रासायनिक आबंध और आणविक कक्षक

रासायनिक आबंध यह बताता है कि साझा इलेक्ट्रॉन अणुओं में परमाणुओं को एक साथ कैसे रखते हैं, और आणविक-कक्षक सिद्धांत परमाणु कक्षकों को विस्थानीकृत आणविक कक्षकों में संयोजित करके इसकी व्याख्या करता है।

Definition

रासायनिक आबंध वह शुद्ध आकर्षक अंतःक्रिया है जो परमाणुओं को एक अणु में एक साथ रखती है, जो क्वांटम-यांत्रिकीय रूप से तब उत्पन्न होती है जब इलेक्ट्रॉनों को साझा करने पर इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा कम हो जाती है; एक आणविक कक्षक एक-इलेक्ट्रॉन तरंग फलन है जो पूरे अणु पर फैला होता है, जिसे सामान्यतः परमाणु कक्षकों के रैखिक संयोजन के रूप में निर्मित किया जाता है।

Scope

यह विषय रासायनिक आबंध के क्वांटम-यांत्रिकीय विवरण को शामिल करता है: हाइड्रोजन-अणु-आयन और हाइड्रोजन-अणु प्रोटोटाइप के रूप में, आबंधी और प्रतिआबंधी आणविक कक्षकों का परमाणु कक्षकों का रैखिक संयोजन निर्माण, आबंध कोटि और स्थिरता से इसका संबंध, और संकरण के साथ पूरक संयोजकता-आबंध चित्र। यह सहसंयोजक आबंध, इलेक्ट्रॉन साझाकरण, और द्विपरमाणुक अणुओं में आबंध शक्ति और चुंबकत्व में प्रवृत्तियों की व्याख्या करता है।

Core questions

• इलेक्ट्रॉनों को साझा करने से दो परमाणुओं की ऊर्जा कम क्यों होती है और एक आबंध क्यों बनता है?
• परमाणु कक्षकों से आणविक कक्षकों का निर्माण कैसे किया जाता है?
• आबंधी और प्रतिआबंधी कक्षकों में क्या अंतर है, और आबंध कोटि क्या है?
• आणविक-कक्षक और संयोजकता-आबंध विवरण कैसे संबंधित हैं?

Key concepts

• सहसंयोजक आबंध और इलेक्ट्रॉन साझाकरण
• आबंधी और प्रतिआबंधी कक्षक
• परमाणु कक्षकों का रैखिक संयोजन
• आबंध कोटि
• विनिमय अंतःक्रिया
• संकरण और अनुनाद

Key theories

आणविक-कक्षक (LCAO) सिद्धांत

परमाणु कक्षकों को कला में संयोजित करने से नाभिकों के बीच बढ़ी हुई इलेक्ट्रॉन घनत्व के साथ एक आबंधी आणविक कक्षक बनता है, और कला से बाहर संयोजित करने से एक नोड के साथ एक उच्च-ऊर्जा प्रतिआबंधी कक्षक बनता है; इन्हें भरने से आबंध कोटि और आणविक स्थिरता निर्धारित होती है।

संयोजकता-आबंध सिद्धांत और सहसंयोजक आबंध

हीइटलर और लंदन ने क्वांटम-यांत्रिकीय रूप से दिखाया कि दो हाइड्रोजन परमाणु अपने इलेक्ट्रॉनों की विनिमय अंतःक्रिया के माध्यम से बंधते हैं, जो संयोजकता-आबंध चित्र का आधार है जिसे बाद में पॉलिंग ने संकरण और अनुनाद के साथ विस्तारित किया।

Clinical relevance

आणविक-कक्षक और संयोजकता-आबंध सिद्धांत अणुओं की ज्यामिति, स्थिरता, अभिक्रियाशीलता, और चुंबकीय तथा प्रकाशीय गुणों की व्याख्या और भविष्यवाणी करते हैं, जो रसायन विज्ञान की वैचारिक भाषा और औषधि खोज तथा सामग्री डिजाइन में उपयोग की जाने वाली संगणनात्मक विधियों का आधार प्रदान करते हैं।

History

हाइड्रोजन अणु के लिए हीइटलर और लंदन का 1927 का उपचार सहसंयोजक आबंध की पहली क्वांटम-यांत्रिकीय व्याख्या थी। मुलिकेन और हुंड ने समानांतर रूप से आणविक-कक्षक दृष्टिकोण विकसित किया, और पॉलिंग की 1939 की पुस्तक 'द नेचर ऑफ द केमिकल बॉन्ड' ने संकरण और विद्युत् ऋणात्मकता के साथ संयोजकता-आबंध विचारों को एक ऐसे ढांचे में संश्लेषित किया जिसने रसायन विज्ञान को बदल दिया।

Key figures

• Walter Heitler
• Fritz London
• Robert Mulliken
• Linus Pauling

Seminal works

• heitler1927
• pauling1939
• atkins2011

Frequently asked questions

आबंध कोटि क्या है?

आबंध कोटि आबंधी और प्रतिआबंधी आणविक कक्षकों में इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बीच के अंतर का आधा है। एक उच्च आबंध कोटि एक मजबूत, छोटे आबंध से मेल खाती है; शून्य की आबंध कोटि का अर्थ है कि कोई स्थिर आबंध नहीं बनता है, जैसा कि दो हीलियम परमाणुओं के लिए होता है।

आणविक ऑक्सीजन अनुचुंबकीय क्यों है?

आणविक-कक्षक सिद्धांत O₂ के दो उच्चतम इलेक्ट्रॉनों को समानांतर स्पिन के साथ अलग-अलग अपभ्रष्ट प्रतिआबंधी कक्षकों में रखता है, जिससे दो अयुग्मित इलेक्ट्रॉन बचते हैं। यह O₂ को अनुचुंबकीय बनाता है, एक ऐसा परिणाम जिसकी सरल संयोजकता-आबंध चित्र स्वाभाविक रूप से भविष्यवाणी नहीं करता है।