SSC Chemistry Chapter 3 | মাধ্যমিক রসায়ন তৃতীয় অধ্যায় | 3.1 মৌলিক ও যৌগিক পদার্থ | পর্ব 01 | (মে 2024)
লিগ্যান্ড ক্ষেত্র এবং আণবিক কক্ষপথ তত্ত্বগুলি
1950 সাল থেকে এটি স্পষ্টতই প্রমাণিত হয়েছে যে আরও একটি সম্পূর্ণ তত্ত্ব, যা আয়নিক এবং সমবায় উভয় বন্ধনের অবদানকে অন্তর্ভুক্ত করে, সমন্বয় যৌগগুলির বৈশিষ্ট্যগুলির পর্যাপ্ত হিসাব দেওয়া প্রয়োজন। এই ধরনের তত্ত্বটি তথাকথিত লিগান্ড ফিল্ড থিওরি (এলএফটি), যার উত্স আরও সাধারণ, তবে আরও জটিল, রাসায়নিক বন্ধনের তত্ত্বকে মলিকুলার অরবিটাল (এমও) তত্ত্ব বলে। (আণবিক কক্ষপথ অণুগুলিতে যেমন বৈদ্যুতিনের স্থানিক বিতরণকে বর্ণনা করে যেমন পারমাণবিক কক্ষপথ পরমাণুগুলিতে বিতরণকে বর্ণনা করে।) এই তত্ত্ব সমন্বয় যৌগের বেশিরভাগ বৈশিষ্ট্যের ক্ষেত্রে অসাধারণ সাফল্যের সাথে যুক্ত।
একটি সমন্বয় যৌগের চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্য বন্ধনে ব্যবহৃত অরবিটাল শক্তি স্তরের অপ্রত্যক্ষ প্রমাণ সরবরাহ করতে পারে। হুন্ড বিধি, যা ক্রমানুসারে বৈদ্যুতিনগুলি পারমাণবিক শেলগুলি পূরণ করে (স্ফটিক দেখুন: চৌম্বকবাদ দেখুন), প্রয়োজন যে শক্তি স্তরে অপ্রাপ্ত ইলেকট্রনের সর্বাধিক সংখ্যক সমান বা প্রায় সমান শক্তি রয়েছে। কোন যৌগিকৃত ইলেকট্রন নেই এমন যৌগগুলি চৌম্বকীয় ক্ষেত্র দ্বারা সামান্য সরানো হয় এবং ডায়াম্যাগনেটিক বলে। যেহেতু অপরিকল্পিত ইলেক্ট্রনগুলি ক্ষুদ্র চৌম্বকগুলির মতো আচরণ করে, যৌগিক যৌগিক উপাদানগুলিতে চৌম্বকীয় ক্ষেত্র দ্বারা আকৃষ্ট হয় এবং বলা হয় প্যারাম্যাগনেটিক। কোনও যৌগের চৌম্বকত্বের পরিমাপটিকে তার চৌম্বকীয় মুহূর্ত বলা হয়। জটিল আয়ন হেক্সাফ্লুওরোফেরেট (3–) (ফেফ 6 3−) এর একটি চৌম্বকীয় মুহুর্তের জন্য পাঁচটি অপরিশোধিত ইলেকট্রনযুক্ত কোনও পদার্থ থেকে প্রত্যাশিত প্রতীক পাওয়া যায়, যেমন নিখরচায় আয়রন (3+) আয়ন (ফে 3+) হয়, তবে এর চৌম্বকীয় মুহুর্তটি ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত হেক্সাসায়ানোফেরেট (3–) ([ফে (সিএন) 6] 3−), এতে ফে 3+ ও রয়েছে, কেবল একটি অপ্রাপ্ত ইলেক্ট্রনের সাথে মিল রয়েছে ।
