वैलेंस बांड सिद्धांत

रसायन विज्ञान में, आणविक कक्षीय सिद्धांत | आणविक कक्षीय (MO) सिद्धांत के साथ, वैलेंस बॉन्ड (VB) सिद्धांत दो बुनियादी सिद्धांतों में से एक है, जिसे रासायनिक बंधन की व्याख्या करने के लिए क्वांटम यांत्रिकी के तरीकों का उपयोग करने के लिए विकसित किया गया था। यह इस बात पर ध्यान केंद्रित करता है कि जब एक अणु बनता है तो अलग-अलग परमाणुओं के परमाणु ऑर्बिटल्स अलग-अलग रासायनिक बांड देने के लिए कैसे गठबंधन करते हैं। इसके विपरीत, आणविक कक्षीय सिद्धांत में कक्षाएँ होती हैं जो पूरे अणु को कवर करती हैं।^[1]

इतिहास

लोथर मेयर ने अपनी 1864 की पुस्तक, डाई मॉडर्नन थियोरियन डेर केमी में, आवर्त सारणी का एक प्रारंभिक संस्करण शामिल किया, जिसमें 28 तत्व थे, तत्वों को उनकी वैलेंस (रसायन विज्ञान) द्वारा छह परिवारों में वर्गीकृत किया गया था - पहली बार, तत्वों को उनकी वैलेंस के अनुसार समूहीकृत किया गया था। . तत्वों को परमाणु भार द्वारा व्यवस्थित करने पर काम करता है, तब तक परमाणु भार के बजाय तत्वों के समतुल्य भार के व्यापक उपयोग से बाधित हो गया था।^[2] 1916 में, जी.एन. लुईस ने प्रस्तावित किया कि लुईस संरचनाओं के रूप में अणुओं के प्रतिनिधित्व के साथ, दो साझा बंधन वाले इलेक्ट्रॉनों की बातचीत से एक रासायनिक बंधन बनता है। रसायनशास्त्री चार्ल्स रूगले बरी ने 1921 में सुझाव दिया कि एक खोल में आठ और अठारह इलेक्ट्रॉन स्थिर विन्यास बनाते हैं। बरी ने प्रस्तावित किया कि संक्रमणकालीन तत्वों में इलेक्ट्रॉन विन्यास उनके बाहरी शेल में वैलेंस इलेक्ट्रॉनों पर निर्भर करता है।^[3] 1916 में, कोसेल ने आयनिक बंधन (ऑक्टेट नियम) के अपने सिद्धांत को सामने रखा, उसी वर्ष स्वतंत्र रूप से गिल्बर्ट एन लुईस द्वारा भी उन्नत किया गया।^[4]^[5] वाल्थर कोसल ने लुईस के समान एक सिद्धांत को आगे बढ़ाया 'केवल उनके मॉडल ने परमाणुओं के बीच इलेक्ट्रॉनों के पूर्ण स्थानान्तरण को ग्रहण किया, और इस प्रकार आयनिक बंधन का एक मॉडल था। लुईस और कोसेल दोनों ने अबेग के नियम (1904) के आधार पर अपने बंधन मॉडल की संरचना की।

यद्यपि परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की व्यवस्था के लिए या तो रसायन विज्ञान या क्वांटम यांत्रिकी में कोई गणितीय सूत्र नहीं है, हाइड्रोजन परमाणु को श्रोडिंगर समीकरण और मैट्रिक्स यांत्रिकी समीकरण द्वारा वर्णित किया जा सकता है, दोनों 1925 में व्युत्पन्न हुए थे। हालांकि, अकेले हाइड्रोजन के लिए, 1927 में हिटलर-लंदन सिद्धांत तैयार किया गया था जिसने पहली बार हाइड्रोजन अणु एच के संबंध गुणों की गणना को सक्षम किया₂ क्वांटम यांत्रिक विचारों के आधार पर। विशेष रूप से, वाल्टर हिटलर ने यह निर्धारित किया कि श्रोडिंगर समीकरण | श्रोडिंगर के तरंग समीकरण (1926) का उपयोग कैसे करें, यह दिखाने के लिए कि कैसे दो हाइड्रोजन परमाणु तरंग क्रिया प्लस, माइनस और एक्सचेंज शर्तों के साथ जुड़कर एक सहसंयोजक बंधन बनाते हैं। इसके बाद उन्होंने अपने सहयोगी फ्रिट्ज लंदन को फोन किया और उन्होंने रात के दौरान सिद्धांत के विवरण पर काम किया।^[6] बाद में, लिनुस पॉलिंग ने वीबी सिद्धांत में दो अन्य प्रमुख अवधारणाओं को विकसित करने के लिए हेटलर-लंदन सिद्धांत के साथ लुईस के जोड़ी बंधन विचारों का उपयोग किया: अनुनाद (रसायन विज्ञान) (1928) और कक्षीय संकरण (1930)। 1952 की विख्यात पुस्तक वैलेंस के लेखक चार्ल्स कूलसन के अनुसार, यह अवधि आधुनिक वैलेंस बॉन्ड सिद्धांत की शुरुआत को चिह्नित करती है, जैसा कि पुराने वैलेंस बॉन्ड सिद्धांतों के विपरीत है, जो अनिवार्य रूप से प्री-वेव-मैकेनिकल शब्दों में निहित वैलेंस (रसायन विज्ञान) के इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत हैं। .

