक ध्रुवीयता एक ही बात नहीं हैं
यह अंतर बहुत-सी टाली जा सकने वाली गलतियों का कारण बनता है।
विद्युतऋणात्मकता का अंतर आपको बताता है कि कोई व्यक्तिगत बंध ध्रुवीय है या नहीं। केवल इसी के आधार पर यह नहीं बताया जा सकता कि पूरा अणु ध्रुवीय है या नहीं।
उदाहरण के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड में प्रत्येक C-O बंध ध्रुवीय है क्योंकि ऑक्सीजन कार्बन से अधिक विद्युतऋणात्मक है। लेकिन \(\ce{CO2}\) रैखिक है:
\[
\ce{O=C=O}
\]
दोनों बंध द्विध्रुव विपरीत दिशाओं में होते हैं और एक-दूसरे को निरस्त कर देते हैं।
इसलिए \(\ce{CO2}\) में ध्रुवीय सहसंयोजक बंध होते हैं, लेकिन पूरा अणु अध्रुवीय होता है।
यह विद्युतऋणात्मकता का विरोधाभास नहीं है। इसका केवल अर्थ यह है कि अब आप अगले प्रश्न पर पहुँच गए हैं: प्रत्येक बंध की ध्रुवीयता जान लेने के बाद, वे बंध त्रि-आयामी स्थान में किस प्रकार व्यवस्थित हैं?
09एक त्वरित निर्णय प्रक्रिया
जब आपको दो बंधित परमाणु दिए जाएँ और बंध का प्रकार पूछा जाए:
- प्रत्येक परमाणु की विद्युतऋणात्मकता ज्ञात करें।
- निरपेक्ष अंतर का उपयोग करके \(\Delta EN\) की गणना करें।
- \(\Delta EN\) के परिमाण का उपयोग करके असमान इलेक्ट्रॉन साझेदारी की मात्रा का आकलन करें।
- अधिक विद्युतऋणात्मक परमाणु की पहचान करें। ध्रुवीय सहसंयोजक बंध में यह \(\delta-\) बनता है।
- संख्यात्मक सीमा-मानों को पूर्ण नहीं, बल्कि लगभग मानें।
- यदि प्रश्न में भौतिक प्रमाण दिए गए हों, जैसे विद्युत चालकता या गलन-व्यवहार, तो उस प्रमाण का भी उपयोग करें।
मुख्य विचार \(0.4\) और \(1.7\) को याद करना नहीं है। मुख्य विचार यह समझना है कि ये संख्याएँ क्या दर्शाती हैं: बंधन इलेक्ट्रॉनों के प्रति आकर्षण कितना असमान हो गया है।
10प्रश्न और समाधान
प्रश्न 1
फॉस्फोरस की विद्युतऋणात्मकता 2.19 और क्लोरीन की विद्युतऋणात्मकता 3.16 है। P-Cl बंध का वर्गीकरण करें और पहचानें कि कौन-सा परमाणु आंशिक ऋणात्मक आवेश वहन करता है।
समाधान 1
P-Cl बंध ध्रुवीय सहसंयोजक है, और क्लोरीन आंशिक ऋणात्मक आवेश वहन करता है।
विद्युतऋणात्मकता का अंतर है
\[
\Delta EN=|3.16-2.19|=0.97
\]
\(0.97\) का अंतर स्पष्ट रूप से असमान साझेदारी दर्शाता है, लेकिन सामान्य अनुमानित मार्गदर्शिका के अनुसार यह इतना बड़ा नहीं है कि बंध को मुख्यतः आयनिक कहा जाए।
क्लोरीन अधिक विद्युतऋणात्मक है, इसलिए यह बंधन इलेक्ट्रॉन घनत्व को अपनी ओर आकर्षित करता है:
\[
\ce{P^{\delta+}-Cl^{\delta-}}
\]
महत्वपूर्ण तर्क यह है कि आंशिक आवेश का चिह्न इस बात से निर्धारित होता है कि कौन-सा परमाणु अधिक विद्युतऋणात्मक है, न कि इस बात से कि सूत्र में कौन-सा परमाणु पहले लिखा है।
प्रश्न 2
निम्न विद्युतऋणात्मकताओं का उपयोग करें:
- हाइड्रोजन: 2.20
- सल्फर: 2.58
- ऑक्सीजन: 3.44
S-H बंध की तुलना O-H बंध से करें।
कौन-सा बंध अधिक ध्रुवीय है, और प्रत्येक बंध में कौन-सा परमाणु \(\delta-\) है?
