चतुष्फलकीय अणु ज्यामिति: Difference between revisions

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'''''चतुष्फलकीय ज्यामिति''''' में, एक केंद्रीय [[ परमाणु ]] केंद्र में स्थित होता है, जिसमें चार प्रतिस्थापक होते हैं जो एक चतुष्फलकीय के कोनों पर स्थित होते हैं। [[ बंधन कोण | बंध कोण]] cos<sup>−1</sup>(−{{frac|1|3}}) = 109.4712206...° ≈ 109.5°है, जब[[ मीथेन | मीथेन]] ({{chem2|CH4}})<ref>{{cite web|url=http://maze5.net/?page_id=367|title=एक चतुष्फलक के 2 टांगों के बीच का कोण|last=Alger|first=Nick|archive-url=https://web.archive.org/web/20181003122307/http://maze5.net/?page_id=367|archive-date=2018-10-03}}</ref><ref>{{cite journal|doi=10.1021/ed022p145|title=टेट्राहेड्रल कार्बन परमाणु का वैलेंस कोण|first=W. E.|last=Brittin|journal=[[J. Chem. Educ.]]|date=1945|volume=22|issue=3|page=145|bibcode=1945JChEd..22..145B}}</ref> के साथ-साथ इसके भारी अनुरूपों मे सभी चार पदार्थ समान होते है।  मीथेन और अन्य पूरी तरह से सममित चतुष्फलकीय अणु [[ बिंदु समूह ]] T<sub>d</sub> से संबंधित है, लेकिन अधिकांश चतुष्फलकीय अणुओं मे समरूपताएं कम होती हैं। चतुष्फलकीय अणु [[ चिरायता (रसायन विज्ञान) |काइरल]] हो सकते है
{{Infobox molecular geometry |
[[File:Tetrahedral-3D-balls.png|thumb|195x195px|
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{| class="wikitable"
Symmetry_group= [[Tetrahedral symmetry|T<sub>d</sub>]] |
! colspan="2" |टेट्राहेड्रल आणविक ज्यामिति
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Examples= [[methane|CH<sub>4</sub>]], [[permanganate|{{chem|MnO|4|−}}]]
!उदाहरण
}}
|CH<sub>4</sub>, MnO−4
टेट्राहेड्रल आणविक ज्यामिति में, एक केंद्रीय [[ परमाणु ]] केंद्र में स्थित होता है, जिसमें चार स्थानापन्न होते हैं जो एक [[ चतुर्पाश्वीय ]] के कोनों पर स्थित होते हैं। [[ बंधन कोण ]] आर्ककोसाइन | कॉस हैं<sup>−1</sup>(−{{frac|1|3}}) = 109.4712206...° ≈ 109.जब चारों पदार्थ समान हों, जैसे [[ मीथेन ]] में ({{chem2|CH4}})<ref>{{cite web|url=http://maze5.net/?page_id=367|title=एक चतुष्फलक के 2 टांगों के बीच का कोण|last=Alger|first=Nick|archive-url=https://web.archive.org/web/20181003122307/http://maze5.net/?page_id=367|archive-date=2018-10-03}}</ref><ref>{{cite journal|doi=10.1021/ed022p145|title=टेट्राहेड्रल कार्बन परमाणु का वैलेंस कोण|first=W. E.|last=Brittin|journal=[[J. Chem. Educ.]]|date=1945|volume=22|issue=3|page=145|bibcode=1945JChEd..22..145B}}</ref> साथ ही [[ समूह 14 हाइड्राइड ]]। मीथेन और अन्य पूरी तरह से सममित चतुष्फलकीय अणु [[ बिंदु समूह ]] T . के हैं<sub>d</sub>, लेकिन अधिकांश चतुष्फलकीय अणुओं में टेट्राहेड्रोन#अनियमित चतुष्फलक की समरूपताएं होती हैं। टेट्राहेड्रल अणु [[ चिरायता (रसायन विज्ञान) ]] हो सकते हैं।