लिनस पॉलिंग ने 1931 में वैलेंस बॉन्ड थ्योरी: ऑन द नेचर ऑफ द केमिकल बॉन्ड पर अपना लैंडमार्क पेपर प्रकाशित किया। इस लेख पर आधारित, पॉलिंग की 1939 की पाठ्यपुस्तक: ऑन द नेचर ऑफ द केमिकल बॉन्ड वह बन जाएगी जिसे कुछ लोगों ने आधुनिक रसायन विज्ञान की बाइबिल कहा है। इस पुस्तक ने प्रायोगिक रसायनज्ञों को रसायन विज्ञान पर क्वांटम सिद्धांत के प्रभाव को समझने में मदद की। हालाँकि, 1959 में बाद का संस्करण उन समस्याओं को पर्याप्त रूप से संबोधित करने में विफल रहा जो आणविक कक्षीय सिद्धांत द्वारा बेहतर समझी गई थीं। 1960 और 1970 के दशक के दौरान वैलेंस सिद्धांत के प्रभाव में गिरावट आई क्योंकि आणविक कक्षीय सिद्धांत की उपयोगिता में वृद्धि हुई क्योंकि इसे बड़े डिजिटल कम्प्यूटर प्रोग्राम में लागू किया गया था। 1980 के दशक के बाद से, कंप्यूटर प्रोग्राम में वैलेंस बॉन्ड थ्योरी को लागू करने की अधिक कठिन समस्याओं को बड़े पैमाने पर हल किया गया है, और वैलेंस बॉन्ड थ्योरी में पुनरुत्थान देखा गया है।

सिद्धांत

इस सिद्धांत के अनुसार दो परमाणुओं के बीच एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन वाले प्रत्येक परमाणु के 'आधे भरे वैलेंस' परमाणु ऑर्बिटल्स के ओवरलैप द्वारा एक सहसंयोजक बंधन बनता है। वैलेंस बॉन्ड संरचना लुईस संरचना के समान है, लेकिन जहां एकल लुईस संरचना नहीं लिखी जा सकती है, वहां कई वैलेंस बॉन्ड संरचनाओं का उपयोग किया जाता है। इनमें से प्रत्येक VB संरचना एक विशिष्ट लुईस संरचना का प्रतिनिधित्व करती है। वैलेंस बांड संरचनाओं का यह संयोजन अनुनाद (रसायन विज्ञान) सिद्धांत का मुख्य बिंदु है। वैलेंस बॉन्ड सिद्धांत मानता है कि भाग लेने वाले परमाणुओं के अतिव्यापी परमाणु ऑर्बिटल्स एक रासायनिक बंधन बनाते हैं। ओवरलैपिंग के कारण, यह सबसे अधिक संभावना है कि इलेक्ट्रॉनों को बंधन क्षेत्र में होना चाहिए। वैलेंस बॉन्ड थ्योरी बॉन्ड को कमजोर युग्मित ऑर्बिटल्स (छोटे ओवरलैप) के रूप में देखती है। वैलेंस बांड सिद्धांत आम तौर पर जमीनी अवस्था के अणुओं में नियोजित करना आसान होता है। बांड के निर्माण के दौरान कोर इलेक्ट्रॉन अनिवार्य रूप से अपरिवर्तित रहता है।

