आणविक ज्यामिति

आणविक ज्यामिति यह बताती है कि नाभिक अंतरिक्ष में कैसे व्यवस्थित हैं। मुख्य-समूह अणुओं के लिए VSEPR एक उपयोगी प्रथम मॉडल है: केंद्रीय परमाणु के आसपास इलेक्ट्रॉन-घनत्व क्षेत्र एक-दूसरे से यथासंभव दूर व्यवस्थित होते हैं।

इलेक्ट्रॉन क्षेत्र गिनें

एकल, द्वि या त्रि बंध प्रत्येक सामान्यतः एक इलेक्ट्रॉन क्षेत्र गिने जाते हैं; अकेला इलेक्ट्रॉन युग्म भी एक क्षेत्र है। दो क्षेत्र लगभग 180° पर रैखिक, तीन लगभग 120° पर त्रिकोणीय समतलीय और चार लगभग 109.5° पर चतुष्फलकीय इलेक्ट्रॉन-ज्यामिति देते हैं।

इलेक्ट्रॉन-ज्यामिति और आणविक ज्यामिति

CH₄ में चार बंध क्षेत्र हैं और अणु चतुष्फलकीय है। NH₃ में तीन बंध + एक अकेला युग्म है: इलेक्ट्रॉन-ज्यामिति चतुष्फलकीय, पर नाभिकीय आकार त्रिकोणीय पिरामिडीय। H₂O में दो बंध + दो अकेले युग्म होने से आकार मुड़ा है।

दो और तीन क्षेत्र

CO₂ में केंद्रीय C पर दो क्षेत्र हैं, इसलिए O=C=O रैखिक। BF₃ में तीन B–F क्षेत्र और कोई अकेला युग्म नहीं, इसलिए त्रिकोणीय समतलीय। बहुबंध एक क्षेत्र गिना जाता है, यद्यपि उसका प्रतिकर्षण एकल बंध से बिल्कुल समान नहीं।

पाँच और छह क्षेत्र

PCl₅ के आदर्श मॉडल में पाँच क्षेत्र त्रिकोणीय द्विपिरामिडीय व्यवस्था देते हैं: तीन विषुवतीय और दो अक्षीय। SF₆ में छह क्षेत्र अष्टफलक ज्यामिति देते हैं। पाँच-क्षेत्रीय संरचनाओं में अकेले युग्म सामान्यतः विषुवतीय स्थान पसंद करते हैं क्योंकि वहाँ 90° वाले निकट संपर्क कम होते हैं।

VSEPR की सीमा

यह मॉडल कई मुख्य-समूह अणुओं की आकृति और मोटे कोणों के लिए उत्कृष्ट है, पर बंध लंबाई, सटीक कोण, संक्रमण-धातु समिश्र या इलेक्ट्रॉनिक अवस्थाओं की पूरी क्वांटम प्रकृति नहीं देता। उपलब्ध प्रयोगात्मक संरचना या अधिक उन्नत इलेक्ट्रॉनिक-संरचना मॉडल को अंतिम संदर्भ मानें।

इलेक्ट्रॉन क्षेत्र और बंध कोण का क्रम

अकेले युग्म–अकेले युग्म प्रतिकर्षण सामान्यतः अकेले युग्म–बंधन युग्म से और वह बंधन युग्म–बंधन युग्म से अधिक माना जाता है। यही कारण है कि CH₄ का आदर्श 109.5° कोण NH₃ में छोटा और H₂O में और छोटा हो जाता है। VSEPR इस क्रम को गुणात्मक रूप से पकड़ता है।

बहुबंध एक क्षेत्र गिना जाता है, पर उसकी अधिक केंद्रित इलेक्ट्रॉन घनत्व पड़ोसी क्षेत्रों पर एकल बंध से थोड़ा अलग प्रतिकर्षण डाल सकती है। इसलिए वास्तविक कोण आदर्श मानों से कुछ डिग्री अलग होना सामान्य है।

ज्यामिति से ध्रुवता और अभिक्रियाशीलता

आकार केवल नामकरण नहीं है। कक्षकीय अतिव्यापन, lone-pair की दिशा, steric भीड़ और बंध-द्विध्रुवों का सदिश योग सभी ज्यामिति से प्रभावित होते हैं। इसलिए VSEPR से निकला आकार अगले अध्यायों में ध्रुवता, अम्ल-क्षार व्यवहार और अभिक्रिया तंत्र समझने का आधार बनता है।

अभ्यास

NH₃

केंद्रीय N पर कितने क्षेत्र और आकार?

हल: 3 बंध + 1 अकेला युग्म = 4 क्षेत्र; आणविक आकार त्रिकोणीय पिरामिडीय।

CO₂

दो डबल बंध कितने क्षेत्र गिने जाएँगे?

हल: 2 क्षेत्र; अणु रैखिक, आदर्श कोण 180°।

SF₆

छह S–F बंध और कोई अकेला युग्म।

हल: 6 क्षेत्र; अष्टफलक ज्यामिति, पड़ोसी बंध लगभग 90°।