Bonding Theories MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Bonding Theories - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

संप्रत्यय:

समन्वय रसायन में, विभिन्न लिगैंड क्षेत्रों में परमाणु कक्षकों के सममिति लेबल आणविक बिंदु समूह के सममिति संक्रियाओं के तहत उनके व्यवहार का वर्णन करते हैं। एक अष्टफलकीय लिगैंड क्षेत्र के लिए, प्रासंगिक बिंदु समूह O_h है।

एक अष्टफलकीय लिगैंड क्षेत्र में धातु आयन के p कक्षक O_h बिंदु समूह की सममिति संक्रियाओं से प्रभावित होते हैं। ये p कक्षक (px, py, pz) एक त्रिगुणित अपभ्रष्ट निरूपण के रूप में रूपांतरित होते हैं।

O_h बिंदु समूह को ध्यान में रखते हुए, p कक्षकों के लिए सममिति लेबल आमतौर पर इस समूह के लिए वर्ण तालिका के आधार पर उनके अकरणीय निरूपण द्वारा दर्शाए जाते हैं। वर्ण तालिका दिखाती है कि कक्षकों का प्रत्येक सेट सममिति संक्रियाओं के तहत कैसे रूपांतरित होता है।

एक अष्टफलकीय क्षेत्र के लिए:

• g (गेरेड) उन कक्षकों को इंगित करता है जो प्रतिलोमन के संबंध में सममित हैं।
• u (अनगेरेड) उन कक्षकों को इंगित करता है जो प्रतिलोमन के संबंध में असममित हैं।
• t_1u p कक्षकों के लिए सही संकेतन है, जो उनके त्रिगुणित अपभ्रष्ट और असममित प्रकृति को दर्शाता है।

व्याख्या:

दी गई समस्या को देखते हुए, हमें एक अष्टफलकीय लिगैंड क्षेत्र में धातु आयन के संयोजकता p कक्षकों के सममिति लेबल को निर्धारित करने की आवश्यकता है:

O_h समूह में संयोजकता p कक्षक (px, py, pz) को t₁u लेबल द्वारा वर्णित किया गया है, जो असममित कक्षकों के त्रिगुणित अपभ्रष्ट सेट का प्रतिनिधित्व करता है।

विकल्पों की तुलना करना:

• विकल्प 1 (t_1g): यह त्रिगुणित अपभ्रष्ट सममित कक्षकों को इंगित करेगा, जो p कक्षकों के लिए गलत है।
• विकल्प 2 (t_1u): यह सही ढंग से एक अष्टफलकीय क्षेत्र में p कक्षकों के लिए त्रिगुणित अपभ्रष्ट असममित कक्षकों का प्रतिनिधित्व करता है।
• विकल्प 3 (e_g + a_1g): ये लेबल विभिन्न प्रकार के कक्षकों का प्रतिनिधित्व करते हैं, न कि p कक्षकों का।
• विकल्प 4 (t_2g): यह आमतौर पर d कक्षकों के लिए उपयोग किया जाता है, न कि p कक्षकों के लिए।

निष्कर्ष:

अष्टफलकीय लिगैंड क्षेत्र में धातु आयन के संयोजकता p कक्षकों का सममिति लेबल t₁u है। इसलिए, सही उत्तर विकल्प 2 है।

उत्तर: (3)

हल:

ऐसे संलग्नी जिनके दो अलग-अलग दाता स्थल होते हैं, लेकिन एक समय में केवल एक दाता स्थल के माध्यम से केंद्रीय धातु से जुड़ते हैं, उभयदंती संलग्नी कहलाते हैं।

उभयदंती संलग्नी NO2– ; SCN– ; CN– हैं।

\(\rm I^-_3\) में, I₂ के σ^* और I^- के अबंधित इलेक्ट्रॉन के बीच अंतःक्रिया होती है। प्रोपेनोन और Br₂ की स्थिति में, Br₂ के σ^* और प्रोपेनोन के अबंधित इलेक्ट्रॉन के बीच अंतःक्रिया होती है।

इस प्रकार, I₂ और Br₂ दोनों अम्ल के रूप में व्यवहार करते हैं।

सही विकल्प (b) है।

संकल्पना:

