कोसेल–लुईस दृष्टिकोन, आयनिक बंध आणि जाळी एन्थॅल्पी
९-१०वी शी जोड : ९-१०वी मध्ये Na आणि Cl पासून NaCl कसे बनते ते पाहिले; येथे ऊर्जेच्या हिशोबाने ते समजून घेतो.
दोन मित्रांपैकी एकाकडे जास्त खाऊ आणि दुसऱ्याकडे कमी असेल तर एक देतो, दुसरा घेतो; दोघेही समाधानी. अणू असेच इलेक्ट्रॉन देऊन-घेऊन स्थिर होतात.
अष्टक नियम : अणू बाह्य कवचात 8 इलेक्ट्रॉन (H, Li साठी 2) मिळवून स्थिर होतो. आयनिक बंध : धन आणि ऋण आयनांमधील स्थिरविद्युत आकर्षण. जाळी एन्थॅल्पी : 1 मोल आयनिक स्फटिक वायुरूप आयनांत विलग करायला लागणारी ऊर्जा.
आकृतीत : Na → Na⁺, Cl → Cl⁻ आणि बॉर्न–हेबर बेरीज.
नियम 1 : आयनिक बंध कधी बनतो — कमी आयनन एन्थॅल्पी (धातू) + जास्त इलेक्ट्रॉन-प्राप्ती (अधातू) + जास्त जाळी एन्थॅल्पी.
- सोपे : Na (2,8,1) → Na⁺ (2,8); Cl (2,8,7) → Cl⁻ (2,8,8).
- मध्यम : Mg + O → Mg²⁺ O²⁻ (2 e⁻ दिले).
- परीक्षेसाठी : Ca + 2F → CaF₂ (प्रत्येक F ला 1 e⁻).
नियम 2 : जाळी एन्थॅल्पीवर परिणाम करणारे घटक — जाळी एन्थॅल्पी ∝ (q₁ q₂) ÷ r. प्रभार जास्त आणि आयन-आकार लहान ⇒ जास्त.
- सोपे : NaCl ≈ 788 kJ/mol; KCl ≈ 715 (K⁺ मोठा).
- मध्यम : MgO ≈ 3791 kJ/mol, NaCl पेक्षा खूप जास्त (2+/2−).
- परीक्षेसाठी : म्हणून MgO चा वितळबिंदू (2852°C) NaCl (801°C) पेक्षा जास्त.
नियम 3 : आयनिक संयुगांचे गुणधर्म — कठीण, ठिसूळ, उच्च वितळबिंदू; घन अवस्थेत विद्युत वाहत नाहीत, वितळल्यावर/द्रावणात वाहतात; ध्रुवीय द्रावकात विरघळतात.
- सोपे : NaCl चे घन स्फटिक वीज वाहत नाही.
- मध्यम : वितळलेले NaCl वीज वाहते (आयन मोकळे).
- परीक्षेसाठी : हातोड्याचा घाव बसला की स्फटिक तडकतो (समान प्रभार शेजारी).
उपपत्ती (derivation) : बॉर्न–हेबर चक्राने जाळी एन्थॅल्पी
- पायरी 1 : Na(s) → Na(g) +108; Na(g) → Na⁺ + e⁻ +496; ½Cl₂ → Cl +122; Cl + e⁻ → Cl⁻ −349.
- पायरी 2 : Na⁺(g) + Cl⁻(g) → NaCl(s) = जाळी एन्थॅल्पी U.
- पायरी 3 : हेसचा नियम : Δ_fH = 108 + 496 + 122 − 349 + U = −411 ⇒ U = −411 − 377 = −788 kJ/mol.
CET स्तर (MCQ)
- CET 1) कोणत्याची जाळी एन्थॅल्पी सर्वाधिक? 1) NaCl 2) KCl 3) MgO 4) NaBr — उत्तर : 3). (प्रभार 2+/2− आणि लहान आयन.)
- CET 2) अष्टक नियम पाळणारा आयन? 1) Na⁺ 2) Fe³⁺ 3) Zn²⁺ 4) Cu²⁺ — उत्तर : 1). (संक्रमण धातू आयन 18-e⁻ किंवा इतर.)
प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: मीठ विरघळल्यावर वीज वाहते; मॅग्नेशियम ऑक्साइड भट्टीच्या विटांमध्ये वापरतात कारण वितळबिंदू खूप जास्त.
जाळी एन्थॅल्पी ∝ q₁q₂ ÷ r; आयनिक संयुग वितळल्यावरच वाहक.
आयनिक संयुग घन अवस्थेतही वीज वाहते असे लिहिणे.
आयनिक बंधाची ताकद आयनन एन्थॅल्पीवर नव्हे, जाळी एन्थॅल्पीवर ठरते; Na→Na⁺ ऊर्जा लागणारी, पण जाळी ऊर्जा ती भरून काढते.
आठवणीची युक्ती : "प्रभार वर, आकार खाली ⇒ जाळी वर".
