द्वितीयक अंतःक्रियाएं और पदार्थ की संरचना और गुणों का निर्धारण - सत्र 1

ध्रुवीकरण। यह एक धनायन और ऋणायन के सममित इलेक्ट्रॉन आवेश बादल का विरूपण है। यह भिन्न-भिन्न विचारों वाली किसी चीज़ को दो भिन्न विरोधी समूहों में विभाजित करने का कार्य है। आयनिक बंध इलेक्ट्रॉनों के लाभ या हानि से बनता है और इसके परिणामस्वरूप ऋणायन और धनायन बनते हैं। अतः धनायन, ऋणायन के बादल के आकार को विकृत कर देता है। धनात्मक आवेशित आयन द्वारा ऋणात्मक आवेशित आयन के इलेक्ट्रॉन बादल के इस विरूपण को ध्रुवीकरण कहा जाता है। यह किसी पदार्थ द्वारा विद्युत क्षेत्र में उस लागू क्षेत्र के अनुपात में विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण प्राप्त करने की प्रवृत्ति को संदर्भित करता है।

एक आयनिक क्रिस्टल में, एक धनायन का धनात्मक विद्युत क्षेत्र, एक ऋणायन के इलेक्ट्रॉनिक बादल को समान दूरी से खींचता है। धनायनों की ध्रुवीकरणीयता। ध्रुवीकरण शक्ति एक धनायन की ऋणायन के इलेक्ट्रॉनिक बादल को विकृत करने की क्षमता पर निर्भर करती है। छोटे आकार और उच्च धनात्मक आवेश वाले धनायनों में उच्च ध्रुवीकरण शक्ति होती है। ऋणायनों की ध्रुवीकरण शक्ति। यह इलेक्ट्रॉनिक बादल के धनायन विरूपण द्वारा ध्रुवीकृत होने वाला गुण है। इसकी ध्रुवीकरण क्षमता ऋणायन आकार और ऋणात्मक आवेश में वृद्धि के साथ बढ़ती है। इससे अणु की सहसंयोजक विशेषता भी बढ़ती है।

यह अणु की ध्रुवता का माप है। यह तब उत्पन्न होता है जब अणु में परमाणु असमान रूप से इलेक्ट्रॉन साझा करते हैं। जब आवेश पृथक्करण होता है तो अणु में द्विध्रुव आघूर्ण उत्पन्न होता है। आवेश पृथक्करण तब होता है जब परमाणुओं के बीच विद्युतऋणात्मकता का अंतर अधिक होता है। आइये इसे हाइड्रोजन क्लोराइड अणु के माध्यम से देखें। हाइड्रोजन में धनात्मक आवेश होता है और क्लोरीन में ऋणात्मक आवेश होता है। उनमें उच्च विद्युतऋणात्मकता अंतर होता है। इस वजह से इसमें द्विध्रुव बनते हैं और हम इसका द्विध्रुव आघूर्ण माप सकते हैं। द्विध्रुव आघूर्ण एक सदिश राशि है जिसे µ द्वारा दर्शाया जाता है।

यह आवेशों के बीच की दूरी तथा आवेशों की संख्या के गुणनफल के बराबर होता है। इसकी दिशा सदैव कम विद्युत-ऋणात्मक परमाणु से अधिक विद्युत-ऋणात्मक परमाणु की ओर होती है। एकाकी युग्म वाले अणुओं में, द्विध्रुव आघूर्ण की दिशा एकाकी युग्म की ओर होती है। एक अध्रुवीय अणु का द्विध्रुव आघूर्ण शून्य होता है। किसी ध्रुवीय अणु के लिए द्विध्रुव आघूर्ण शून्य के बराबर नहीं होता। विषमपरमाणुक अणु। कार्बन डाइऑक्साइड का द्विध्रुव आघूर्ण शून्य होता है, क्योंकि एक ओर ऑक्सीजन की ध्रुवता का प्रभाव दूसरी ओर ऑक्सीजन पर सेकण्ड से रद्द हो जाता है। इस प्रकार यह गैर-ध्रुवीय हो जाता है।