→ त्रिकोणीय प्रिज्मीय आण्विक ज्यामिति उन यौगिकों के आकार का वर्णन करती है जहाँ छह परमाणु, परमाणुओं के समूह या लिगैंड एक केंद्रीय परमाणु के चारों ओर व्यवस्थित होते हैं, जो एक त्रिकोणीय प्रिज्म के शीर्षों को परिभाषित करते हैं।

→ त्रिकोणीय प्रिज्मीय उपसहसंयोजन में d स्तरों का लिगैंड क्षेत्र विभाजन क्रिस्टल क्षेत्र और सरल आण्विक कक्षक गणनाओं के संदर्भ में चर्चा की जा सकती है।

→ यह पाया गया है कि d⁰,d¹,d² विन्यास वाले परमाणुओं के लिए, अष्टफलकीय उपसहसंयोजन की तुलना में d-सहसंयोजकता एक स्थायीकारक प्रदान करती है।

→ पाँच d-कक्षक को dxy, dxz, dyz, d_z², d_x²-y² प्रतीक दिया जाता है। एक संकुल में वे आने वाले आवेश के सापेक्ष अलग-अलग संरेखित होते हैं। त्रिकोणीय प्रिज्मीय लिगैंड क्षेत्र में, सबसे स्थायी ‘d’ कक्षक की ऊर्जा dxy होती है।

व्याख्या:

त्रिकोणीय प्रिज्मीय लिगैंड क्षेत्र में, ‘d’ कक्षक की ऊर्जा होती है

\(\rm d_{yz} = d_{xz} > d_{z^2}> d_{x^2 -y^2}= d_{xy}\)

इसलिए, सबसे स्थायी ‘d’ कक्षक d_xy है क्योंकि उनके लिगैंड की ओर संकेत करने वाले लोब होते हैं, जिससे अधिक इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन प्रतिकर्षण होता है। परिणामस्वरूप, इन कक्षकों को कम ऊर्जा स्तरों पर धकेल दिया जाता है, जिससे वे अधिक स्थायी हो जाते हैं और dx2-y2 कक्षक के लिगैंड के बीच संकेत करने वाले लोब होते हैं, और इसलिए वे कम इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन प्रतिकर्षण का अनुभव करते हैं। इससे वे कम स्थायी हो जाते हैं और इसलिए उनकी ऊर्जा अधिक हो जाती है।

निष्कर्ष: सही उत्तर विकल्प 2 है।

अवधारणा:

जॉन-टेलर विरूपण:

• जॉन-टेलर प्रमेय के अनुसार, इलेक्ट्रॉनिक रूप से विकृत अवस्था में कोई भी अरैखिक अणु अस्थिर होता है और कम ऊर्जा की एक प्रणाली बनाने के लिए विकृति को समाप्त करने हेतु किसी प्रकार के विरूपण से गुजरता है और इस तरह विकृति को समाप्त करता है।

• कुछ विशिष्ट इलेक्ट्रॉनिक विन्यास के अष्टफलकीय संकुल अक्सर विकृत हो जाते है ताकि दो धातु-लिगन्ड की अक्षीय आबंध लंबाई चार धातु-लिगन्ड विषुवतीय आबंध लंबाई के बराबर न हो।

• क्रिस्टल क्षेत्र सिद्धांत (CFT) इलेक्ट्रॉन कक्षक अवस्थाओं की विकृति का वर्णन करता है, जो आमतौर पर लिगन्ड द्वारा आसपास के आवेश वितरण द्वारा उत्पन्न स्थिर विद्युत क्षेत्र के d कक्षक के कारण होता है।

• आमतौर पर, जॉन-टेलर विरूपण दो प्रकार का होता है: चतुष्कोणीय दीर्घीकरण या Z-आउट विरूपण और चतुष्कोणीय संपीड़न या Z-इन विरूपण।

• चतुष्कोणीय दीर्घीकरण या Z-आउट विरूपण में, अक्षीय आबंध लंबाई (a) विषुवतीय आबंध लंबाई (e) से अधिक होती है​। जबकि चतुष्कोणीय संपीड़न या Z-इन विरूपण के मामले में, अक्षीय आबंध लंबाई (a) विषुवतीय आबंध लंबाई (e) से कम होती है।