फरक ओळखा
| बाब | NaCl | MgO |
|---|---|---|
| प्रभार | 1+, 1− | 2+, 2− |
| जाळी (kJ/mol) | ≈ 788 | ≈ 3791 |
| वितळबिंदू | 801°C | 2852°C |
सरावासाठी प्रश्न
- 1अष्टक नियम सांगा.
- 2आयनिक बंध म्हणजे काय?
- 3Mg आणि O पासून MgO कसा बनतो?
- 4MgO ची जाळी एन्थॅल्पी NaCl पेक्षा जास्त का?
- 5घन NaCl वीज का वाहत नाही?
- 6बॉर्न–हेबर चक्रातील पायऱ्या लिहा (NaCl).
- 7Δ_fH = −411 असल्यास U काढा (108 + 496 + 122 − 349).
- 8KCl ची जाळी एन्थॅल्पी NaCl पेक्षा कमी का?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1अणू बाह्य कवचात 8 e⁻ मिळवून स्थिर होतो.
- 2धन आणि ऋण आयनांमधील स्थिरविद्युत आकर्षण.
- 3Mg 2 e⁻ देतो, O घेतो ⇒ Mg²⁺ O²⁻.
- 4प्रभार 2+/2− आणि लहान आयन.
- 5आयन जाळीत बंदिस्त, मोकळे नाहीत.
- 6sublimation, IE, ½ dissociation, EA, जाळी.
- 7U = −411 − 377 = −788 kJ/mol.
- 8K⁺ मोठा ⇒ r जास्त.
सहसंयुज बंध आणि लुईस बिंदू रचना
दोन मित्र एकच पुस्तक वाटून वाचतात; तसेच दोन अणू इलेक्ट्रॉन जोडी वाटून घेतात.
सहसंयुज बंध : दोन अणूंमध्ये इलेक्ट्रॉन जोडी वाटून घेतल्याने बनणारा बंध. एकल (−), द्वि (=), त्रि (≡). लुईस रचना : संयुज इलेक्ट्रॉन बिंदूंनी/रेषांनी दाखवणे.
आकृतीत : H₂O, CO₂, N₂, NH₃ च्या लुईस रचना.
नियम 1 : लुईस रचना काढण्याची पद्धत — एकूण संयुज e⁻ ⇒ सांगाडा ⇒ एकल बंध ⇒ बाहेरच्या अणूंना अष्टक ⇒ उरलेले मध्यवर्ती अणूवर ⇒ कमी पडल्यास बहु-बंध.
- सोपे : H₂O : 2 + 6 = 8 e⁻; O वर 2 एकाकी जोड्या.
- मध्यम : CO₂ : 4 + 12 = 16 e⁻ ⇒ O=C=O.
- परीक्षेसाठी : N₂ : 10 e⁻ ⇒ N≡N.
नियम 2 : बंध क्रम, लांबी आणि एन्थॅल्पी — बंध क्रम ↑ ⇒ बंध-लांबी ↓ आणि बंध एन्थॅल्पी ↑.
- सोपे : C–C 154 pm, 347 kJ/mol.
- मध्यम : C=C 134 pm, 614 kJ/mol.
- परीक्षेसाठी : C≡C 120 pm, 839 kJ/mol.
नियम 3 : समन्वय (डेटिव) बंध — दोन्ही e⁻ एकाच अणूकडून : NH₃ + H⁺ → NH₄⁺.
- सोपे : NH₄⁺ मध्ये चार N–H समान; एक समन्वय.
- मध्यम : H₃O⁺ : H₂O + H⁺.
- परीक्षेसाठी : O₃ मध्ये एक समन्वय बंध दाखवता येतो.
उदाहरण : CO₃²⁻ ची लुईस रचना
- पायरी 1 : e⁻ = 4 + 3 × 6 + 2 = 24.
- पायरी 2 : C मध्य; तीन C–O एकल (6 e⁻), प्रत्येक O ला 6 ⇒ 18, एकूण 24, पण C कडे 6 e⁻ ⇒ एका O ला C=O करा.
- पायरी 3 : आता दोन O वर −1 प्रभार; एकूण −2 ✓.
CET स्तर (MCQ)
- CET 1) N₂ मधील σ आणि π बंध? 1) 3σ 2) 1σ + 2π 3) 2σ + 1π 4) 3π — उत्तर : 2).
- CET 2) सर्वात लहान बंध-लांबी? 1) C–C 2) C=C 3) C≡C 4) सर्व समान — उत्तर : 3). (बंध क्रम जास्त ⇒ लांबी कमी.)
प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: हवेतील N₂ अत्यंत स्थिर कारण N≡N त्रि-बंध (945 kJ/mol); म्हणून तो सहज अभिक्रिया करत नाही.
बंध क्रम ↑ ⇒ लांबी ↓, ऊर्जा ↑; एकल = 1σ, द्वि = 1σ + 1π, त्रि = 1σ + 2π.
आयनाच्या प्रभारानुसार e⁻ मोजायला विसरणे (CO₃²⁻ मध्ये +2).
H कधीही मध्यवर्ती अणू नाही; सर्वात कमी विद्युतऋण (H सोडून) अणू मध्यवर्ती.