এলএফটি চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্যের এই পার্থক্যের জন্য অ্যাকাউন্ট করতে সক্ষম হয়। অষ্টেহেড্রাল কমপ্লেক্সগুলির জন্য লিগ্যান্ডগুলির ইলেক্ট্রনগুলি সমস্ত ছয় বন্ধনের আণবিক কক্ষপথ পূরণ করে, অন্যদিকে ধাতব কেশনের কোনও ইলেক্ট্রন ননবন্ডিং (টি 2 জি) এবং অ্যান্টিবন্ডিং (ই জি) কক্ষপথ গ্রহণ করে। কক্ষপথের দুটি সেট (টি 2 জি এবং ই জি) এর মধ্যে অরবিটাল বিভাজনকে অরবিটাল লিগান্ড ফিল্ড প্যারামিটার হিসাবে মনোনীত করা হয়েছে, δ o (যেখানে ওকটি অষ্টবাহী হিসাবে দাঁড়িয়েছে)। লিগান্ডগুলি যাদের কক্ষপথটি ধাতব কেটের কক্ষপথের সাথে দৃ strongly়তার সাথে যোগাযোগ করে তাদের বলিষ্ঠ ক্ষেত্রের লিগ্যান্ডস বলা হয়। এই জাতীয় লিগ্যান্ডগুলির জন্য কক্ষপথ বিভাজকটি টি 2 জি এবং ই জি অরবিটালের মধ্যে থাকে এবং ফলস্বরূপ value o মানটি বড়। লিগান্ডগুলি যাদের কক্ষপথগুলি কেবল ধাতব কাঠামোর কক্ষপথের সাথে দুর্বলভাবে যোগাযোগ করে তাকে দুর্বল ক্ষেত্রের লিগ্যান্ডস বলে। এই ধরনের লিগ্যান্ডগুলির জন্য কক্ষপথ বিভাজকটি টি 2 জি এবং ই জি অরবিটালের মধ্যে থাকে এবং ফলস্বরূপ δ o মানটি ছোট হয়। ইলেক্ট্রন কনফিগারেশন d 0 থেকে d 3 এবং d 8 মাধ্যমে d 10 এর মাধ্যমে রূপান্তর ধাতু আয়নগুলির জন্য, কেবলমাত্র একটি কনফিগারেশন সম্ভব, সুতরাং কমপ্লেক্সে ইলেক্ট্রনের নেট স্পিন শক্তিশালী এবং ক্ষেত্র দুর্বল ক্ষেত্র লিগান্ড উভয়ের জন্য একই। বিপরীতে, ইলেক্ট্রন কনফিগারেশনের সাথে 4 ডি ডি 7 এর মাধ্যমে রূপান্তর ধাতু আয়নগুলির জন্য (ফে 3+ হ'ল ডি 5), হাই-স্পিন এবং লো-স্পিন উভয়ই রাষ্ট্র জড়িত লিগান্ডের উপর নির্ভর করে সম্ভব। সায়ানাইড আয়ন হিসাবে শক্তিশালী ক্ষেত্রের লিগান্ডগুলির ফল স্বল্প-স্পিন কমপ্লেক্সে পরিণত হয়, যেখানে ফ্লোরাইড আয়নগুলির মতো দুর্বল ক্ষেত্রের লিগান্ডগুলি উচ্চ-স্পিন কমপ্লেক্সগুলির ফলস্বরূপ। সুতরাং, [ফে (সিএন) 6] 3− আয়নগুলিতে, পাঁচটি ইলেক্ট্রন টি 2 জি অরবিটাল দখল করে, ফলস্বরূপ চৌম্বকীয় মুহুর্তে একটি অপ্রাপ্ত ইলেক্ট্রন নির্দেশ করে; [FeF 6] 3− আয়নগুলিতে, তিনটি ইলেক্ট্রন টি 2 জি অরবিটাল দখল করে এবং দুটি ইলেকট্রন ই জি কক্ষপথ দখল করে, ফলস্বরূপ একটি চৌম্বকীয় মুহুর্তটি পাঁচটি অপরিশোধিত ইলেকট্রন নির্দেশ করে।