स्पष्टीकरण:

• अष्टफलकीय क्षेत्र में, d कक्षक \({t_{2g}}\) और \({e_g}\) कक्षक में विभाजित होता है। \({t_{2g}}\) और \({e_g}\) कक्षक में असममित इलेक्ट्रॉन के परिणामस्वरूप जॉन-टेलर विरूपण होता है।
• [Mn(NH3)6]+2 में, Mn की ऑक्सीकरण अवस्था +2 है और अमोनिया एक प्रबल क्षेत्र लिगन्ड नहीं है। इस प्रकार संकुल [Mn(NH3)6]+2 एक उच्च-प्रचक्रण संकुल है। Mn+2 (d5) आयन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास \({t_{2g}}^3{e_g}^2\) है। चूंकि \({t_{2g}}\) और \({e_g}\) कक्षक के बीच इलेक्ट्रॉन असममित रूप से नहीं भरे जाते हैं, तथा यह जॉन टेलर विरूपण प्रदर्शित नहीं करेगा।
• [Fe(CN)6]4- में, Fe की ऑक्सीकरण अवस्था +2 है, और सायनाइड (CN^-) एक प्रबल क्षेत्र लिगन्ड है। इस प्रकार संकुल​ [Fe(CN)₆]^4- एक निम्न-प्रचक्रण संकुल है। Fe+2 (d6) आयन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास \({t_{2g}}^6{e_g}^0\) है। चूंकि \({t_{2g}}\) और \({e_g}\) कक्षक के बीच इलेक्ट्रॉन असममित रूप से नहीं भरे जाते हैं, तथा यह जॉन टेलर विरूपण प्रदर्शित नहीं करेगा।
• [Ti(H2O)6]+2 में, Ti की ऑक्सीकरण अवस्था +2 है, और जल (H2O) एक प्रबल क्षेत्र लिगन्ड नहीं है। इस प्रकार संकुल [Ti(H2O)6]+2 एक उच्च-प्रचक्रण संकुल है। Ti+2 (d2) आयन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास \({t_{2g}}^2{e_g}^0\) है। चूंकि \({t_{2g}}\) कक्षक के बीच इलेक्ट्रॉन असममित रूप से भरे हुए हैं, इस प्रकार यह संकुल जॉन टेलर विरूपण प्रदर्शित करेगा।
• [Co(NH3)6]+3 में, Co की ऑक्सीकरण अवस्था +3 है और अमोनिया मध्यम रूप से प्रबल क्षेत्र लिगन्ड है। इस प्रकार संकुल [Co(NH3)6]+3 एक निम्न-प्रचक्रण संकुल है। Co+3 (d6) आयन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास \({t_{2g}}^6{e_g}^0\) है। चूंकि \({t_{2g}}\) और \({e_g}\) कक्षक के बीच इलेक्ट्रॉन असममित रूप से नहीं भरे जाते हैं, तथा यह जॉन टेलर विरूपण प्रदर्शित नहीं करेगा।

निष्कर्ष:

• अतः, संकुल [Ti(H2O)6]+2 जॉन-टेलर विरूपण प्रदर्शित करेगा।

अवधारणा:

जॉन-टेलर विरूपण:

• जॉन-टेलर प्रमेय के अनुसार, इलेक्ट्रॉनिक रूप से विकृत अवस्था में कोई भी अरैखिक अणु अस्थिर होता है और कम ऊर्जा की एक प्रणाली बनाने के लिए विकृति को समाप्त करने हेतु किसी प्रकार के विरूपण से गुजरता है और इस तरह विकृति को समाप्त करता है।

• कुछ विशिष्ट इलेक्ट्रॉनिक विन्यास के अष्टफलकीय संकुल अक्सर विकृत हो जाते है ताकि दो धातु-लिगन्ड की अक्षीय आबंध लंबाई चार धातु-लिगन्ड विषुवतीय आबंध लंबाई के बराबर न हो।