आठवणीची युक्ती : "संयुज e⁻ मोजा – जोड्या करा – अष्टक द्या".
फरक ओळखा
| बंध | σ / π | लांबी |
|---|---|---|
| एकल | 1σ | जास्त |
| द्वि | 1σ + 1π | मध्यम |
| त्रि | 1σ + 2π | कमी |
सरावासाठी प्रश्न
- 1सहसंयुज बंध म्हणजे काय?
- 2H₂O चे एकूण संयुज e⁻ किती?
- 3N₂ मध्ये किती σ आणि π?
- 4CO₂ ची लुईस रचना लिहा.
- 5NH₄⁺ मध्ये समन्वय बंध कसा?
- 6C–C, C=C, C≡C च्या लांबीचा क्रम.
- 7CO₃²⁻ चे संयुज e⁻ मोजा.
- 8N₂ अभिक्रियाशील का नाही?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1दोन अणूंमध्ये e⁻ जोडी वाटून घेणे.
- 22 + 6 = 8.
- 31σ + 2π.
- 4O=C=O; प्रत्येक O वर 2 एकाकी जोड्या.
- 5NH₃ ची एकाकी जोडी H⁺ ला देते.
- 6C–C > C=C > C≡C.
- 74 + 18 + 2 = 24.
- 8N≡N बंध अतिशय मजबूत (945 kJ/mol).
औपचारिक प्रभार, अनुनाद आणि अष्टक नियमाच्या मर्यादा
वाटणीनंतर प्रत्येकाला किती मिळाले हे तपासतात; तसेच अणूवर 'वाटलेले' इलेक्ट्रॉन वास्तवात किती आहेत ते औपचारिक प्रभार सांगतो.
औपचारिक प्रभार FC = V − N − B/2. अनुनाद : एकाच रेणूच्या अनेक वैध लुईस रचना; खरी रचना त्यांचे संकरित रूप. अष्टक मर्यादा : अपूर्ण, विषम-e⁻ आणि विस्तारित अष्टक.
आकृतीत : O₃ च्या दोन अनुनाद रचना.
नियम 1 : औपचारिक प्रभार — सर्वात कमी FC (शून्याजवळ) असलेली रचना श्रेष्ठ; ऋण प्रभार जास्त विद्युतऋण अणूवर.
- सोपे : O₃ चा मध्य O : 6 − 2 − 3 = +1.
- मध्यम : O₃ चा एकल-बंधित O : 6 − 6 − 1 = −1; द्वि-बंधित : 6 − 4 − 2 = 0.
- परीक्षेसाठी : NH₄⁺ मध्ये N : 5 − 0 − 4 = +1.
नियम 2 : अनुनाद — अनुनाद रचना खऱ्या नाहीत; खरा रेणू संकरित, बंध समान, ऊर्जा कमी (स्थिर).
- सोपे : O₃ चा बंध क्रम = (2 + 1) ÷ 2 = 1.5.
- मध्यम : CO₃²⁻ चा C–O बंध क्रम = (2 + 1 + 1) ÷ 3 = 1.33.
- परीक्षेसाठी : बेंझिनमध्ये सर्व C–C बंध 1.5 क्रमाचे.
नियम 3 : अष्टक नियमाचे अपवाद — अपूर्ण : BeCl₂ (4), BF₃ (6). विषम e⁻ : NO (11), NO₂ (17). विस्तारित : PCl₅ (10), SF₆ (12) — 3रे आणि पुढील आवर्त.
- सोपे : BF₃ मध्ये B भोवती 6 e⁻.
- मध्यम : NO मध्ये एक एकाकी e⁻ ⇒ पॅरामॅग्नेटिक.
- परीक्षेसाठी : SF₆ मध्ये S भोवती 12 e⁻.
उदाहरण : O₃ मध्ये FC ची बेरीज
- पायरी 1 : +1 + 0 + (−1) = 0 ⇒ रेणू तटस्थ ✓.
- पायरी 2 : दोन्ही रचना समान ⇒ दोन्ही बंध समान 1.5.
- पायरी 3 : प्रायोगिक O–O लांबी 128 pm, O–O (148) आणि O=O (121) च्या मध्ये ✓.
CET स्तर (MCQ)
- CET 1) FC सूत्र? 1) V − N − B 2) V − N − B/2 3) V + N − B/2 4) N − V − B/2 — उत्तर : 2).
- CET 2) कोणता अष्टक नियमाला अपवाद? 1) CH₄ 2) BF₃ 3) H₂O 4) NH₃ — उत्तर : 2).
प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: ओझोन थर अनुनादामुळे स्थिर; बेंझिनची विशेष स्थिरता अनुनादामुळे.
FC = V − N − B/2; अनुनाद ⇒ समान बंध; अपवाद : अपूर्ण, विषम, विस्तारित.
अनुनाद रचना एकमेकांत बदलतात असे समजणे; रेणू स्थिर संकरित असतो.
बंध क्रम = एकूण बंध ÷ बंधांची जागा संख्या (O₃ : 3 ÷ 2); फक्त द्वि-बंध मोजू नका.