σ बंधन दो परमाणुओं के बीच: इलेक्ट्रॉन घनत्व का स्थानीयकरण

a बनाने वाले दो p-ऑर्बिटल्स

π

-गहरा संबंध।

अतिव्यापी परमाणु ऑर्बिटल्स भिन्न हो सकते हैं। दो प्रकार के ओवरलैपिंग ऑर्बिटल्स सिग्मा और पाई हैं। सिग्मा बांड तब होते हैं जब दो साझा इलेक्ट्रॉनों के ऑर्बिटल्स सिर-से-सिर ओवरलैप करते हैं। पाई बांड तब होते हैं जब दो ऑर्बिटल्स समानांतर होते हैं जब वे ओवरलैप होते हैं। उदाहरण के लिए, दो एस-ऑर्बिटल इलेक्ट्रॉनों के बीच एक बंधन एक सिग्मा बंधन है, क्योंकि दो गोले हमेशा समाक्षीय होते हैं। बॉन्ड ऑर्डर के संदर्भ में, सिंगल बॉन्ड में एक सिग्मा बॉन्ड होता है, डबल बॉन्ड में एक सिग्मा बॉन्ड और एक पी बंधन होता है, और ट्रिपल बॉन्ड में एक सिग्मा बॉन्ड और दो पाई बॉन्ड होते हैं। हालाँकि, बंधन के लिए परमाणु कक्षाएँ संकर हो सकती हैं। अक्सर, बंधन परमाणु ऑर्बिटल्स में कई संभावित प्रकार के ऑर्बिटल्स का चरित्र होता है। बंधन के लिए उचित चरित्र के साथ परमाणु कक्षीय प्राप्त करने के तरीकों को कक्षीय संकरण कहा जाता है।

एमओ सिद्धांत के साथ तुलना

वैलेंस बॉन्ड सिद्धांत आणविक कक्षीय सिद्धांत का पूरक है, जो वैलेंस बॉन्ड विचार का पालन नहीं करता है कि इलेक्ट्रॉन जोड़े एक अणु में दो विशिष्ट परमाणुओं के बीच स्थानीयकृत होते हैं, लेकिन वे आणविक ऑर्बिटल्स के सेट में वितरित होते हैं जो पूरे अणु में फैल सकते हैं। आणविक कक्षीय सिद्धांत सीधे चुंबकत्व और आयनीकरण गुणों की भविष्यवाणी कर सकता है, जबकि वैलेंस बांड सिद्धांत समान परिणाम देता है लेकिन अधिक जटिल है। वैलेंस बॉन्ड थ्योरी पाई बॉन्ड के स्पिन युग्मन के कारण अणुओं के सुगंधित गुणों को देखती है $π$ ऑर्बिटल्स।^[7]^[8]^[9]^[10] यह अनिवार्य रूप से अभी भी फ्रेडरिक अगस्त केकुले वॉन स्ट्रैडोनिट्ज़ और जेम्स देवर संरचनाओं के बीच अनुनाद का पुराना विचार है। इसके विपरीत, आणविक कक्षीय सिद्धांत सुगन्धितता को के निरूपण के रूप में देखता है $π$ -इलेक्ट्रॉन। वैलेंस बॉन्ड उपचार अपेक्षाकृत छोटे अणुओं तक ही सीमित हैं, मोटे तौर पर वैलेंस बॉन्ड ऑर्बिटल्स और वैलेंस बॉन्ड संरचनाओं के बीच ऑर्थोगोनलिटी की कमी के कारण, जबकि आणविक ऑर्बिटल्स ऑर्थोगोनल हैं। दूसरी ओर, वैलेंस बॉन्ड सिद्धांत इलेक्ट्रॉनिक चार्ज के पुनर्गठन की अधिक सटीक तस्वीर प्रदान करता है जो रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान बॉन्ड के टूटने और बनने पर होता है। विशेष रूप से, वैलेंस बॉन्ड सिद्धांत अलग-अलग परमाणुओं में होमोन्यूक्लियर डायटोमिक अणुओं के पृथक्करण की भविष्यवाणी करता है, जबकि सरल आणविक कक्षीय सिद्धांत परमाणुओं और आयनों के मिश्रण में पृथक्करण की भविष्यवाणी करता है। उदाहरण के लिए, dihydrogen के लिए आणविक कक्षीय कार्य सहसंयोजक और आयनिक वैलेंस बॉन्ड संरचनाओं का एक समान मिश्रण है और इसलिए गलत भविष्यवाणी करता है कि अणु हाइड्रोजन परमाणुओं और हाइड्रोजन सकारात्मक और नकारात्मक आयनों के बराबर मिश्रण में अलग हो जाएगा।