समाधान 2
O-H बंध अधिक ध्रुवीय है। S-H में सल्फर \(\delta-\) है, जबकि O-H में ऑक्सीजन \(\delta-\) है।
S-H के लिए,
\[
\Delta EN=|2.58-2.20|=0.38
\]
O-H के लिए,
\[
\Delta EN=|3.44-2.20|=1.24
\]
O-H बंध में विद्युतऋणात्मकता का अंतर अधिक है, इसलिए इसके बंधन इलेक्ट्रॉन कहीं अधिक असमान रूप से साझा होते हैं।
S-H में सल्फर हाइड्रोजन की तुलना में थोड़ा अधिक विद्युतऋणात्मक है, इसलिए इलेक्ट्रॉन घनत्व सल्फर की ओर खिसकता है।
O-H में ऑक्सीजन हाइड्रोजन की तुलना में काफी अधिक विद्युतऋणात्मक है, इसलिए इलेक्ट्रॉन घनत्व ऑक्सीजन की ओर खिसकता है।
एक सामान्य गलती यह कहना है कि दोनों बंध समान रूप से ध्रुवीय हैं क्योंकि दोनों में हाइड्रोजन है। बंध ध्रुवीयता दोनों परमाणुओं के बीच के अंतर पर निर्भर करती है, केवल एक परमाणु की पहचान पर नहीं।
प्रश्न 3
एक विद्यार्थी किसी बंध के लिए विद्युतऋणात्मकता का अंतर ठीक \(1.70\) निकालता है और लिखता है:
“क्योंकि \(1.70\) आयनिक सीमा है, इसलिए यह बंध निश्चित रूप से आयनिक है और इसमें कोई सहसंयोजक चरित्र नहीं है।”
विद्यार्थी के निष्कर्ष का मूल्यांकन करें।
समाधान 3
विद्यार्थी का निष्कर्ष बहुत निरपेक्ष है। \(1.70\) का विद्युतऋणात्मकता अंतर बंध को एक पारंपरिक सीमा के पास रखता है, इसलिए केवल विद्युतऋणात्मकता के आधार पर यह दावा उचित नहीं है कि बंध पूर्णतः आयनिक है और उसमें कोई सहसंयोजक चरित्र नहीं है।
\(0.4\) और \(1.7\) जैसे मान अनुमानित वर्गीकरण मार्गदर्शक हैं। ये इलेक्ट्रॉन वितरण में होने वाले सतत परिवर्तन का वर्णन करने में हमारी सहायता करते हैं।
\(\Delta EN=1.69\) वाला बंध अचानक \(\Delta EN=1.70\) या \(1.71\) वाले बंध से मूल रूप से अलग भौतिक वस्तु नहीं बन जाता।
बेहतर निष्कर्ष यह है कि बंध में पर्याप्त ध्रुवीयता और उल्लेखनीय आयनिक चरित्र है। यदि अतिरिक्त प्रमाण दिए जाएँ, जैसे पदार्थ की संरचना, गलन-व्यवहार या विद्युत चालकता, तो उनका भी उपयोग यह तय करने में किया जाना चाहिए कि पदार्थ का कौन-सा मॉडल सबसे उपयुक्त है।
भ्रांति यह है कि कक्षा में सुविधा के लिए बनाई गई सीमा को प्रकृति का सटीक नियम मान लिया जाए।
प्रश्न 4
एक काल्पनिक ठोस, \(\ce{MX}\), में दो अलग-अलग तत्व हैं जिनकी विद्युतऋणात्मकता का अंतर \(1.55\) है।
इसलिए एक विद्यार्थी अनुमान लगाता है कि ठोस में अलग-अलग ध्रुवीय सहसंयोजक अणु होने ही चाहिए।
प्रायोगिक अवलोकन बताते हैं कि ठोस:
- का गलन तापमान उच्च है
- ठोस अवस्था में विद्युत का चालन नहीं करता
- पिघली हुई अवस्था में विद्युत का चालन करता है
सभी प्रमाणों से कौन-सा मॉडल अधिक समर्थित है: आणविक सहसंयोजक ठोस या आयनिक जालक? समझाइए कि केवल विद्युतऋणात्मकता की गणना पर्याप्त क्यों नहीं थी।
समाधान 4
सभी प्रमाणों को मिलाकर देखें तो आयनिक जालक का मॉडल अधिक समर्थित है।
\(1.55\) का \(\Delta EN\) उस क्षेत्र के पास है जहाँ एक सरल संख्यात्मक मार्गदर्शिका प्रबल ध्रुवीय-सहसंयोजक चरित्र का संकेत दे सकती है। हालांकि, सीमा-मान केवल अनुमानित होता है।