आठवणीची युक्ती : "V − N − B/2 : वळून न बघता निम्मे बंध".
फरक ओळखा
| अपवाद | उदा. | e⁻ |
|---|---|---|
| अपूर्ण | BF₃ | 6 |
| विषम | NO | 11 |
| विस्तारित | SF₆ | 12 |
सरावासाठी प्रश्न
- 1औपचारिक प्रभाराचे सूत्र लिहा.
- 2अनुनाद म्हणजे काय?
- 3BF₃ मध्ये B भोवती किती e⁻?
- 4O₃ च्या मध्य O चा FC काढा.
- 5O₃ चा बंध क्रम किती?
- 6CO₃²⁻ मधील C–O बंध क्रम?
- 7NO पॅरामॅग्नेटिक का?
- 8PCl₅ मध्ये P भोवती 10 e⁻ कसे शक्य?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1FC = V − N − B/2.
- 2एकाच रेणूच्या अनेक वैध रचना; खरा रेणू संकरित.
- 36.
- 46 − 2 − 3 = +1.
- 51.5.
- 6(2 + 1 + 1) ÷ 3 = 1.33.
- 7एक एकाकी e⁻ आहे.
- 8P आवर्त 3 चा; रिकामे d-कक्षक वापरून विस्तारित अष्टक.
VSEPR सिद्धांत आणि रेणूंचे आकार
फुग्यांचे गुच्छ बांधले की प्रत्येक फुगा इतरांपासून शक्य तितका दूर जातो; मध्यवर्ती अणूभोवतीच्या इलेक्ट्रॉन जोड्या तसेच दूर राहतात.
VSEPR : मध्यवर्ती अणूभोवतीच्या e⁻ जोड्या (बंध आणि एकाकी) परस्पर प्रतिकर्षण कमी करण्यासाठी शक्य तितक्या दूर मांडल्या जातात. प्रतिकर्षण : lp–lp > lp–bp > bp–bp.
आकृतीत : सहा प्रमुख आकार आणि कोन.
VSEPR सिद्धांत आणि रेणूंचे आकार
ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.
ॲपमध्ये उघडानियम 1 : e⁻ जोड्यांवरून आकार — 2 जोड्या रेषीय 180°; 3 त्रिकोणी सपाट 120°; 4 चतुष्फलकी 109.5°; 5 TBP; 6 अष्टफलकी 90°.
- सोपे : BeCl₂ : 2 bp ⇒ रेषीय.
- मध्यम : BF₃ : 3 bp ⇒ त्रिकोणी सपाट.
- परीक्षेसाठी : CH₄ : 4 bp ⇒ चतुष्फलकी.
नियम 2 : एकाकी जोड्यांचा परिणाम — एकाकी जोडी जास्त जागा घेते ⇒ बंध कोन कमी.
- सोपे : NH₃ : 3 bp + 1 lp ⇒ पिरॅमिडल 107°.
- मध्यम : H₂O : 2 bp + 2 lp ⇒ बाकदार 104.5°.
- परीक्षेसाठी : CH₄ 109.5° > NH₃ 107° > H₂O 104.5°.
नियम 3 : 5 आणि 6 जोड्यांचे आकार — 5 जोड्या (TBP) : SF₄ see-saw, ClF₃ T-आकार, XeF₂ रेषीय. 6 जोड्या : BrF₅ चौरस पिरॅमिड, XeF₄ चौरस सपाट.
- सोपे : XeF₂ : 5 जोड्या, 3 lp (विषुववृत्तीय) ⇒ रेषीय.
- मध्यम : XeF₄ : 6 जोड्या, 2 lp (अक्षीय) ⇒ चौरस सपाट.
- परीक्षेसाठी : एकाकी जोड्या TBP मध्ये विषुववृत्तीय जागा घेतात.
पद्धत : आकार शोधणे
- पायरी 1 : संयुज e⁻ मोजा; मध्यवर्ती अणूचे e⁻ + बाहेरचे अणू (आयन असल्यास समायोजन).
- पायरी 2 : एकूण e⁻ जोड्या = (V + M − C + A) ÷ 2 ; बंध जोड्या = बाहेरचे अणू.
- पायरी 3 : एकाकी जोड्या = एकूण − बंध ⇒ आकृतीतून आकार.
CET स्तर (MCQ)
- CET 1) H₂O चा बंध कोन? 1) 90° 2) 104.5° 3) 109.5° 4) 120° — उत्तर : 2).
- CET 2) XeF₄ चा आकार? 1) चतुष्फलकी 2) चौरस सपाट 3) see-saw 4) अष्टफलकी — उत्तर : 2). (6 जोड्या, 2 lp.)
प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: बर्फाची षट्कोनी रचना, पाण्याचा ध्रुवीय स्वभाव आणि औषधांची त्रिमितीय जुळणी यांचा पाया VSEPR आकार.
lp–lp > lp–bp > bp–bp; एकाकी जोड्या वाढल्या की कोन कमी; CH₄ > NH₃ > H₂O.