এলএফটি থেকে একটি গুরুত্বপূর্ণ উপসংহারটি হ'ল সিগমা (σ) বন্ড এবং পাই (π) বন্ড নামে পরিচিত দুটি ধরণের বন্ধনগুলি সাধারণ কোভ্যালেন্ট (জৈব) যৌগগুলিতে ঠিক তেমনি সমন্বয় যৌগগুলিতে ঘটে। দুটির বেশি স্বাভাবিক হ'ল বন্ধন, যা বন্ধনের অক্ষের প্রতিসাম্য; π বন্ডগুলি, যা কম সাধারণ হয়, বন্ড অক্ষের সাথে সম্পর্কহীন। সমন্বয় যৌগগুলিতে, π বন্ধনটি ধাতব পরমাণুর খালি ডি কক্ষপথগুলিতে লিগ্যান্ডগুলি যেমন ফ্লোরাইন বা অক্সিজেন পরমাণু থেকে ইলেক্ট্রন অনুদানের ফলে হতে পারে। বন্ধনে এই ধরনের একটি উদাহরণ chromate আয়ন (ক্রো ঘটে 4) 2-, যা অক্সিজেন পরমাণু কেন্দ্রীয় ক্রোমিয়াম আয়ন (CR ইলেকট্রন দান 6+)। বিকল্পভাবে, ধাতব পরমাণুর ডি কক্ষপথ থেকে ইলেক্ট্রনগুলি লিগান্ডের খালি কক্ষপথে দান করা যেতে পারে। মিশ্রণ টেট্রকার্বোনিলেনিকেল, নী (সিও) 4- তে এটি ঘটেছিল, যেখানে কার্বন মনোক্সাইড অণুতে খালি π কক্ষপথগুলি নিকেল পরমাণু থেকে ডি-অরবিটাল ইলেকট্রন গ্রহণ করে।
লিগান্ডগুলি তাদের দাতা এবং গ্রহণকারীর ক্ষমতা অনুযায়ী শ্রেণিবদ্ধ করা যেতে পারে। কিছু লিগান্ড যেগুলি অ্যামোনিয়ার মতো বন্ধনের জন্য উপযুক্ত প্রতিসাম্যের সাথে কক্ষপাল রাখে না only কেবলমাত্র দাতা। অন্যদিকে, অধিষ্ঠিত পি অরবিটালযুক্ত লিগান্ডগুলি সম্ভাব্য - দাতা এবং and-বন্ডিং ইলেকট্রনের সাথে এই ইলেকট্রনগুলি দান করতে পারে। শূন্য π * বা ডি কক্ষপথযুক্ত লিগ্যান্ডগুলির জন্য, ব্যাক বন্ডিংয়ের সম্ভাবনা রয়েছে এবং লিগান্ডগুলি π গ্রহণকারী হতে পারে। লিগান্ডগুলি শক্তিশালী π গ্রহণকারীদের (নিম্ন স্পিন, শক্তিশালী ক্ষেত্র এবং বৃহত δ মানের সাথে সম্পর্কযুক্ত) থেকে শক্তিশালী π দাতা (উচ্চ স্পিন, দুর্বল ক্ষেত্র এবং ছোট small মানগুলির সাথে সম্পর্কিত) হিসাবে একটি তথাকথিত বর্ণালোকের সিরিজে সাজানো যেতে পারে as নিম্নলিখিত: সিও, সিএন - > 1,10-ফেনানথ্রোলিন> NO 2 - > en> এনএইচ 3 > এনসিএস - > এইচ 2 ও> এফ - > আরসিওও - (যেখানে আর একটি অ্যালকাইল গ্রুপ)> ওএইচ - > সিএল - > বিআর - > আমি - । অতিরিক্ত লিগান্ডগুলি এখানে যুক্ত করা যেতে পারে, তবে এ জাতীয় সম্প্রসারিত তালিকা খুব কার্যকর হবে না, কারণ লিগান্ডগুলির ক্রম ধাতব আয়নটির প্রকৃতি এবং চার্জ দ্বারা প্রভাবিত হয়, অন্যান্য লিগান্ডের উপস্থিতি এবং অন্যান্য কারণগুলি।
