रासायनिक तत्वों की संयोजकता निर्धारित करें

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 05:27

19वीं शताब्दी में परमाणुओं और अणुओं की संरचना के बारे में ज्ञान के स्तर ने इस कारण को स्पष्ट करने की अनुमति नहीं दी कि परमाणु अन्य कणों के साथ एक निश्चित संख्या में बंधन क्यों बनाते हैं। लेकिन वैज्ञानिकों के विचार अपने समय से आगे थे, और रसायन विज्ञान के मूल सिद्धांतों में से एक के रूप में अभी भी वैधता का अध्ययन किया जा रहा है।

"रासायनिक तत्वों की वैधता" की अवधारणा के इतिहास से

19वीं शताब्दी के एक उत्कृष्ट अंग्रेजी रसायनज्ञ एडवर्ड फ्रैंकलैंड ने एक दूसरे के साथ परमाणुओं की बातचीत की प्रक्रिया का वर्णन करने के लिए "बॉन्ड" शब्द को वैज्ञानिक उपयोग में पेश किया। वैज्ञानिक ने देखा कि कुछ रासायनिक तत्व अन्य परमाणुओं की समान संख्या के साथ यौगिक बनाते हैं। उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन अमोनिया अणु में तीन हाइड्रोजन परमाणुओं को जोड़ता है।

मई 1852 में, फ्रैंकलैंड ने परिकल्पना की थी कि एक विशिष्ट संख्या में रासायनिक बंधन होते हैं जो एक परमाणु पदार्थ के अन्य छोटे कणों के साथ बन सकता है। फ्रैंकलैंड ने "कनेक्टिंग फोर्स" वाक्यांश का उपयोग यह वर्णन करने के लिए किया कि बाद में इसे वैलेंसी कहा जाएगा। ब्रिटिश रसायनज्ञ ने निर्धारित किया कि कितनारासायनिक बंधन 19 वीं शताब्दी के मध्य में ज्ञात व्यक्तिगत तत्वों के परमाणु बनाते हैं। फ्रैंकलैंड के काम का आधुनिक संरचनात्मक रसायन विज्ञान में महत्वपूर्ण योगदान था।

दृष्टिकोण विकसित करना

जर्मन रसायनज्ञ एफ.ए. केकुले ने 1857 में साबित किया कि कार्बन एक टेट्राबेसिक है। इसके सरलतम यौगिक - मीथेन में - 4 हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ बंध होते हैं। वैज्ञानिक ने अन्य कणों की एक कड़ाई से परिभाषित संख्या को संलग्न करने के लिए तत्वों की संपत्ति को निरूपित करने के लिए "बेसिकिटी" शब्द का इस्तेमाल किया। रूस में, पदार्थ की संरचना पर डेटा ए.एम. बटलरोव (1861) द्वारा व्यवस्थित किया गया था। तत्वों के गुणों में आवधिक परिवर्तन के सिद्धांत के कारण रासायनिक बंधन के सिद्धांत को और अधिक विकास प्राप्त हुआ। इसके लेखक एक अन्य उत्कृष्ट रूसी रसायनज्ञ, डी। आई। मेंडेलीव हैं। उन्होंने सिद्ध किया कि यौगिकों और अन्य गुणों में रासायनिक तत्वों की संयोजकता आवर्त प्रणाली में उनकी स्थिति के कारण होती है।

संयोजकता और रासायनिक बंधन का ग्राफिक प्रतिनिधित्व

अणुओं के दृश्य प्रतिनिधित्व की संभावना संयोजकता के सिद्धांत के निस्संदेह लाभों में से एक है। पहला मॉडल 1860 के दशक में दिखाई दिया, और 1864 से संरचनात्मक सूत्रों का उपयोग किया गया है, जो अंदर एक रासायनिक चिन्ह के साथ वृत्त हैं। परमाणुओं के प्रतीकों के बीच, एक डैश एक रासायनिक बंधन को इंगित करता है, और इन रेखाओं की संख्या संयोजकता के मान के बराबर होती है। उसी वर्षों में, पहले बॉल-एंड-स्टिक मॉडल बनाए गए थे (बाईं ओर फोटो देखें)। 1866 में, केकुले ने परमाणु के एक स्टीरियोकेमिकल ड्राइंग का प्रस्ताव रखा।टेट्राहेड्रोन के रूप में कार्बन, जिसे उन्होंने अपनी पाठ्यपुस्तक कार्बनिक रसायन विज्ञान में शामिल किया।

रासायनिक तत्वों की संयोजकता और बंधों की घटना का अध्ययन जी. लेविस ने किया था, जिन्होंने इलेक्ट्रॉन की खोज के बाद 1923 में अपने कार्यों को प्रकाशित किया था। यह सबसे छोटे ऋणात्मक आवेशित कणों का नाम है जो परमाणुओं के कोश का हिस्सा होते हैं। अपनी पुस्तक में, लुईस ने वैलेंस इलेक्ट्रॉनों का प्रतिनिधित्व करने के लिए रासायनिक तत्व प्रतीक के चारों ओर बिंदुओं का उपयोग किया।

हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के लिए संयोजकता

आवर्त प्रणाली के निर्माण से पहले, यौगिकों में रासायनिक तत्वों की संयोजकता की तुलना आमतौर पर उन परमाणुओं से की जाती थी जिनके लिए इसे जाना जाता है। हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को मानकों के रूप में चुना गया था। एक अन्य रासायनिक तत्व ने एक निश्चित संख्या में H और O परमाणुओं को आकर्षित या प्रतिस्थापित किया।

इस तरह, मोनोवैलेंट हाइड्रोजन वाले यौगिकों में गुण निर्धारित किए गए थे (दूसरे तत्व की वैधता एक रोमन अंक द्वारा इंगित की गई है):

• एचसीएल - क्लोरीन (आई):
• H₂O - ऑक्सीजन (II);
• NH₃ - नाइट्रोजन (III);
• CH₄ - कार्बन (IV)।

आक्साइड में K₂O, CO, N₂O₃, SiO ₂, SO₃ जोड़े गए O परमाणुओं की संख्या को दोगुना करके धातुओं और अधातुओं की ऑक्सीजन संयोजकता निर्धारित की। निम्नलिखित मान प्राप्त किए गए: के (आई), सी (द्वितीय), एन (III), सी (चतुर्थ), एस (छठी)।

रासायनिक तत्वों की संयोजकता कैसे निर्धारित करें

आम इलेक्ट्रॉनिक से जुड़े एक रासायनिक बंधन के निर्माण में नियमितता होती हैजोड़े:

• विशिष्ट हाइड्रोजन संयोजकता I है।
• सामान्य ऑक्सीजन संयोजकता - II.
• गैर-धातु तत्वों के लिए, न्यूनतम संयोजकता सूत्र 8 द्वारा निर्धारित की जा सकती है - उस समूह की संख्या जिसमें वे आवधिक प्रणाली में स्थित हैं। उच्चतम, यदि संभव हो तो, समूह संख्या द्वारा निर्धारित किया जाता है।
• द्वितीयक उपसमूहों के तत्वों के लिए, अधिकतम संभव संयोजकता आवर्त सारणी में उनकी समूह संख्या के समान है।

यौगिक के सूत्र के अनुसार रासायनिक तत्वों की संयोजकता का निर्धारण निम्नलिखित एल्गोरिथम का उपयोग करके किया जाता है:

1. रासायनिक चिह्न के ऊपर किसी एक तत्व का ज्ञात मान लिखिए। उदाहरण के लिए, Mn₂O₇ में ऑक्सीजन संयोजकता II है।
2. कुल मान की गणना करें, जिसके लिए आपको अणु में समान रासायनिक तत्व के परमाणुओं की संख्या से वैलेंस को गुणा करना होगा: 27=14.
3. दूसरे तत्व की संयोजकता ज्ञात कीजिए जिसके लिए यह अज्ञात है। चरण 2 में प्राप्त मान को अणु में Mn परमाणुओं की संख्या से विभाजित करें।
4. 14: 2=7. इसके उच्च ऑक्साइड में मैंगनीज की संयोजकता VII है।

स्थिर और परिवर्तनशील संयोजकता

हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के लिए वैलेंस मान अलग-अलग होते हैं। उदाहरण के लिए, यौगिक H₂S में सल्फर द्विसंयोजक है, और सूत्र SO₃ में यह हेक्सावलेंट है। कार्बन मोनोऑक्साइड CO और डाइऑक्साइड CO₂ ऑक्सीजन के साथ बनाता है। पहले यौगिक में, C की संयोजकता II है, और दूसरे में, IV है। मीथेन CH₄ में समान मान।

अधिकांशतत्व एक स्थिर नहीं, बल्कि एक परिवर्तनशील संयोजकता प्रदर्शित करते हैं, उदाहरण के लिए, फास्फोरस, नाइट्रोजन, सल्फर। इस घटना के मुख्य कारणों की खोज ने रासायनिक बंधन सिद्धांतों, इलेक्ट्रॉनों के वैलेंस शेल और आणविक ऑर्बिटल्स के बारे में विचारों को जन्म दिया। परमाणुओं और अणुओं की संरचना के दृष्टिकोण से एक ही गुण के विभिन्न मूल्यों के अस्तित्व को समझाया गया था।

संयोजकता के बारे में आधुनिक विचार

सभी परमाणुओं में एक धनात्मक नाभिक होता है जो ऋणावेशित इलेक्ट्रॉनों से घिरा होता है। वे जो बाहरी आवरण बनाते हैं वह अधूरा है। पूर्ण संरचना सबसे स्थिर है, जिसमें 8 इलेक्ट्रॉन (एक ऑक्टेट) होते हैं। सामान्य इलेक्ट्रॉन युग्मों के कारण एक रासायनिक बंधन के उद्भव से परमाणुओं की ऊर्जावान रूप से अनुकूल स्थिति होती है।