कम्प्यूटेशनल दृष्टिकोण

आधुनिक वैलेंस बॉन्ड सिद्धांत ओवरलैपिंग परमाणु ऑर्बिटल्स को ओवरलैपिंग वैलेंस बॉन्ड ऑर्बिटल्स द्वारा प्रतिस्थापित करता है जो बेसिस सेट (रसायन विज्ञान) की एक बड़ी संख्या में विस्तारित होते हैं, या तो शास्त्रीय वैलेंस बॉन्ड चित्र देने के लिए एक परमाणु पर केंद्रित होते हैं, या अणु में सभी परमाणुओं पर केंद्रित होते हैं। . परिणामी ऊर्जा गणनाओं से ऊर्जा के साथ अधिक प्रतिस्पर्धी होती है जहां एक हार्ट्री-फॉक संदर्भ तरंग के आधार पर इलेक्ट्रॉन सहसंबंध पेश किया जाता है। सबसे हालिया पाठ शैक और हिबर्टी द्वारा किया गया है।^[11]

अनुप्रयोग

वैलेंस बॉन्ड थ्योरी का एक महत्वपूर्ण पहलू अधिकतम ओवरलैप की स्थिति है, जो सबसे मजबूत संभव बॉन्ड के गठन की ओर जाता है। इस सिद्धांत का उपयोग कई अणुओं में सहसंयोजक बंध निर्माण की व्याख्या करने के लिए किया जाता है।

उदाहरण के लिए, एफ के मामले में₂ अणु, एफ-एफ बंधन पी के ओवरलैप द्वारा बनता है_z दो F परमाणुओं के ऑर्बिटल्स, प्रत्येक में एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होता है। चूँकि H में अतिव्यापी कक्षकों की प्रकृति भिन्न होती है₂ और एफ₂ अणु, बंधन शक्ति और बंधन की लंबाई एच के बीच भिन्न होती है₂ और एफ₂ अणु।

एक एचएफ अणु में सहसंयोजक बंधन एच के 1s कक्षीय और 2p के ओवरलैप द्वारा बनता है_z F की कक्षा, प्रत्येक में एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होता है। एच और एफ के बीच इलेक्ट्रॉनों के पारस्परिक बंटवारे के परिणामस्वरूप एचएफ में एक सहसंयोजक बंधन होता है।

आधुनिक क्लासिकल वैलेंस बांड सिद्धांत का उपयोग करते हुए, पाटिल और भानेज ने दिखाया है कि प्रोटिक आयनिक तरल पदार्थों के कटियन-आयन इंटरफेस में चार्ज शिफ्ट बॉन्ड कैरेक्टर होता है।^[12]

यह भी देखें

संदर्भ

↑ Murrell, J. N.; Kettle, S. F. A.; Tedder, J. M. (1985). रासायनिक बंधन (2nd ed.). John Wiley & Sons. ISBN 0-471-90759-6.
↑ Alan J. Rocke (1984). Chemical Atomism in the Nineteenth Century: From Dalton to Cannizzaro. Ohio State University Press.
↑ Bury, Charles R. (July 1921). "लैंगमुइर का सिद्धांत परमाणुओं और अणुओं में इलेक्ट्रॉनों की व्यवस्था". Journal of the American Chemical Society. 43 (7): 1602–1609. doi:10.1021/ja01440a023. ISSN 0002-7863.
↑ University College Cork, University City Tübingen, and (Pauling, 1960, p. 5).
↑ Walther Kossel, “Uber Molkulbildung als Frage der Atombau”, Ann. Phys., 1916, 49:229–362.
↑ Walter Heitler – Key participants in the development of Linus Pauling's The Nature of the Chemical Bond.
↑ Cooper, David L.; Gerratt, Joseph; Raimondi, Mario (1986). "बेंजीन अणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना". Nature. 323 (6090): 699. Bibcode:1986Natur.323..699C. doi:10.1038/323699a0. S2CID 24349360.
↑ Pauling, Linus (1987). "बेंजीन अणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना". Nature. 325 (6103): 396. Bibcode:1987Natur.325..396P. doi:10.1038/325396d0. S2CID 4261220.
↑ Messmer, Richard P.; Schultz, Peter A. (1987). "बेंजीन अणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना". Nature. 329 (6139): 492. Bibcode:1987Natur.329..492M. doi:10.1038/329492a0. S2CID 45218186.
↑ Harcourt, Richard D. (1987). "बेंजीन अणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना". Nature. 329 (6139): 491. Bibcode:1987Natur.329..491H. doi:10.1038/329491b0. S2CID 4268597.
↑ Shaik, Sason S.; Phillipe C. Hiberty (2008). ए केमिस्ट्स गाइड टू वैलेंस बॉन्ड थ्योरी. New Jersey: Wiley-Interscience. ISBN 978-0-470-03735-5.
↑ Patil, Amol Baliram; Bhanage, Bhalchandra Mahadeo (17 May 2016). "आधुनिक एब इनिटियो वैलेंस बॉन्ड थ्योरी कैलकुलेशन से प्रोटिक आयनिक लिक्विड में चार्ज शिफ्ट बॉन्डिंग का पता चलता है". Physical Chemistry Chemical Physics. 18 (23): 15783–15790. doi:10.1039/C6CP02819E. PMID 27229870. Retrieved 25 June 2022.