বৈদ্যুতিন হিসাবে উচ্চতর স্তরে উত্থাপিত হিসাবে শোষিত আলোর শক্তি হ'ল ট্রানজিশনাল ধাতু কমপ্লেক্সের ডি কক্ষপথীয় স্তরের মধ্যে শক্তির পার্থক্য। ফলস্বরূপ, বৈদ্যুতিন বর্ণালী কক্ষপথের শক্তি স্তরের সরাসরি প্রমাণ এবং কমপ্লেক্সগুলিতে বন্ধন এবং ইলেকট্রনিক কনফিগারেশন সম্পর্কিত তথ্য সরবরাহ করতে পারে। কিছু ক্ষেত্রে, এই বর্ণালীটি ধাতুর ডি অরবিটালে লিগান্ডগুলির প্রভাবের পরিমাণের (about o) সম্পর্কেও তথ্য সরবরাহ করতে পারে । পৃথক বৈদ্যুতিনের শক্তির বিপরীতে ডি-ইলেকট্রন কনফিগারেশনের শক্তির স্তর জটিল, কারণ পরমাণু কক্ষপথে ইলেক্ট্রনগুলি একে অপরের সাথে যোগাযোগ করতে পারে। টেট্রহেড্রাল কমপ্লেক্সগুলি অক্টেহেড্রাল কমপ্লেক্সগুলির চেয়ে আরও তীব্র শোষণ স্পেকট্রা দেয়। এফ-অরবিটাল সিস্টেমগুলির জন্য (ল্যান্থনয়েডস, 4 এফএন, এবং অ্যাক্টিনয়েডস, 5 এফএন) এল-ডি-ট্রিটমেন্ট ডি-অরবিটাল সিস্টেমের মতো। তবে প্যারামিটারের সংখ্যা বেশি, এবং এমনকি কিউবিক প্রতিসাম্যযুক্ত কমপ্লেক্সগুলিতেও, এফ অরবিটালের বিভাজন বর্ণনা করার জন্য দুটি পরামিতি প্রয়োজন। তদ্ব্যতীত, এফ-অরবিটাল তরঙ্গ ফাংশনগুলি সুপরিচিত নয় এবং ডি-সিস্টেমগুলির চেয়ে এফ-ইলেক্ট্রন সিস্টেমগুলির বৈশিষ্ট্যগুলির ব্যাখ্যা আরও বেশি কঠিন। এফ-অরবিটাল সিস্টেমগুলির সাথে এ জাতীয় সমস্যাগুলি কাটিয়ে উঠার প্রয়াসে, কৌণিক ওভারল্যাপ মডেল (এওএম) নামে পরিচিত একটি পদ্ধতির বিকাশ হয়েছিল, তবে এটি এই ব্যবস্থাগুলির জন্য অপেক্ষাকৃত কম মূল্য প্রমাণ করে।
প্রধান প্রকারের কমপ্লেক্স
একটি ধাতব আয়ন এবং লিগ্যান্ডগুলির একটি বিশেষ সংমিশ্রণ এবং ফলস্বরূপ কমপ্লেক্সগুলির বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে কমপ্লেক্সগুলির গঠনের প্রবণতা ধাতব আয়ন এবং লিগান্ড উভয়ের বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যের উপর নির্ভর করে। ধাতব আয়নটির প্রাসঙ্গিক বৈশিষ্ট্যের মধ্যে রয়েছে এর আকার, চার্জ এবং ইলেক্ট্রন কনফিগারেশন। লিগান্ডের প্রাসঙ্গিক বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে এর আকার এবং চার্জ, সমন্বয়ের জন্য উপলব্ধ সংখ্যা এবং ধরণের পরমাণু, ফলে তৈরি চ্লেটের রিংগুলির আকার (যদি থাকে) এবং বিভিন্ন জ্যামিতিক (স্টেরিক) এবং বৈদ্যুতিন কারণগুলি অন্তর্ভুক্ত।