आकार नाव सांगताना एकाकी जोड्या मोजणे; आकार फक्त अणूंच्या मांडणीचा.
e⁻ जोडी भूमिती आणि आण्विक आकार वेगळे : NH₃ ची जोडी भूमिती चतुष्फलकी, आकार पिरॅमिडल.
आठवणीची युक्ती : "एकाकी जोडी = जाड मित्र ⇒ बाकीचे जवळ दाबले".
फरक ओळखा
| रेणू | bp + lp | आकार |
|---|---|---|
| CH₄ | 4 + 0 | चतुष्फलकी |
| NH₃ | 3 + 1 | पिरॅमिडल |
| H₂O | 2 + 2 | बाकदार |
| XeF₄ | 4 + 2 | चौरस सपाट |
सरावासाठी प्रश्न
- 1VSEPR चा मूळ विचार सांगा.
- 2CH₄ चा कोन किती?
- 3NH₃ चा आकार सांगा.
- 4H₂O चा कोन CH₄ पेक्षा कमी का?
- 5SF₆ चा आकार आणि कोन.
- 6XeF₂ रेषीय का?
- 7ClF₃ चा आकार शोधा (e⁻ जोड्या मोजा).
- 8NH₄⁺ आणि NH₃ च्या कोनांची तुलना करा.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1e⁻ जोड्या परस्पर शक्य तितक्या दूर.
- 2109.5°.
- 3पिरॅमिडल (107°).
- 42 lp जास्त जागा घेतात.
- 5अष्टफलकी, 90°.
- 63 lp विषुववृत्तीय ⇒ F अक्षीय, 180°.
- 75 जोड्या, 2 lp ⇒ T-आकार.
- 8NH₄⁺ 109.5° (lp नाही) > NH₃ 107°.
संयुजा बंध सिद्धांत आणि संकरण
दोन हात मिळवताना हात जेवढे जास्त जुळतात तेवढी पकड घट्ट; कक्षकांचे आच्छादन जास्त तेवढा बंध मजबूत.
संयुजा बंध सिद्धांत : अर्धे भरलेले कक्षक आच्छादून बंध. σ : समोरून आच्छादन; π : बाजूने. संकरण : समान ऊर्जेचे नवे कक्षक बनवण्यासाठी जवळच्या ऊर्जेच्या कक्षकांचे मिश्रण.
आकृतीत : sp, sp², sp³ संकरण आणि आकार.
संयुजा बंध सिद्धांत आणि संकरण
ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.
ॲपमध्ये उघडानियम 1 : संकरण ठरवण्याचे सूत्र — H = ½ (V + M − C + A) : 2 = sp, 3 = sp², 4 = sp³, 5 = sp³d, 6 = sp³d².
- सोपे : NH₃ : ½(5 + 3) = 4 ⇒ sp³.
- मध्यम : SO₂ : ½(6 + 0) = 3 ⇒ sp².
- परीक्षेसाठी : SF₆ : ½(6 + 6) = 6 ⇒ sp³d².
नियम 2 : कार्बन संयुगांतील संकरण — C₂H₆ sp³ (7σ); C₂H₄ sp² (5σ + 1π); C₂H₂ sp (3σ + 2π).
- सोपे : C₂H₄ : 4 C–H + 1 C–C σ = 5σ, 1π.
- मध्यम : C₂H₂ : 2 C–H + 1 C–C σ = 3σ, 2π.
- परीक्षेसाठी : कार्बनचा s-गुण sp 50% > sp² 33.3% > sp³ 25%; C–H आम्लता sp सर्वाधिक.
नियम 3 : σ आणि π बंधांची तुलना — σ मजबूत आणि मुक्त फिरणारा; π दुर्बल, फिरत नाही, e⁻ मेघ अक्षाबाहेर.
- सोपे : σ फक्त एकदा दोन अणूंमध्ये.
- मध्यम : द्वि-बंधात 1σ + 1π.
- परीक्षेसाठी : C=C भोवती फिरणे अडवले ⇒ cis/trans समघटकता.
उपपत्ती : sp³ संकरण (CH₄)
- पायरी 1 : C चे 2s² 2p² ⇒ उत्तेजन ⇒ 2s¹ 2p³ (4 अर्धे भरलेले).
- पायरी 2 : एक s + तीन p मिसळून 4 समान sp³ कक्षक, 109.5° वर.
- पायरी 3 : प्रत्येक sp³ H च्या 1s शी आच्छादून 4 σ बंध ⇒ चतुष्फलकी.
CET स्तर (MCQ)
- CET 1) C₂H₂ मधील संकरण? 1) sp 2) sp² 3) sp³ 4) sp³d — उत्तर : 1).
- CET 2) C₂H₄ मध्ये σ : π? 1) 4:2 2) 5:1 3) 3:2 4) 6:0 — उत्तर : 2).
प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: ग्रॅफाइट (sp²) घसरतो, हिरा (sp³) कठीण; बेंझिनचे सपाट रिंग sp².
H = ½(V + M − C + A); sp 180°, sp² 120°, sp³ 109.5°; σ आधी, नंतर π.