|-
!बिन्दु समूह
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==चतुष्फलकीय आबंध कोण==
==चतुष्फलकीय आबंध कोण==
[[File:Tetrahedral angle calculation.svg|thumb|216px|<!-- specify width as minus sign vanishes at most sizes --> एक [[ डॉट उत्पाद ]] का उपयोग करके एक सममित टेट्राहेड्रल अणु के बंधन कोणों की गणना करना]]एक सममित चतुष्फलकीय अणु जैसे CH . के लिए आबंध कोण<sub>4</sub> दो [[ वेक्टर (गणित और भौतिकी) ]] के डॉट उत्पाद का उपयोग करके गणना की जा सकती है। जैसा कि आरेख में दिखाया गया है, अणु को घन केंद्र में चतुर्भुज परमाणु (जैसे [[ कार्बन ]]) के साथ घन में अंकित किया जा सकता है जो निर्देशांक की उत्पत्ति है, ओ। चार मोनोवलेंट परमाणु (जैसे हाइड्रोजन्स) घन के चार कोनों पर हैं (ए, बी, सी, डी) चुना गया ताकि कोई भी दो परमाणु आसन्न कोनों पर केवल एक घन किनारे से जुड़े न हों। यदि घन के किनारे की लंबाई 2 इकाइयों के रूप में चुनी जाती है, तो दो बांड OA और OB सदिशों a = (1, -1, 1) और b = (1, 1, -1) के अनुरूप होते हैं, और बंधन कोण θ इन दो सदिशों के बीच का कोण है। इस कोण की गणना दो सदिशों के डॉट उत्पाद से की जा सकती है, जिसे a • b = ||a|| के रूप में परिभाषित किया गया है। ||बी|| cos θ कहा पे ||a|| यूक्लिडियन वेक्टर # वेक्टर की लंबाई को दर्शाता है। जैसा कि आरेख में दिखाया गया है, यहां डॉट उत्पाद -1 है और प्रत्येक वेक्टर की लंबाई √3 है, ताकि cos θ = -1/3 और टेट्राहेड्रल बॉन्ड कोण θ = [[ कोटिकोज्या ]] (-1/3) ≃ 109.47°।
एक सममित चतुष्फलकीय अणु जैसे CH<sub>4</sub> के बंधन कोण की गणना दो [[ वेक्टर (गणित और भौतिकी) |सदिश(गणित और भौतिकी)]] के सदिश गुणन करके उपयोग की जा सकती है। जैसा कि आरेख में दिखाया गया है, अणु को घन केंद्र में चतुर्भुज परमाणु (जैसे [[ कार्बन |कार्बन]]) के साथ घन में उत्कीर्ण किया जा सकता है जो निर्देशांक O की उत्पत्ति है। चार संयोजी परमाणु जैसे हाइड्रोजन घन के चार किनारे पर हैं (ए, बी, सी, डी) चुना गया ताकि कोई भी दो परमाणु आसन्न किनारों पर केवल एक घन किनारे से जुड़े न हों। यदि घन के किनारे की लंबाई 2 इकाइयों के रूप में चुनी जाती है, तो दो बांध OA और OB सदिशों a = (1, -1, 1) और b = (1, 1, -1) के अनुरूप होते हैं, और बंधन कोण θ इन दो सदिशों के बीच का कोण है। इस कोण का गुणन दो सदिशों के सदिश गुणन से की जा सकती है, जिसे a • b = ||a|| ||B|| cos θ के रूप में परिभाषित किया गया है। जहां पर ||a|| सदिश की लंबाई को दर्शाता है। जैसा कि आरेख में दिखाया गया है, यहां सदिश गुणन -1 है और प्रत्येक सदिश की लंबाई √3 है, ताकि cos θ = -1/3 और चतुष्फलकीय बंधन कोण θ = कोटिकोज्या (-1/3) ≃ 109.47° हो।
 