अमोनिया। हम जानते हैं कि अमोनिया में एक अकेला युग्म तथा तीन बंध युग्म होते हैं। एकाकी युग्म की ध्रुवता एकाकी युग्म की दिशा में होती है। इस बीच, हाइड्रोजन और नाइट्रोजन में से नाइट्रोजन अधिक विद्युत-ऋणात्मक है। इसलिए, ध्रुवता की दिशा नाइट्रोजन की ओर है। अतः अमोनिया एक अत्यधिक ध्रुवीय अणु बन जाता है। इसमें नाइट्रोजन पर आंशिक ऋणात्मक आवेश तथा तीन हाइड्रोजन परमाणुओं पर आंशिक धनात्मक आवेश होता है। कार्बन टेट्राक्लोराइड। कार्बन टेट्राक्लोराइड एक गैर-ध्रुवीय अणु है। ऐसा इसलिए है क्योंकि क्लोरीन-कार्बन बंधों की ध्रुवता एक दूसरे द्वारा रद्द हो जाती है।

बेरिलियम क्लोराइड। बेरिलियम की विद्युतऋणात्मकता 157 है। क्लोरीन की विद्युतऋणात्मकता 316 है। चूँकि क्लोरीन अधिक विद्युत ऋणात्मक है, इसलिए ध्रुवता की दिशा क्लोरीन की ओर होती है। इसमें ध्रुवीय बंध होते हैं लेकिन कुल मिलाकर अणु अध्रुवीय होता है। क्लोरीन के एक पक्ष की ध्रुवता का प्रभाव क्लोरीन के दूसरे पक्ष द्वारा रद्द कर दिया जाता है। अतः इसका द्विध्रुव आघूर्ण शून्य है।

आयन-द्विध्रुवीय अंतःक्रिया। आयन वे परमाणु या अणु होते हैं जिनमें शुद्ध आवेश होता है। उदाहरण के लिए, जब क्लोरीन एक इलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है, तो वह क्लोराइड आयन बन जाता है। यह आयन है क्योंकि अब इसमें शुद्ध ऋणात्मक आवेश है। इसी प्रकार जब सोडियम एक इलेक्ट्रॉन खो देता है तो वह धनात्मक आवेश प्राप्त कर लेता है और आयन बन जाता है। इसके और द्विध्रुव के बीच क्या अंतर है?। द्विध्रुव में आवेश अणुओं के विभिन्न सिरों में विभाजित हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक आंशिक रूप से धनात्मक सिरा और एक आंशिक रूप से ऋणात्मक सिरा बनता है। जल एक बहुत ही ध्रुवीय अणु है जिसमें ऑक्सीजन होता है जो काफी विद्युत-ऋणात्मक होता है तथा दो हाइड्रोजन परमाणुओं से सहसंयोजक रूप से बंधा होता है। इसलिए इलेक्ट्रॉन हाइड्रोजन की अपेक्षा ऑक्सीजन के आसपास अधिक समय बिताते हैं।

आयनों और द्विध्रुवों की परस्पर क्रिया में, कूलॉम बल एक महत्वपूर्ण कारक है। द्विध्रुव का आंशिक ऋणात्मक भाग धनात्मक आवेशित आयन की ओर आकर्षित होगा। इसी प्रकार, क्लोराइड आयन में, ऋणात्मक आयन अणु के आंशिक रूप से धनात्मक सिरे की ओर आकर्षित होगा। यही कारण है कि सोडियम क्लोराइड पानी में आसानी से घुल जाता है। इन आयनों को पृथक किया जा सकता है और फिर उन्हें ध्रुवीय जल अणुओं की ओर आकर्षित किया जा सकता है जिनमें आणविक द्विध्रुव होते हैं। ये अन्योन्यक्रिया बल कूलॉम बल हैं, इसलिए आवेशों की ताकत मायने रखती है। अधिक शक्तिशाली आयन-द्विध्रुव बल के लिए आयनों पर अधिक शक्तिशाली आवेश की आवश्यकता होती है।

द्विध्रुव-द्विध्रुव। द्विध्रुव एक अणु है जिसमें आंशिक रूप से धनात्मक और ऋणात्मक ध्रुव होते हैं। HCl में क्लोरीन अधिक विद्युत ऋणात्मक है। अतः आंशिक द्विध्रुव दिशा क्लोरीन की ओर होती है जिसके कारण इलेक्ट्रॉनिक बादल क्लोरीन परमाणु की ओर झुक जाता है। परिणामस्वरूप, हाइड्रोजन पर आंशिक धनात्मक आवेश तथा क्लोरीन पर आंशिक ऋणात्मक आवेश उत्पन्न होता है। आइए एक दूसरे के बगल में स्थित दो HCl अणुओं पर विचार करें। एक HCl का ऋणात्मक ध्रुव दूसरे HCl के धनात्मक ध्रुव को आकर्षित करेगा। दो अणुओं के बीच उत्पन्न इस आकर्षण बल को द्विध्रुव-द्विध्रुव बल कहा जाता है। हम आमतौर पर द्विध्रुव-द्विध्रुव बल को बिंदीदार रेखा से दर्शाते हैं।