यौगिकों के निर्माण का नियम है कोश का पूरा होना या इलेक्ट्रॉन ग्रहण करना या अयुग्मित को देना - इस पर निर्भर करता है कि कौन सी प्रक्रिया आसान है। यदि एक परमाणु एक रासायनिक बंधन के गठन के लिए प्रदान करता है जिसमें नकारात्मक कण नहीं होते हैं, तो यह कई बंधन बनाता है क्योंकि इसमें अप्रकाशित इलेक्ट्रॉन होते हैं। आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार, रासायनिक तत्वों के परमाणुओं की संयोजकता एक निश्चित संख्या में सहसंयोजक बंध बनाने की क्षमता है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन सल्फाइड अणु H₂S में, सल्फर संयोजकता II (-) प्राप्त करता है, क्योंकि प्रत्येक परमाणु दो इलेक्ट्रॉन युग्मों के निर्माण में भाग लेता है। "-" चिन्ह एक इलेक्ट्रॉन युग्म के अधिक विद्युत ऋणात्मक तत्व के प्रति आकर्षण को दर्शाता है। कम विद्युत ऋणात्मक के लिए, संयोजकता मान में "+" जोड़ा जाता है।

दाता-स्वीकर्ता तंत्र के साथ, एक तत्व के इलेक्ट्रॉन जोड़े और दूसरे तत्व के मुक्त संयोजकता कक्षक प्रक्रिया में भाग लेते हैं।

परमाणु की संरचना पर संयोजकता की निर्भरता

आइए कार्बन और ऑक्सीजन का उदाहरण देखें कि रासायनिक तत्वों की संयोजकता पदार्थ की संरचना पर कैसे निर्भर करती है। आवर्त सारणी कार्बन परमाणु की मुख्य विशेषताओं का एक विचार देती है:

• रासायनिक चिह्न - सी;
• तत्व संख्या - 6;
• कोर चार्ज - +6;
• नाभिक में प्रोटॉन - 6;
• इलेक्ट्रॉनों - 6, जिसमें 4 बाहरी शामिल हैं, जिनमें से 2 एक जोड़ी बनाते हैं, 2 अयुग्मित हैं।

यदि CO मोनोऑक्साइड में कार्बन परमाणु दो बंध बनाता है, तो इसके उपयोग में केवल 6 ऋणात्मक कण ही आते हैं। एक अष्टक प्राप्त करने के लिए यह आवश्यक है कि युग्म 4 बाह्य ऋणात्मक कणों का निर्माण करें। कार्बन की संयोजकता IV (+) डाइऑक्साइड में और IV (-) मीथेन में है।

ऑक्सीजन की सामान्य संख्या 8 है, संयोजकता कोश में छह इलेक्ट्रॉन होते हैं, उनमें से 2 जोड़े नहीं बनाते हैं और रासायनिक बंधन और अन्य परमाणुओं के साथ बातचीत में भाग लेते हैं। एक विशिष्ट ऑक्सीजन संयोजकता II (-) है।

संयोजकता और ऑक्सीकरण अवस्था

कई मामलों में "ऑक्सीकरण अवस्था" की अवधारणा का उपयोग करना अधिक सुविधाजनक होता है। यह एक परमाणु के आवेश को दिया गया नाम है जिसे वह प्राप्त कर लेगा यदि सभी बंधन इलेक्ट्रॉनों को एक ऐसे तत्व में स्थानांतरित कर दिया जाता है जिसमें वैद्युतीयऋणात्मकता (ईओ) का उच्च मूल्य होता है। एक साधारण पदार्थ में ऑक्सीकरण संख्या हैशून्य। अधिक EO तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था में "-" चिन्ह जोड़ा जाता है, कम विद्युत ऋणात्मक में "+" चिन्ह जोड़ा जाता है। उदाहरण के लिए, मुख्य उपसमूहों की धातुओं के लिए, ऑक्सीकरण अवस्थाएँ और आयन आवेश विशिष्ट होते हैं, जो "+" चिह्न वाले समूह संख्या के बराबर होते हैं। ज्यादातर मामलों में, एक ही यौगिक में परमाणुओं की संयोजकता और ऑक्सीकरण अवस्था संख्यात्मक रूप से समान होती है। अधिक इलेक्ट्रोनगेटिव परमाणुओं के साथ बातचीत करने पर ही ऑक्सीकरण अवस्था सकारात्मक होती है, जिन तत्वों में ईओ कम होता है, वह नकारात्मक होता है। "संयोजकता" की अवधारणा अक्सर केवल आणविक संरचना के पदार्थों पर लागू होती है।