[1] Murrell, J. N.; Kettle, S. F. A.; Tedder, J. M. (1985). रासायनिक बंधन (2nd ed.). John Wiley & Sons. ISBN 0-471-90759-6.

[2] Alan J. Rocke (1984). Chemical Atomism in the Nineteenth Century: From Dalton to Cannizzaro. Ohio State University Press.

[3] Bury, Charles R. (July 1921). "लैंगमुइर का सिद्धांत परमाणुओं और अणुओं में इलेक्ट्रॉनों की व्यवस्था". Journal of the American Chemical Society. 43 (7): 1602–1609. doi:10.1021/ja01440a023. ISSN 0002-7863.

[4] University College Cork, University City Tübingen, and (Pauling, 1960, p. 5).

[5] Walther Kossel, “Uber Molkulbildung als Frage der Atombau”, Ann. Phys., 1916, 49:229–362.

[6] Walter Heitler – Key participants in the development of Linus Pauling's The Nature of the Chemical Bond.

[7] Cooper, David L.; Gerratt, Joseph; Raimondi, Mario (1986). "बेंजीन अणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना". Nature. 323 (6090): 699. Bibcode:1986Natur.323..699C. doi:10.1038/323699a0. S2CID 24349360.

[8] Pauling, Linus (1987). "बेंजीन अणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना". Nature. 325 (6103): 396. Bibcode:1987Natur.325..396P. doi:10.1038/325396d0. S2CID 4261220.

[9] Messmer, Richard P.; Schultz, Peter A. (1987). "बेंजीन अणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना". Nature. 329 (6139): 492. Bibcode:1987Natur.329..492M. doi:10.1038/329492a0. S2CID 45218186.

[10] Harcourt, Richard D. (1987). "बेंजीन अणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना". Nature. 329 (6139): 491. Bibcode:1987Natur.329..491H. doi:10.1038/329491b0. S2CID 4268597.

[11] Shaik, Sason S.; Phillipe C. Hiberty (2008). ए केमिस्ट्स गाइड टू वैलेंस बॉन्ड थ्योरी. New Jersey: Wiley-Interscience. ISBN 978-0-470-03735-5.

[12] Patil, Amol Baliram; Bhanage, Bhalchandra Mahadeo (17 May 2016). "आधुनिक एब इनिटियो वैलेंस बॉन्ड थ्योरी कैलकुलेशन से प्रोटिक आयनिक लिक्विड में चार्ज शिफ्ट बॉन्डिंग का पता चलता है". Physical Chemistry Chemical Physics. 18 (23): 15783–15790. doi:10.1039/C6CP02819E. PMID 27229870. Retrieved 25 June 2022.

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v t e Linus Pauling
Publications	The Nature of the Chemical Bond (1939 book) Sickle Cell Anemia, a Molecular Disease (1949 paper) Vitamin C and the Common Cold (1970 book) How to Live Longer and Feel Better (1986)
Concepts	Valence bond theory Orbital hybridisation Resonance Pauling Electronegativity Scale Pauling's rules
Founded	Linus Pauling Institute International League of Humanists
Related	Ava Helen Pauling (wife) Molecular medicine Vitamin C megadosage Intravenous ascorbic acid Linus Pauling Award Pauling Field 4674 Pauling