ICl अणु में, अधिक विद्युत-ऋणात्मक क्लोरीन परमाणु पर आंशिक ऋणात्मक आवेश होता है, तथा आयोडीन पर आंशिक धनात्मक आवेश होता है। अतः एक ICl अणु का आंशिक धनात्मक आयोडीन, दूसरे ICl अणु के आंशिक ऋणात्मक क्लोरीन की ओर आकर्षित होता है। एचसीएल के बीच सहसंयोजक बंधन बहुत मजबूत होते हैं। क्लोरीन अधिक विद्युत-ऋणात्मक है, इसलिए इसमें आंशिक ऋणात्मक आवेश होता है, तथा हाइड्रोजन में आंशिक धनात्मक आवेश होता है। द्विध्रुव दिशा क्लोरीन से हाइड्रोजन की ओर है। एक अणु का धनात्मक सिरा दूसरे HCL के ऋणात्मक सिरे की ओर आकर्षित होता है और इसके विपरीत।

हाइड्रोजन बंध। कुछ अणुओं के बीच हाइड्रोजन बंध नामक एक आकर्षक बल मौजूद हो सकता है। ये बंधन आयनिक या सहसंयोजक बंधनों की तुलना में कमज़ोर होते हैं क्योंकि इन प्रकार के बंधनों को तोड़ने में कम ऊर्जा लगती है। हालाँकि, इन बंधों की बड़ी संख्या मजबूत बल लगा सकती है। हाइड्रोजन बंध किसी अणु पर असमान आवेश वितरण का परिणाम होते हैं। इन अणुओं को ध्रुवीय कहा जाता है।

यदि हम जल के अणु को देखें तो हम देख सकते हैं कि ऑक्सीजन परमाणु दो अलग-अलग हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ इलेक्ट्रॉन साझा करता है। इनमें कुल 8 इलेक्ट्रॉन होते हैं, जिनमें से 4 ऑक्सीजन परमाणु और दो हाइड्रोजन परमाणुओं के बीच साझा होते हैं। ऑक्सीजन परमाणु में 4 अन्य गैर-साझा इलेक्ट्रॉन हैं। ये संयोजकता कोश में दो एकाकी युग्मों में स्थित होते हैं। दो एकाकी युग्म एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं तथा वे हाइड्रोजन परमाणुओं और ऑक्सीजन परमाणुओं के बीच के बंधन युग्मों को भी प्रतिकर्षित करते हैं। ऑक्सीजन अत्यधिक विद्युत-ऋणात्मक है तथा इसमें इलेक्ट्रॉनों के एकाकी युग्म की उपस्थिति के कारण इसमें आंशिक ऋणात्मक आवेश होता है।

इस प्रकार, जल का अणु हाइड्रोजन की ओर आंशिक रूप से धनात्मक होता है तथा ऑक्सीजन की ओर आंशिक रूप से ऋणात्मक होता है, जहां एकाकी युग्म होते हैं। एक जल अणु का हाइड्रोजन परमाणु, दूसरे पड़ोसी जल अणु के ऑक्सीजन परमाणु की ओर आकर्षित होता है। इस प्रकार जल में हाइड्रोजन बंध बनता है।

हाइड्रोजिन फ्लोराइड। हाइड्रोजन फ्लोराइड हाइड्रोजन और फ्लोरीन के बीच सहसंयोजक बंधन द्वारा बनता है। इन बंधों में परमाणु इलेक्ट्रॉनों को साझा करते हैं। हाइड्रोजन में एक इलेक्ट्रॉन होता है जबकि फ्लोरीन में सात संयोजकता इलेक्ट्रॉन होते हैं। इस प्रकार इसे स्थिर होने के लिए एक इलेक्ट्रॉन की आवश्यकता होती है। इसलिए हाइड्रोजन में आंशिक धनात्मक आवेश होता है जबकि फ्लोरीन परमाणु में अधिक विद्युतऋणात्मकता के कारण आंशिक ऋणात्मक आवेश होता है। इस प्रकार जब एक अणु का हाइड्रोजन पड़ोसी अणु के फ्लोरीन की ओर आकर्षित होता है तो हाइड्रोजन बंध बनता है।