• क्रिस्टल क्षेत्र सिद्धांत (CFT) इलेक्ट्रॉन कक्षक अवस्थाओं की विकृति का वर्णन करता है, जो आमतौर पर लिगन्ड द्वारा आसपास के आवेश वितरण द्वारा उत्पन्न स्थिर विद्युत क्षेत्र के d कक्षक के कारण होता है।

• आमतौर पर, जॉन-टेलर विरूपण दो प्रकार का होता है: चतुष्कोणीय दीर्घीकरण या Z-आउट विरूपण और चतुष्कोणीय संपीड़न या Z-इन विरूपण।

• चतुष्कोणीय दीर्घीकरण या Z-आउट विरूपण में, अक्षीय आबंध लंबाई (a) विषुवतीय आबंध लंबाई (e) से अधिक होती है​। जबकि चतुष्कोणीय संपीड़न या Z-इन विरूपण के मामले में, अक्षीय आबंध लंबाई (a) विषुवतीय आबंध लंबाई (e) से कम होती है।

स्पष्टीकरण:

• अष्टफलकीय क्षेत्र में, d कक्षक \({t_{2g}}\) और \({e_g}\) कक्षक में विभाजित होता है। \({t_{2g}}\) और \({e_g}\) कक्षक में असममित इलेक्ट्रॉन के परिणामस्वरूप जॉन-टेलर विरूपण होता है।
• [Mn(NH3)6]+2 में, Mn की ऑक्सीकरण अवस्था +2 है और अमोनिया एक प्रबल क्षेत्र लिगन्ड नहीं है। इस प्रकार संकुल [Mn(NH3)6]+2 एक उच्च-प्रचक्रण संकुल है। Mn+2 (d5) आयन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास \({t_{2g}}^3{e_g}^2\) है। चूंकि \({t_{2g}}\) और \({e_g}\) कक्षक के बीच इलेक्ट्रॉन असममित रूप से नहीं भरे जाते हैं, तथा यह जॉन टेलर विरूपण प्रदर्शित नहीं करेगा।
• [Fe(CN)6]4- में, Fe की ऑक्सीकरण अवस्था +2 है, और सायनाइड (CN^-) एक प्रबल क्षेत्र लिगन्ड है। इस प्रकार संकुल​ [Fe(CN)₆]^4- एक निम्न-प्रचक्रण संकुल है। Fe+2 (d6) आयन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास \({t_{2g}}^6{e_g}^0\) है। चूंकि \({t_{2g}}\) और \({e_g}\) कक्षक के बीच इलेक्ट्रॉन असममित रूप से नहीं भरे जाते हैं, तथा यह जॉन टेलर विरूपण प्रदर्शित नहीं करेगा।
• [Ti(H2O)6]+2 में, Ti की ऑक्सीकरण अवस्था +2 है, और जल (H2O) एक प्रबल क्षेत्र लिगन्ड नहीं है। इस प्रकार संकुल [Ti(H2O)6]+2 एक उच्च-प्रचक्रण संकुल है। Ti+2 (d2) आयन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास \({t_{2g}}^2{e_g}^0\) है। चूंकि \({t_{2g}}\) कक्षक के बीच इलेक्ट्रॉन असममित रूप से भरे हुए हैं, इस प्रकार यह संकुल जॉन टेलर विरूपण प्रदर्शित करेगा।
• [Co(NH3)6]+3 में, Co की ऑक्सीकरण अवस्था +3 है और अमोनिया मध्यम रूप से प्रबल क्षेत्र लिगन्ड है। इस प्रकार संकुल [Co(NH3)6]+3 एक निम्न-प्रचक्रण संकुल है। Co+3 (d6) आयन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास \({t_{2g}}^6{e_g}^0\) है। चूंकि \({t_{2g}}\) और \({e_g}\) कक्षक के बीच इलेक्ट्रॉन असममित रूप से नहीं भरे जाते हैं, तथा यह जॉन टेलर विरूपण प्रदर्शित नहीं करेगा।

निष्कर्ष:

• अतः, संकुल [Ti(H2O)6]+2 जॉन-टेलर विरूपण प्रदर्शित करेगा।

संकल्पना:

→ त्रिकोणीय प्रिज्मीय आण्विक ज्यामिति उन यौगिकों के आकार का वर्णन करती है जहाँ छह परमाणु, परमाणुओं के समूह या लिगैंड एक केंद्रीय परमाणु के चारों ओर व्यवस्थित होते हैं, जो एक त्रिकोणीय प्रिज्म के शीर्षों को परिभाषित करते हैं।

→ त्रिकोणीय प्रिज्मीय उपसहसंयोजन में d स्तरों का लिगैंड क्षेत्र विभाजन क्रिस्टल क्षेत्र और सरल आण्विक कक्षक गणनाओं के संदर्भ में चर्चा की जा सकती है।

→ यह पाया गया है कि d⁰,d¹,d² विन्यास वाले परमाणुओं के लिए, अष्टफलकीय उपसहसंयोजन की तुलना में d-सहसंयोजकता एक स्थायीकारक प्रदान करती है।

→ पाँच d-कक्षक को dxy, dxz, dyz, d_z², d_x²-y² प्रतीक दिया जाता है। एक संकुल में वे आने वाले आवेश के सापेक्ष अलग-अलग संरेखित होते हैं। त्रिकोणीय प्रिज्मीय लिगैंड क्षेत्र में, सबसे स्थायी ‘d’ कक्षक की ऊर्जा dxy होती है।

व्याख्या:

त्रिकोणीय प्रिज्मीय लिगैंड क्षेत्र में, ‘d’ कक्षक की ऊर्जा होती है

\(\rm d_{yz} = d_{xz} > d_{z^2}> d_{x^2 -y^2}= d_{xy}\)

इसलिए, सबसे स्थायी ‘d’ कक्षक d_xy है क्योंकि उनके लिगैंड की ओर संकेत करने वाले लोब होते हैं, जिससे अधिक इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन प्रतिकर्षण होता है। परिणामस्वरूप, इन कक्षकों को कम ऊर्जा स्तरों पर धकेल दिया जाता है, जिससे वे अधिक स्थायी हो जाते हैं और dx2-y2 कक्षक के लिगैंड के बीच संकेत करने वाले लोब होते हैं, और इसलिए वे कम इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन प्रतिकर्षण का अनुभव करते हैं। इससे वे कम स्थायी हो जाते हैं और इसलिए उनकी ऊर्जा अधिक हो जाती है।

निष्कर्ष: सही उत्तर विकल्प 2 है।

उत्तर: (3)

हल:

ऐसे संलग्नी जिनके दो अलग-अलग दाता स्थल होते हैं, लेकिन एक समय में केवल एक दाता स्थल के माध्यम से केंद्रीय धातु से जुड़ते हैं, उभयदंती संलग्नी कहलाते हैं।

उभयदंती संलग्नी NO2– ; SCN– ; CN– हैं।

अवधारणा:

जॉन-टेलर विरूपण:

• जॉन-टेलर प्रमेय के अनुसार, इलेक्ट्रॉनिक रूप से विकृत अवस्था में कोई भी अरैखिक अणु अस्थिर होता है और कम ऊर्जा की एक प्रणाली बनाने के लिए विकृति को समाप्त करने हेतु किसी प्रकार के विरूपण से गुजरता है और इस तरह विकृति को समाप्त करता है।

• कुछ विशिष्ट इलेक्ट्रॉनिक विन्यास के अष्टफलकीय संकुल अक्सर विकृत हो जाते है ताकि दो धातु-लिगन्ड की अक्षीय आबंध लंबाई चार धातु-लिगन्ड विषुवतीय आबंध लंबाई के बराबर न हो।

• क्रिस्टल क्षेत्र सिद्धांत (CFT) इलेक्ट्रॉन कक्षक अवस्थाओं की विकृति का वर्णन करता है, जो आमतौर पर लिगन्ड द्वारा आसपास के आवेश वितरण द्वारा उत्पन्न स्थिर विद्युत क्षेत्र के d कक्षक के कारण होता है।

• आमतौर पर, जॉन-टेलर विरूपण दो प्रकार का होता है: चतुष्कोणीय दीर्घीकरण या Z-आउट विरूपण और चतुष्कोणीय संपीड़न या Z-इन विरूपण।