एकाकी जोडी असलेल्या NH₃ ला sp² म्हणणे; ती जोडी संकरणात मोजतात.
संकरण = बंध जोड्या + एकाकी जोड्या (π बंध नव्हे); π बंध मोजू नका.
आठवणीची युक्ती : "2-3-4 : sp-sp²-sp³".
फरक ओळखा
| संकरण | कोन | उदा. |
|---|---|---|
| sp | 180° | BeCl₂, C₂H₂ |
| sp² | 120° | BF₃, C₂H₄ |
| sp³ | 109.5° | CH₄, NH₃ |
| sp³d² | 90° | SF₆ |
सरावासाठी प्रश्न
- 1σ आणि π बंधातील फरक सांगा.
- 2CH₄ मधील संकरण?
- 3C₂H₂ मध्ये σ आणि π किती?
- 4NH₃ चे संकरण सूत्राने काढा.
- 5sp संकरणात s-गुण किती?
- 6C₂H₄ चे σ, π मोजा.
- 7SF₆ चे संकरण आणि आकार.
- 8CO₃²⁻ चे संकरण आणि आकार.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1σ समोरून, π बाजूने; σ मजबूत.
- 2sp³.
- 33σ आणि 2π.
- 4½(5 + 3) = 4 ⇒ sp³.
- 550%.
- 65σ, 1π.
- 7sp³d², अष्टफलकी.
- 8½(4 + 0 + 2) = 3 ⇒ sp², त्रिकोणी सपाट.
आण्विक कक्षक सिद्धांत (MOT)
दोन लाटा एकत्र आल्या तर वाढतात (रचनात्मक) किंवा एकमेकींना नष्ट करतात (विनाशी); अणू कक्षक असेच जोडून दोन नवे कक्षक बनतात.
MOT : n अणू कक्षक मिळून n आण्विक कक्षक — बंधक (कमी ऊर्जा) आणि प्रतिबंधक (जास्त ऊर्जा). बंध क्रम = (N_b − N_a) ÷ 2.
आकृतीत : O₂ चे MO आकृतिबंध; π*2p मध्ये 2 एकाकी e⁻.
आण्विक कक्षक सिद्धांत (MOT)
ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.
ॲपमध्ये उघडानियम 1 : भरण्याचे नियम — ऑफबाउ, पाउली, हुंड. क्रम (O₂, F₂) : σ2s < σ*2s < σ2p < π2p < π*2p < σ*2p; (Z ≤ 7) π2p < σ2p.
- सोपे : H₂ : (σ1s)² ⇒ बंध क्रम 1.
- मध्यम : He₂ : (σ1s)²(σ*1s)² ⇒ 0 ⇒ अस्तित्व नाही.
- परीक्षेसाठी : N₂ : 10 संयुज e⁻ ⇒ बंध क्रम 3.
नियम 2 : बंध क्रम आणि स्थिरता — बंध क्रम जास्त ⇒ बंध-लांबी कमी, एन्थॅल्पी जास्त, स्थिर; 0 ⇒ रेणू नाही.
- सोपे : O₂⁺ (8 − 3)÷2 = 2.5, O₂ 2, O₂⁻ 1.5, O₂²⁻ 1.
- मध्यम : H₂⁺ बंध क्रम 0.5 (अस्तित्वात).
- परीक्षेसाठी : स्थिरता क्रम : O₂⁺ > O₂ > O₂⁻ > O₂²⁻.
नियम 3 : चुंबकीय गुणधर्म — एकाकी e⁻ असल्यास पॅरामॅग्नेटिक; सर्व जोडलेले ⇒ डायामॅग्नेटिक.
- सोपे : O₂ : π*2p मध्ये 2 एकाकी ⇒ पॅरामॅग्नेटिक (द्रव O₂ चुंबकाकडे).
- मध्यम : N₂ डायामॅग्नेटिक.
- परीक्षेसाठी : B₂ पॅरामॅग्नेटिक (2 एकाकी π e⁻); C₂ डायामॅग्नेटिक.
पद्धत : बंध क्रम काढणे (O₂)
- पायरी 1 : 12 संयुज e⁻ : σ2s², σ*2s², σ2p², π2p⁴, π*2p².
- पायरी 2 : N_b = 2 + 2 + 4 = 8; N_a = 2 + 2 = 4.
- पायरी 3 : बंध क्रम = (8 − 4) ÷ 2 = 2; π*2p मध्ये 2 एकाकी ⇒ पॅरामॅग्नेटिक.
CET स्तर (MCQ)
- CET 1) O₂⁻ चा बंध क्रम? 1) 1 2) 1.5 3) 2 4) 2.5 — उत्तर : 2). (संयुज e⁻ 13; N_b 8, N_a 5.)
- CET 2) कोणता पॅरामॅग्नेटिक? 1) N₂ 2) O₂ 3) C₂ 4) F₂ — उत्तर : 2).
प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: द्रव ऑक्सिजन चुंबकाने ओढला जातो; MOT मुळे O₂ चे हे वर्तन समजते जे लुईस रचना सांगू शकत नाही.
