कार्बन की चतुर्संयोजकता: कार्बनिक यौगिकों की आकृतियां

एक बंध विभिन्न परमाणुओं, अणुओं या आयनों के बीच एक स्थायी आकर्षण का प्रतिनिधित्व करता है। एक बंध या रासायनिक बंध अणुओं या यौगिकों में परमाणुओं के बीच और क्रिस्टल में आयनों और अणुओं के बीच एक कड़ी है। अधिकांश बंध व्यवहार को दो विपरीत विद्युत आवेशों के बीच आकर्षण द्वारा समझाया जा सकता है। किसी परमाणु या आयन के इलेक्ट्रॉन अपने स्वयं के धनावेशित नाभिक (प्रोटॉन युक्त) की ओर आकर्षित होते हैं, साथ ही पास के परमाणुओं के नाभिक की ओर भी आकर्षित होते हैं। रासायनिक बंधनों में भाग लेने वाली प्रजातियां बंध बनने पर अधिक स्थाई होती हैं, सामान्यतः क्योंकि उनमें आवेश का असंतुलन होता है (प्रोटॉन की तुलना में इलेक्ट्रॉनों की अधिक या कम संख्या)। रासायनिक बंध वह बल है जो रासायनिक यौगिक में परमाणुओं को एक साथ बांधे रखता है।

• अणु, यौगिक और क्रिस्टल बनाने के लिए परमाणु एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करते हैं।
• बंध का प्रकार इस बात से निर्धारित होता है कि किसी परमाणु के वाह्य इलेक्ट्रॉन, एक परमाणु के तथाकथित संयोजी इलेक्ट्रॉन पास के परमाणुओं के साथ कैसे क्रिया करते हैं।
• बंध बनाये हुए परमाणुओं या आयनों को पृथक परमाणुओं या आयनों में विभाजित करने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

कार्बन की चतुर्संयोजकता तथा इसके द्वारा सहसंयोजक आबंध निर्माण को इलेक्ट्रॉनिक विन्यास तथा s और p कक्षकों के संकरण के आधार पर समझाया जा सकता है।

उदाहरण

मेथेन (CH₄), एथीन (CH₂=CH₂), एथाइन के समान अणुओं की आकृतियों को कार्बन परमाणु द्वारा निर्देशित क्रमशः संकर कक्षकों की सहायता से स्पष्ट किया जा सकता है।

दो परमाणु ऑर्बिटल्स को आपस में मिलाने पर प्राप्त नए संकरित ऑर्बिटल्स को संकरण कहते है। इस अंतर्मिश्रण के परिणामस्वरूप आम तौर पर पूरी तरह से भिन्न ऊर्जा, आकार आदि वाले संकर कक्षक बनते हैं। समान ऊर्जा स्तर के परमाणु कक्षक मुख्य रूप से संकरण में भाग लेते हैं। हालाँकि, पूर्ण-भरे और आधे-भरे दोनों कक्षक भी इस प्रक्रिया में भाग ले सकते हैं, बशर्ते उनमें समान ऊर्जा हो। संकरण की अवधारणा वैलेंस बॉन्ड सिद्धांत का विस्तार है, और यह हमें बंध के गठन, बंध ऊर्जा और आबंध लम्बाई को समझने में मदद करती है। जब दो परमाणु कक्षक एक अणु में एक संकर कक्षक बनाने के लिए संयोजित होते हैं। इस प्रक्रिया को संकरण कहते हैं।

संकरण की प्रक्रिया के दौरान, तुलनीय ऊर्जाओं के परमाणु ऑर्बिटल् को एक साथ मिलाया जाता है और इसमें ज्यादातर दो 's' ऑर्बिटल् या दो 'p' ऑर्बिटल् का विलय होता है या एक 's' ऑर्बिटल का एक 'p' ऑर्बिटल के साथ मिश्रण होता है, साथ ही 's' ऑर्बिटल का एक 'd' ऑर्बिटल के साथ मिश्रण होता है। इस प्रकार बने नए ऑर्बिटल् को हाइब्रिड ऑर्बिटल् के रूप में जाना जाता है।

द्विआबन्ध की संरचना

एल्कीनों में C = C द्विआबन्ध है जिसमे एक प्रबल सिग्मा आबंध होता है, जो दो कार्बन परमाणु के स्प संकरित कक्षकों के अतिव्यापन से बनता है।

कार्बन कार्बन एकल बंध की लम्बाई (1.54 pm) तथा कार्बन कार्बन द्विबंध की लम्बाई (1.34 pm) होती है जोकि सिग्मा बंध से कम होती है। दुर्बल पाई आबंध की उपस्थित के कारण एल्कीन अणुओं को एल्केन की तुलना में अस्थायी बनाती है। अतः एल्कीन इलेक्ट्रान स्नेही अभिकर्मकों के साथ संयुक्त होकर एकल आबंध युक्त यौगिक बनाते हैं। कार्बन कार्बन द्विआबन्ध की सामर्थ्य एथेन के कार्बन कार्बन एकल आबंध की तुलना में अधिक होती है।

पाई आबंध के लक्षण

पाई बंध रासायनिक बंध होते हैं जो प्रकृति में सहसंयोजक होते हैं और इसमें एक परमाणु कक्षक के दो पालियों का दूसरे परमाणु कक्षक के दो पालियों के साथ पार्श्व ओवरलैपिंग होती है जो एक अलग परमाणु से संबंधित होता है। पाई बंध को प्रायः '𝛑 बंध' के रूप में लिखा जाता है, जहां ग्रीक अक्षर '𝛑' पाई बंध और पी ऑर्बिटल की समान समरूपता को संदर्भित करता है।

बंधे हुए दो ऑर्बिटल्स एक ही नोडल प्लेन साझा करते हैं जिस पर इलेक्ट्रॉन घनत्व शून्य होता है। यह तल दो बंधे हुए परमाणुओं के नाभिक से होकर गुजरता है और पाई बंध के अनुरूप आणविक कक्षक के लिए नोडल तल भी है।

अभ्यास प्रश्न

• पाई आबंध के लक्षण बताइये।
• कार्बन की चतुर्संयोजकता से क्या तात्पर्य है ?