[[File:Tetrahedral angle calculation.svg|thumb|सदिश गुणन का उपयोग करके सममित चतुष्फलकीय अणु  बंधन कोणो की गणना करना। ]]
 


== उदाहरण ==
== उदाहरण ==


=== मुख्य समूह रसायन ===
=== मुख्य समूह रसायन ===
[[Image:Ch4-structure.png|thumb|left|200px|टेट्राहेड्रल अणु मीथेन ({{chem2|CH4}})]]वस्तुतः सभी संतृप्त कार्बनिक यौगिकों के अलावा, Si, Ge और Sn के अधिकांश यौगिक चतुष्फलकीय हैं। अक्सर टेट्राहेड्रल अणुओं में बाहरी लिगैंड्स के लिए कई बंधन होते हैं, जैसा कि [[ क्सीनन टेट्रोक्साइड ]] (एक्सईओ) में होता है।<sub>4</sub>), [[ perchlorate ]] आयन ({{chem2|ClO4-}}), [[ सल्फेट ]] आयन ({{chem2|SO4(2-)}}), [[ फास्फेट ]] आयन ({{chem2|PO4(3-)}}). [[ थियाज़िल ट्राइफ्लोराइड ]] ({{chem2|SNF3}}) टेट्राहेड्रल है, जिसमें सल्फर-टू-नाइट्रोजन ट्रिपल बॉन्ड है।<ref>{{cite book | first1 = G. L. | last1 = Miessler | first2 = D. A. | last2 = Tarr | title = अकार्बनिक रसायन शास्त्र| year = 2004 | edition = 3rd | publisher = Pearson/Prentice Hall | isbn = 0-13-035471-6 | url-access = registration | url = https://archive.org/details/inorganicchemist03edmies }}</ref>
[[Image:Ch4-structure.png|thumb|left|200px|टेट्राहेड्रल अणु मीथेन ({{chem2|CH4}})]]वस्तुतः सभी संतृप्त कार्बनिक यौगिकों के अलावा, Si, Ge और Sn के अधिकांश यौगिक चतुष्फलकीय हैं। प्रायः चतुष्फलकीय अणुओं में बाहरी लिगैंड्स के लिए कई बंधन होते हैं, जैसा कि [[ क्सीनन टेट्रोक्साइड |क्सीनन टेट्रोक्साइड]](XeO<sub>4</sub>), [[ perchlorate |परक्लोरेट]] आयन ({{chem2|ClO4-}}), [[ सल्फेट |सल्फेट]] आयन ({{chem2|SO4(2-)}}), [[ फास्फेट |फास्फेट]] आयन ({{chem2|PO4(3-)}}), [[ थियाज़िल ट्राइफ्लोराइड |थियाज़िल ट्राइफ्लोराइड]]({{chem2|SNF3}}) चतुष्फलकीय है, जिसमें सल्फर-से-नाइट्रोजन त्रिपक्षीय बंधन है ।<ref>{{cite book | first1 = G. L. | last1 = Miessler | first2 = D. A. | last2 = Tarr | title = अकार्बनिक रसायन शास्त्र| year = 2004 | edition = 3rd | publisher = Pearson/Prentice Hall | isbn = 0-13-035471-6 | url-access = registration | url = https://archive.org/details/inorganicchemist03edmies }}</ref>
अन्य अणुओं में एक केंद्रीय परमाणु के चारों ओर इलेक्ट्रॉन जोड़े की चतुष्फलकीय व्यवस्था होती है; उदाहरण के लिए [[ अमोनिया ]] ({{chem2|NH3}}) तीन हाइड्रोजन और एक अकेले जोड़े से घिरे नाइट्रोजन परमाणु के साथ। हालांकि सामान्य वर्गीकरण केवल बंधुआ परमाणुओं पर विचार करता है, न कि अकेला जोड़ी, इसलिए अमोनिया को वास्तव में त्रिकोणीय पिरामिड आण्विक ज्यामिति माना जाता है। H–N–H कोण 107° हैं, जो 109.5° से सिकुड़ा हुआ है। इस अंतर को एकाकी जोड़े के प्रभाव के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है जो बंधुआ परमाणु की तुलना में अधिक प्रतिकारक प्रभाव डालता है।