बंध क्रम = (N_b − N_a)/2; Z ≤ 7 मध्ये π2p खाली; O₂ पॅरामॅग्नेटिक; He₂ नाही.
N₂ साठी O₂ चा क्रम वापरणे; N₂ मध्ये π2p खाली.
आयनात e⁻ ची संख्या बदलते (O₂⁻ = 13); N_b, N_a दोन्ही पुन्हा मोजा.
आठवणीची युक्ती : "N₂ 3, O₂ 2, F₂ 1, Ne₂ 0" (बंध क्रम).
फरक ओळखा
| रेणू | BO | चुंबकीय |
|---|---|---|
| N₂ | 3 | डाया |
| O₂ | 2 | पॅरा |
| O₂⁻ | 1.5 | पॅरा |
| F₂ | 1 | डाया |
सरावासाठी प्रश्न
- 1बंधक आणि प्रतिबंधक कक्षक म्हणजे काय?
- 2बंध क्रमाचे सूत्र लिहा.
- 3H₂ चा बंध क्रम?
- 4N₂ चा बंध क्रम काढा.
- 5O₂ पॅरामॅग्नेटिक का?
- 6He₂ अस्तित्वात का नाही?
- 7O₂⁺, O₂, O₂⁻ चे बंध क्रम आणि स्थिरता क्रम.
- 8F₂ चा बंध क्रम आणि चुंबकीय स्वभाव.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1बंधक कमी ऊर्जा; प्रतिबंधक जास्त ऊर्जा.
- 2(N_b − N_a) ÷ 2.
- 31.
- 4(8 − 2) ÷ 2 = 3.
- 5π*2p मध्ये 2 एकाकी e⁻.
- 6बंध क्रम 0.
- 72.5, 2, 1.5; O₂⁺ > O₂ > O₂⁻.
- 8(8 − 6) ÷ 2 = 1; डायामॅग्नेटिक.
बंध प्राचल, ध्रुवीयता, द्विध्रुव आघूर्ण आणि फजान नियम
दोन मित्र खेचाखेचीत असले आणि एक जास्त ताकदवान असेल तर दोरी त्याच्याकडे सरकते; बंधातील इलेक्ट्रॉन असेच जास्त विद्युतऋण अणूकडे सरकतात.
बंध प्राचल : बंध-लांबी, बंध कोन, बंध एन्थॅल्पी, बंध क्रम. द्विध्रुव आघूर्ण μ = q × d (एकक D). फजान नियम : धन आयनाद्वारे ऋण आयनाचे ध्रुवीकरण जेवढे जास्त तेवढा सहसंयुज गुण जास्त.
आकृतीत : HCl ध्रुवीय, CO₂ अध्रुवीय, H₂O ध्रुवीय.
आकृतीत : लहान, जास्त प्रभारी धन आयन ⇒ जास्त ध्रुवीकरण.
नियम 1 : द्विध्रुव आघूर्ण — μ = q × d; सदिश राशी. समरूप रेणूत बेरीज शून्य.
- सोपे : HCl 1.03 D, HF 1.91 D, H₂O 1.85 D, NH₃ 1.47 D.
- मध्यम : CO₂, BF₃, CH₄, CCl₄ : μ = 0.
- परीक्षेसाठी : NF₃ (0.24 D) < NH₃ (1.47 D) कारण N–F आणि lp चे परिणाम उलट.
नियम 2 : % आयनिक गुण — % = (μ_निरीक्षित ÷ μ_आयनिक) × 100; μ_आयनिक = e × d.
- सोपे : HCl : d = 127 pm ⇒ μ_आयनिक = 1.602 × 10⁻¹⁹ × 127 × 10⁻¹² ÷ 3.336 × 10⁻³⁰ = 6.1 D.
- मध्यम : आयनिक गुण = 1.03 ÷ 6.1 ≈ 17 %.
- परीक्षेसाठी : H₂O : 1.85 D, d(O–H) = 96 pm ⇒ H च्या दिशेने निव्वळ ध्रुवता.
नियम 3 : फजान नियम — सहसंयुज गुण वाढतो जेव्हा : धन आयन लहान आणि जास्त प्रभारी; ऋण आयन मोठा आणि जास्त प्रभारी; धन आयनात 18-e⁻ (d-कवच).
- सोपे : LiI आयनिक पेक्षा जास्त सहसंयुज (I⁻ मोठा).
- मध्यम : AlCl₃ सहसंयुज (Al³⁺ लहान, 3+); NaCl आयनिक.
- परीक्षेसाठी : AgCl पेक्षा NaCl जास्त आयनिक (Ag⁺ चे d¹⁰).
उपपत्ती : H₂O चा नेट द्विध्रुव
- पायरी 1 : दोन O–H आघूर्ण μ₁ = μ₂ = μ, कोन θ = 104.5°.
- पायरी 2 : निष्पन्न μ_R = 2μ cos(θ/2) = 2μ cos 52.25°.
- पायरी 3 : cos 52.25° ≈ 0.612 ⇒ μ_R ≈ 1.22 μ ⇒ शून्य नाही, म्हणून H₂O ध्रुवीय.