অনেকগুলি উপাদান, উল্লেখযোগ্যভাবে নির্দিষ্ট ধাতুগুলি বিভিন্ন পরিমাণ জারণ রাষ্ট্রের প্রদর্শন করে — অর্থাৎ, তারা বিভিন্ন সংখ্যক ইলেক্ট্রন অর্জন করতে বা হারাতে সক্ষম হয়। এই জারণ রাষ্ট্রগুলির আপেক্ষিক স্থিতিশীলতাগুলি বিভিন্ন লিগ্যান্ডের সমন্বয় দ্বারা স্পষ্টভাবে প্রভাবিত হয়। সর্বাধিক জারণ রাষ্ট্রগুলি খালি বা প্রায় খালি ডি সাবশেলের সাথে সম্পর্কিত (যেমন ডি অরবিটালের নিদর্শনগুলি বলা হয়)। এই রাজ্যগুলি সাধারণত ফ্লোরিন এবং অক্সিজেন পরমাণুর মতো ছোট নেতিবাচক লিগান্ডগুলি দ্বারা সবচেয়ে কার্যকরভাবে স্থিতিশীল হয়, যা অবিবাহিত ইলেকট্রন জোড়া রাখে। এই ধরনের স্থিতিশীলতা আংশিকভাবে, কমপ্লেক্সগুলির মধ্যে ধাতব আয়নগুলির খালি ডি অরবিটালে লিগান্ডগুলি থেকে ইলেক্ট্রন অনুদানের ফলে π বন্ধনের অবদান প্রতিফলিত করে। বিপরীতভাবে, নিরপেক্ষ লিগান্ডগুলি, যেমন কার্বন মনোক্সাইড এবং অসম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বন, যা তুলনামূলকভাবে দরিদ্র ইলেকট্রন দাতা কিন্তু যারা গ্রহণ করতে পারে the ধাতুর ভরাট ডি কক্ষপথ থেকে বৈদ্যুতিনগুলি ধাতবগুলির সর্বনিম্ন জারণ রাষ্ট্রকে স্থিতিশীল করে তোলে। মধ্যবর্তী জারণ রাষ্ট্রগুলি জল, অ্যামোনিয়া এবং সায়ানাইড আয়ন হিসাবে লিগান্ডগুলি দ্বারা সবচেয়ে কার্যকরভাবে স্থিতিশীল হয়, যা মাঝারিভাবে ভাল σ − বৈদ্যুতিন দাতা তবে তুলনামূলকভাবে দুর্বল − − বৈদ্যুতিন দাতা বা গ্রহণকারী (উপরে কাঠামো এবং বন্ধন দেখুন)।
বিভিন্ন জারণ রাষ্ট্রের ক্রোমিয়াম জটিল
| জারণ অবস্থা | ইলেকট্রনের গঠন* | সমন্বয় জটিল |
|---|---|---|
| * সুপারস্ক্রিপ্ট দ্বারা নির্দেশিত ডি ইলেকট্রনের সংখ্যা। | ||
| ** আর একটি জৈব অ্যালকাইল মূলের প্রতীক। | ||
| +6 | d 0 | [সিআরএফ 6], [সিআরও 4] 2− |
| মানের +5 | d 1 | [সিআরও 4] 3− |
| +4 | d 2 | [সিআরও ৪] ৪−, [সিআর (ওআর) ৪] ** |
| +3 | d 3 | [সিআর (এইচ 2 ও) 6] 3+, [সিআর (এনএইচ 3) 6] 3+ |
| +2 | d 4 | [সিআর (এইচ 2 ও) 6] 2+ |
| 0 | ডি 6 | [সিআর (সিও) 6], [সিআর (সি 6 এইচ 6) 2] |