अन्य अणुओं में एक केंद्रीय परमाणु के चारों ओर इलेक्ट्रॉन जोड़े की चतुष्फलकीय व्यवस्था होती है; उदाहरण के लिए [[ अमोनिया |अमोनिया]] ({{chem2|NH3}}) तीन हाइड्रोजन और एक एकाकी जोड़े से घिरे नाइट्रोजन परमाणु के साथ। हालांकि सामान्य वर्गीकरण केवल बंधे हुए परमाणुओं पर विचार करता है, न कि एकाकी जोड़ी पर, इसलिए अमोनिया को वास्तव में त्रिकोणीय पिरामिड आण्विक ज्यामिति माना जाता है। H–N–H कोण 107° हैं, जो 109.5° से संकुचित है। इस अंतर को एकाकी जोड़े के प्रभाव के लिए आरोपित है जो बंधे हुए परमाणु की तुलना में अधिक प्रतिकारक प्रभाव डालता है।


=== संक्रमण धातु रसायन ===
=== संक्रमण धातु रसायन ===
फिर से ज्यामिति व्यापक है, विशेष रूप से ऐसे परिसरों के लिए जहां धातु में d . है<sup>0</sup> या डी<sup>10</sup> कॉन्फ़िगरेशन। उदाहरण के उदाहरणों में [[ टेट्राकिस (ट्राइफेनिलफॉस्फीन) पैलेडियम (0) ]] ({{chem2|Pd[P(C6H5)3]4}}), [[ निकल कार्बोनिल ]] ({{chem2|Ni(CO)4}}), और [[ टाइटेनियम टेट्राक्लोराइड ]] ({{chem2|TiCl4}}). अधूरे भरे हुए डी-कोश वाले कई परिसर अक्सर टेट्राहेड्रल होते हैं, उदा। आयरन (II), कोबाल्ट (II), और निकेल (II) के टेट्राहैलाइड्स।
ज्यामिति व्यापक है, विशेष रूप से ऐसे सम्मिश्रों के लिए जहां धातु में d<sup>0</sup> या d<sup>10</sup> पद्धति का प्रारूप है। व्याख्यात्मक उदाहरणों में [[ टेट्राकिस (ट्राइफेनिलफॉस्फीन) पैलेडियम (0) |टेट्राकिस(ट्राइफेनिलफॉस्फीन) पैलेडियम (0)]] ({{chem2|Pd[P(C6H5)3]4}}), [[ निकल कार्बोनिल |निकल कार्बोनिल]]({{chem2|Ni(CO)4}}), और [[ टाइटेनियम टेट्राक्लोराइड |टाइटेनियम टेट्राक्लोराइड]] ({{chem2|TiCl4}}) सम्मिलित है। अपूर्ण भरे हुए डी-कोश वाले कई सम्मिश्र प्रायः चतुष्फलकीय होते हैं, उदाहरण- आयरन (II), कोबाल्ट (II), और निकेल (II) के टेट्राहैलाइड्स।


===जल संरचना===
===जल संरचना===
गैस चरण में, पानी के एक अणु में एक ऑक्सीजन परमाणु होता है जो दो हाइड्रोजन और दो अकेले जोड़े से घिरा होता है, और {{chem2|H2O}} गैर-बंधन एकल जोड़े पर विचार किए बिना ज्यामिति को केवल बेंट आणविक ज्यामिति के रूप में वर्णित किया गया है।
गैस चरण में, पानी के एक अणु में एक ऑक्सीजन परमाणु होता है जो दो हाइड्रोजन और दो एकाकी जोड़े से घिरा होता है, और {{chem2|H2O}} गैर-बंधन एकल जोड़े पर विचार किए बिना ज्यामिति को केवल मुड़े हुए आणविक ज्यामिति के रूप में वर्णित किया गया है।


हालांकि, तरल पानी या बर्फ में, अकेला जोड़े पड़ोसी पानी के अणुओं के साथ [[ हाइड्रोजन बंध ]] बनाते हैं। ऑक्सीजन के चारों ओर हाइड्रोजन परमाणुओं की सबसे आम व्यवस्था टेट्राहेड्रल है जिसमें दो हाइड्रोजन परमाणु सहसंयोजक ऑक्सीजन से बंधे होते हैं और दो हाइड्रोजन बांड से जुड़े होते हैं। चूंकि हाइड्रोजन बांड लंबाई में भिन्न होते हैं, इनमें से कई पानी के अणु सममित नहीं होते हैं और अपने चार संबद्ध हाइड्रोजन परमाणुओं के बीच क्षणिक अनियमित टेट्राहेड्रा बनाते हैं।