भौतिक अवलोकन अधिक मजबूत संरचनात्मक प्रमाण देते हैं।
उच्च गलन तापमान प्रबल स्थिरवैद्युत आकर्षणों के अनुरूप है, जिन्हें दूर करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा की आवश्यकता होती है। ठोस अवस्था में विद्युत का चालन न होना भी आयनिक जालक के लिए अपेक्षित है क्योंकि आयन अपनी जगह स्थिर होते हैं।
जब पदार्थ पिघलता है, तो आयन गतिशील हो जाते हैं। इसलिए पिघला हुआ पदार्थ विद्युत का चालन कर सकता है क्योंकि आवेशित कण उसके भीतर गति कर सकते हैं।
एक सरल आणविक सहसंयोजक पदार्थ में सामान्यतः केवल पिघलने से गतिशील आवेशित कण उत्पन्न नहीं हो जाते।
गलती यह मानना था कि विद्युतऋणात्मकता की एक संख्या हर अन्य अवलोकन से अधिक निर्णायक है। विद्युतऋणात्मकता का अंतर बंध के चरित्र के बारे में प्रमाण है, न कि कोई अचूक परीक्षण जो प्रायोगिक आँकड़ों की जगह ले सके।
प्रश्न 5
निम्न विद्युतऋणात्मकताओं का उपयोग करें:
- कार्बन: 2.55
- नाइट्रोजन: 3.04
- फ्लोरीन: 3.98
\(\ce{CF4}\) का एक अणु चतुष्फलकीय और पूरी तरह सममित है। \(\ce{NF3}\) का एक अणु त्रिकोणीय पिरामिडीय है।
C-F बंध की ध्रुवीयता की तुलना N-F बंध से करें, फिर निर्धारित करें कि प्रत्येक पूरा अणु ध्रुवीय है या अध्रुवीय।
समाधान 5
C-F बंध N-F बंध से अधिक ध्रुवीय है, लेकिन \(\ce{CF4}\) समग्र रूप से अध्रुवीय है जबकि \(\ce{NF3}\) समग्र रूप से ध्रुवीय है।
पहले विद्युतऋणात्मकता के अंतर निकालें।
C-F के लिए,
\[
\Delta EN=|3.98-2.55|=1.43
\]
N-F के लिए,
\[
\Delta EN=|3.98-3.04|=0.94
\]
दोनों बंध ध्रुवीय सहसंयोजक हैं, और दोनों स्थितियों में फ्लोरीन \(\delta-\) है। C-F बंध में विद्युतऋणात्मकता का अंतर अधिक है, इसलिए उसकी बंध ध्रुवीयता अधिक है।
हालांकि, आणविक ध्रुवीयता बंध ध्रुवीयता और आणविक आकार, दोनों पर निर्भर करती है।
चतुष्फलकीय \(\ce{CF4}\) में चार समान C-F बंध द्विध्रुव सममित रूप से व्यवस्थित होते हैं। उनके प्रभाव एक-दूसरे को निरस्त कर देते हैं, इसलिए अणु का कोई समग्र द्विध्रुव नहीं होता और वह अध्रुवीय होता है।
त्रिकोणीय पिरामिडीय \(\ce{NF3}\) में तीन N-F बंध द्विध्रुव पूरी तरह एक-दूसरे को निरस्त नहीं करते। इसलिए अणु में एक समग्र द्विध्रुव होता है और वह ध्रुवीय होता है।
आकर्षक लेकिन गलत धारणा यह है कि बहुत ध्रुवीय बंधों वाला अणु स्वयं भी अनिवार्य रूप से ध्रुवीय होगा। विद्युतऋणात्मकता पहले आपको प्रत्येक बंध के बारे में बताती है। आणविक ज्यामिति यह निर्धारित करती है कि वे बंध द्विध्रुव एक-दूसरे को बढ़ाते हैं या निरस्त करते हैं।
जब आप विद्युतऋणात्मकता का उपयोग करके बंध ध्रुवीयता का अनुमान लगाना सीख लें, तो अगला उपयोगी कदम उस जानकारी को आणविक आकार के साथ जोड़ना है। इससे आप पूरे अणु की ध्रुवीयता का अनुमान लगा सकते हैं, जो आगे चलकर अंतराअणुक बलों, क्वथन तापमानों, विलेयता और HSC Chemistry में बाद में आने वाले अनेक भौतिक गुणों को समझाने में मदद करता है।