सूत्रे, एकक आणि मितीय सूत्र
| बाब | सूत्र | एकक |
|---|---|---|
| μ | q × d | D (3.336 × 10⁻³⁰ C m) |
| बंध एन्थॅल्पी | तोडायला ऊर्जा | kJ mol⁻¹ |
| बंध-लांबी | केंद्रकांतील अंतर | pm (10⁻¹² m) |
CET स्तर (MCQ)
- CET 1) कोणता अध्रुवीय? 1) H₂O 2) NH₃ 3) CCl₄ 4) CHCl₃ — उत्तर : 3). (समरूप, बेरीज शून्य.)
- CET 2) सर्वात जास्त सहसंयुज गुण? 1) NaCl 2) MgCl₂ 3) AlCl₃ 4) KCl — उत्तर : 3). (Al³⁺ लहान आणि 3+.)
प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: पाणी ध्रुवीय म्हणून मीठ विरघळवते, तेल (अध्रुवीय) नाही; मायक्रोवेव्ह ओव्हन ध्रुवीय पाण्याचे रेणू फिरवून अन्न तापवतो.
μ = q × d; समरूप ⇒ μ = 0; फजान : लहान जास्त प्रभारी धन आयन + मोठा ऋण आयन ⇒ सहसंयुज.
ध्रुवीय बंध असलेला रेणू नेहमी ध्रुवीय समजणे (CO₂ मध्ये बंध ध्रुवीय, रेणू अध्रुवीय).
NH₃ आणि NF₃ चे आघूर्ण तुलना : lp आणि बंध आघूर्ण एकाच दिशेने (NH₃) विरुद्ध (NF₃).
आठवणीची युक्ती : "लहान + जास्त प्रभार = खेचणारा; मोठा ऋण = खेचला जाणारा".
फरक ओळखा
| बाब | आयनिक | सहसंयुज |
|---|---|---|
| धन आयन | मोठा, 1+ | लहान, 3+ |
| ऋण आयन | लहान | मोठा |
| उदा. | NaCl | AlCl₃ |
सरावासाठी प्रश्न
- 1द्विध्रुव आघूर्णाचे एकक काय?
- 2CO₂ चे μ शून्य का?
- 3फजान नियम सांगा.
- 4HCl चे % आयनिक गुण काढा (1.03 D; μ_आयनिक = 6.1 D).
- 5NF₃ चा द्विध्रुव NH₃ पेक्षा कमी का?
- 6LiCl आणि NaCl मध्ये जास्त सहसंयुज कोणता?
- 7H₂O चे नेट μ = 2μ cos(θ/2) हे सिद्ध करा.
- 8बंध क्रम, लांबी आणि एन्थॅल्पी यांचा संबंध लिहा.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1डिबाय (D).
- 2दोन C=O आघूर्ण समान आणि विरुद्ध.
- 3लहान, जास्त प्रभारी धन; मोठा ऋण; 18-e⁻ धन आयन ⇒ सहसंयुज.
- 41.03 ÷ 6.1 × 100 ≈ 17 %.
- 5NF₃ मध्ये lp आणि N–F आघूर्ण विरुद्ध.
- 6LiCl (Li⁺ लहान).
- 7दोन समान सदिशांचा निष्पन्न = 2μ cos(θ/2).
- 8बंध क्रम ↑ ⇒ लांबी ↓, एन्थॅल्पी ↑.
संपूर्ण धड्याची झटपट उजळणी
| संकल्पना | महत्त्वाचे सूत्र / तथ्य |
|---|---|
| अष्टक/आयनिक | जाळी एन्थॅल्पी ∝ q₁q₂ ÷ r |
| लुईस | e⁻ मोजा → जोड्या → अष्टक |
| FC | V − N − B/2 |
| VSEPR | lp–lp > lp–bp > bp–bp ; 180 · 120 · 109.5 · 90 |
| संकरण | H = ½(V + M − C + A) |
| MOT | BO = (N_b − N_a)/2 |
| द्विध्रुव | μ = q × d ; 1 D = 3.336 × 10⁻³⁰ C m |
| फजान | लहान जास्त प्रभारी धन + मोठा ऋण ⇒ सहसंयुज |
🚀 संपूर्ण धड्याची झटपट उजळणी
ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.
ॲपमध्ये उघडा🎯 परीक्षेसाठी सर्वाधिक महत्त्वाचे मुद्दे
- आयनिक बंध आणि बॉर्न–हेबर चक्र.
- लुईस रचना आणि बंध क्रम–लांबी–एन्थॅल्पी.
- FC, अनुनाद आणि अष्टक अपवाद.
- VSEPR आकार आणि कोन (CH₄ > NH₃ > H₂O).
- संकरण ठरवणे; σ : π मोजणे.
- MOT : O₂ पॅरामॅग्नेटिक, N₂ BO 3.
- द्विध्रुव आघूर्ण आणि फजान नियम.
आधी संकल्पना समजा → सूत्र लक्षात ठेवा → उदाहरण सोडवा → स्वतः प्रश्न सोडवा.