<ref>{{cite journal | title = "टेट्राहेड्रैलिटी" और तरल पानी में सामूहिक संरचना और रेडियल वितरण कार्यों के बीच संबंध| first1 = P. E. | last1 = Mason | first2 = J. W. | last2 = Brady | journal = [[J. Phys. Chem. B]] | year = 2007 | volume = 111 | pages = 5669–5679 | doi = 10.1021/jp068581n | issue = 20| pmid = 17469865 }}</ref>
हालांकि, तरल पानी या बर्फ में, एकाकी जोड़े मिले हुए पानी के अणुओं के साथ [[ हाइड्रोजन बंध |हाइड्रोजन बंध]] बनाते हैं। ऑक्सीजन के चारों ओर हाइड्रोजन परमाणुओं की सबसे सामान्य व्यवस्था चतुष्फलकीय की है जिसमें दो हाइड्रोजन परमाणु सहसंयोजक ऑक्सीजन से बंधे होते हैं और दो हाइड्रोजन बांध से जुड़े होते हैं। चूंकि हाइड्रोजन बांध लंबाई में भिन्न होते हैं, इनमें से कई पानी के अणु सममित नहीं होते हैं और अपने चार संबद्ध हाइड्रोजन परमाणुओं के बीच क्षणिक अनियमित चतुष्फलक बनाते हैं।<ref>{{cite journal | title = "टेट्राहेड्रैलिटी" और तरल पानी में सामूहिक संरचना और रेडियल वितरण कार्यों के बीच संबंध| first1 = P. E. | last1 = Mason | first2 = J. W. | last2 = Brady | journal = [[J. Phys. Chem. B]] | year = 2007 | volume = 111 | pages = 5669–5679 | doi = 10.1021/jp068581n | issue = 20| pmid = 17469865 }}</ref>




== बिटेट्राहेड्रल संरचनाएं ==
== द्विचतुष्फलकीय संरचनाएं ==
कई यौगिक और परिसर बिटेट्राहेड्रल संरचनाओं को अपनाते हैं। इस रूपांकन में, दो टेट्राहेड्रा एक सामान्य बढ़त साझा करते हैं। अकार्बनिक बहुलक [[ सिलिकॉन डाइसल्फ़ाइड ]] में धार-साझा टेट्राहेड्रा की एक अनंत श्रृंखला होती है। पूरी तरह से संतृप्त हाइड्रोकार्बन प्रणाली में, बाइट्राहेड्रल अणु सी<sub>8</sub>H<sub>6</sub> सबसे कम संभव कार्बन-कार्बन बॉन्ड|कार्बन-कार्बन सिंगल बॉन्ड के साथ अणु के लिए एक उम्मीदवार के रूप में प्रस्तावित किया गया है।<ref>Xie, Yaoming and Henry F. Schaefer. “The bitetrahedral molecule C8H6: The shortest possible CC bond distance for a saturated hydrocarbon?” ''Chemical Physics Letters'' 161 (1989): 516-518.</ref><ref>{{Cite journal|last1=Xie|first1=Yaoming|last2=Schaefer|first2=Henry F.|date=1989-09-29|title=बाइट्राहेड्रल अणु C8H6: एक संतृप्त हाइड्रोकार्बन के लिए सबसे कम संभव CC बांड दूरी?|url=https://dx.doi.org/10.1016/0009-2614%2889%2987031-9|journal=Chemical Physics Letters|language=en|volume=161|issue=6|pages=516–518|doi=10.1016/0009-2614(89)87031-9|bibcode=1989CPL...161..516X|issn=0009-2614}}</ref>