• चतुष्कोणीय दीर्घीकरण या Z-आउट विरूपण में, अक्षीय आबंध लंबाई (a) विषुवतीय आबंध लंबाई (e) से अधिक होती है​। जबकि चतुष्कोणीय संपीड़न या Z-इन विरूपण के मामले में, अक्षीय आबंध लंबाई (a) विषुवतीय आबंध लंबाई (e) से कम होती है।

स्पष्टीकरण:

• अष्टफलकीय क्षेत्र में, d कक्षक \({t_{2g}}\) और \({e_g}\) कक्षक में विभाजित होता है। \({t_{2g}}\) और \({e_g}\) कक्षक में असममित इलेक्ट्रॉन के परिणामस्वरूप जॉन-टेलर विरूपण होता है।
• [Mn(NH3)6]+2 में, Mn की ऑक्सीकरण अवस्था +2 है और अमोनिया एक प्रबल क्षेत्र लिगन्ड नहीं है। इस प्रकार संकुल [Mn(NH3)6]+2 एक उच्च-प्रचक्रण संकुल है। Mn+2 (d5) आयन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास \({t_{2g}}^3{e_g}^2\) है। चूंकि \({t_{2g}}\) और \({e_g}\) कक्षक के बीच इलेक्ट्रॉन असममित रूप से नहीं भरे जाते हैं, तथा यह जॉन टेलर विरूपण प्रदर्शित नहीं करेगा।
• [Fe(CN)6]4- में, Fe की ऑक्सीकरण अवस्था +2 है, और सायनाइड (CN^-) एक प्रबल क्षेत्र लिगन्ड है। इस प्रकार संकुल​ [Fe(CN)₆]^4- एक निम्न-प्रचक्रण संकुल है। Fe+2 (d6) आयन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास \({t_{2g}}^6{e_g}^0\) है। चूंकि \({t_{2g}}\) और \({e_g}\) कक्षक के बीच इलेक्ट्रॉन असममित रूप से नहीं भरे जाते हैं, तथा यह जॉन टेलर विरूपण प्रदर्शित नहीं करेगा।
• [Ti(H2O)6]+2 में, Ti की ऑक्सीकरण अवस्था +2 है, और जल (H2O) एक प्रबल क्षेत्र लिगन्ड नहीं है। इस प्रकार संकुल [Ti(H2O)6]+2 एक उच्च-प्रचक्रण संकुल है। Ti+2 (d2) आयन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास \({t_{2g}}^2{e_g}^0\) है। चूंकि \({t_{2g}}\) कक्षक के बीच इलेक्ट्रॉन असममित रूप से भरे हुए हैं, इस प्रकार यह संकुल जॉन टेलर विरूपण प्रदर्शित करेगा।
• [Co(NH3)6]+3 में, Co की ऑक्सीकरण अवस्था +3 है और अमोनिया मध्यम रूप से प्रबल क्षेत्र लिगन्ड है। इस प्रकार संकुल [Co(NH3)6]+3 एक निम्न-प्रचक्रण संकुल है। Co+3 (d6) आयन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास \({t_{2g}}^6{e_g}^0\) है। चूंकि \({t_{2g}}\) और \({e_g}\) कक्षक के बीच इलेक्ट्रॉन असममित रूप से नहीं भरे जाते हैं, तथा यह जॉन टेलर विरूपण प्रदर्शित नहीं करेगा।

निष्कर्ष:

• अतः, संकुल [Ti(H2O)6]+2 जॉन-टेलर विरूपण प्रदर्शित करेगा।

\(\rm I^-_3\) में, I₂ के σ^* और I^- के अबंधित इलेक्ट्रॉन के बीच अंतःक्रिया होती है। प्रोपेनोन और Br₂ की स्थिति में, Br₂ के σ^* और प्रोपेनोन के अबंधित इलेक्ट्रॉन के बीच अंतःक्रिया होती है।

इस प्रकार, I₂ और Br₂ दोनों अम्ल के रूप में व्यवहार करते हैं।

सही विकल्प (b) है।