कई यौगिक और सम्मिश्र  द्विचतुष्फलकीय संरचनाओं को अपनाते हैं। इस रूपांकन में, दो टेट्राहेड्रा एक सामान्य सीमा को साझा करते हैं। अकार्बनिक बहुलक [[ सिलिकॉन डाइसल्फ़ाइड ]] में किनारे से-साझा टेट्राहेड्रा की एक अनंत श्रृंखला होती है। पूरी तरह से संतृप्त हाइड्रोकार्बन प्रणाली में, द्विचतुष्फलकीय अणु C<sub>8</sub>H<sub>6</sub> सबसे कम संभव कार्बन-कार्बन बॉन्ड|कार्बन-कार्बन एकल बॉन्ध के साथ अणु के लिए एक संयोजक के रूप में प्रस्तावित किया गया है।<ref>Xie, Yaoming and Henry F. Schaefer. “The bitetrahedral molecule C8H6: The shortest possible CC bond distance for a saturated hydrocarbon?” ''Chemical Physics Letters'' 161 (1989): 516-518.</ref><ref>{{Cite journal|last1=Xie|first1=Yaoming|last2=Schaefer|first2=Henry F.|date=1989-09-29|title=बाइट्राहेड्रल अणु C8H6: एक संतृप्त हाइड्रोकार्बन के लिए सबसे कम संभव CC बांड दूरी?|url=https://dx.doi.org/10.1016/0009-2614%2889%2987031-9|journal=Chemical Physics Letters|language=en|volume=161|issue=6|pages=516–518|doi=10.1016/0009-2614(89)87031-9|bibcode=1989CPL...161..516X|issn=0009-2614}}</ref>
[[File:Gallium-trichloride-from-xtal-2004-3D-balls.png|thumb|220 पीएक्स|बाएं|बिटेट्राहेड्रल संरचना द्वारा अपनाया गया {{chem2|Al2Br6}} ([[ एल्यूमीनियम ट्राइब्रोमाइड ]]) और {{chem2|Ga2Cl6}} ([[ गैलियम ट्राइक्लोराइड ]])।]]
[[File:Gallium-trichloride-from-xtal-2004-3D-balls.png|thumb|220 पीएक्स|बाएं|बिटेट्राहेड्रल संरचना द्वारा अपनाया गया {{chem2|Al2Br6}} ([[ एल्यूमीनियम ट्राइब्रोमाइड ]]) और {{chem2|Ga2Cl6}} ([[ गैलियम ट्राइक्लोराइड ]])।]]


==अपवाद और विकृतियां ==
==अपवाद और विकृतियां ==
टेट्राहेड्रा का व्युत्क्रम कार्बनिक और मुख्य समूह रसायन विज्ञान में व्यापक रूप से होता है। तथाकथित [[ वाल्डेन उलटा ]] कार्बन में व्युत्क्रम के स्टीरियोकेमिकल परिणामों को दर्शाता है। अमोनिया में नाइट्रोजन के व्युत्क्रमण के कारण प्लेनर का क्षणिक निर्माण भी होता है {{chem2|NH3}}.
चतुष्फलक का व्युत्क्रम कार्बनिक और मुख्य समूह रसायन विज्ञान में व्यापक रूप से होता है। तथाकथित [[ वाल्डेन उलटा | वाल्डेन व्युत्क्रमण]] कार्बन में व्युत्क्रम के त्रिविम रासायनिक  परिणामों को दर्शाता है। अमोनिया में नाइट्रोजन के उत्क्रमण के कारण समतल  {{chem2|NH3}}.का क्षणिक निर्माण भी होता है।


=== उल्टे चतुष्फलकीय ज्यामिति ===
=== प्रतिवर्त चतुष्फलकीय ज्यामिति ===
एक अणु में ज्यामितीय बाधाएं आदर्शित चतुष्फलकीय ज्यामिति के गंभीर विरूपण का कारण बन सकती हैं। कार्बन परमाणु पर उल्टे टेट्राहेड्रल ज्यामिति वाले यौगिकों में, इस कार्बन से जुड़े सभी चार समूह एक विमान के एक तरफ होते हैं।<ref>{{cite journal | title = कार्बन पर उल्टे ज्यामिति| journal = [[Acc. Chem. Res.]] | year = 1984 | volume = 17 | issue = 11 | pages = 379–386 | doi = 10.1021/ar00107a001 | last1 = Wiberg | first1 = Kenneth B. |author-link = Kenneth B. Wiberg }}</ref> कार्बन परमाणु एक वर्गाकार [[ पिरामिड (ज्यामिति) ]] के शीर्ष पर या उसके निकट स्थित होता है, जिसके कोनों पर अन्य चार समूह होते हैं।<ref name=Kenny/><ref name=Lewars/>
एक अणु में ज्यामितीय बाधाएं आदर्शित चतुष्फलकीय ज्यामिति के सूक्ष्म विकृति का कारण बन सकती हैं। कार्बन परमाणु पर प्रतिवर्त चतुष्फलकीय ज्यामितीय  वाले यौगिकों में, इस कार्बन से जुड़े सभी चार समूह एक तल के एक तरफ होते हैं।<ref>{{cite journal | title = कार्बन पर उल्टे ज्यामिति| journal = [[Acc. Chem. Res.]] | year = 1984 | volume = 17 | issue = 11 | pages = 379–386 | doi = 10.1021/ar00107a001 | last1 = Wiberg | first1 = Kenneth B. |author-link = Kenneth B. Wiberg }}</ref> कार्बन परमाणु एक वर्गाकार [[ पिरामिड (ज्यामिति) | पिरामिड (ज्यामिति)]] के शीर्ष पर या उसके पास स्थित होता है, जिसके किनारों पर अन्य चार समूह होते हैं।<ref name=Kenny/><ref name=Lewars/>


:[[Image:Invertedcarbon.png|200px|उलटा कार्बन]]उल्टे टेट्राहेड्रल ज्यामिति को प्रदर्शित करने वाले कार्बनिक अणुओं के सबसे सरल उदाहरण सबसे छोटे [[ प्रोपेलन ]] हैं, जैसे 1.1.1-प्रोपेलेन|[1.1.1]प्रोपेलेन; या अधिक आम तौर पर [[ पैडलिंग लेन ]]्स,<ref>{{GoldBookRef | title = paddlanes | file = P04395}}</ref> और [[ pyramidane ]] ([3.3.3.3]फेनस्ट्रेन)।<ref name=Kenny>{{cite journal | title = C<sub>5</sub>H<sub>4</sub>: पिरामिडेन और इसके निचले स्तर के आइसोमर्स|author1=Joseph P. Kenny |author2=Karl M. Krueger |author3=Jonathan C. Rienstra-Kiracofe |author4=Henry F. Schaefer III | journal = [[J. Phys. Chem. A]] | year = 2001 | volume = 105 | pages = 7745–7750 | doi = 10.1021/jp011642r | issue = 32|bibcode=2001JPCA..105.7745K }}</ref><ref name=Lewars>{{cite journal | title = पिरामिडेन: C<sub>5</sub>H<sub>4</sub> स्थितिज ऊर्जा सतह का ''शुरू से'' अध्ययन| last = Lewars | first = E. | journal = Journal of Molecular Structure: THEOCHEM | volume = 423 | issue = 3 | year = 1998 | pages = 173–188 | doi = 10.1016/S0166-1280(97)00118-8}}</ref> ऐसे अणु आमतौर पर [[ तनाव (रसायन विज्ञान) ]] होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रतिक्रियाशीलता बढ़ जाती है।
:[[Image:Invertedcarbon.png|200px|उलटा कार्बन]]
:प्रतिवर्त चतुष्फलकीय ज्यामिति को प्रदर्शित करने वाले कार्बनिक अणुओं के सबसे सरल उदाहरण सबसे छोटे [[ प्रोपेलन | प्रोपेलन]] हैं, जैसे 1.1.1-प्रोपेलेन|[1.1.1]प्रोपेलेन; या अधिक सामान्यतः[[ पैडलिंग लेन | पैडलेन]],<ref>{{GoldBookRef | title = paddlanes | file = P04395}}</ref> और [[ pyramidane | पिरामिडडेन]] ([3.3.3.3]फेनस्ट्रेन)।<ref name="Kenny">{{cite journal | title = C<sub>5</sub>H<sub>4</sub>: पिरामिडेन और इसके निचले स्तर के आइसोमर्स|author1=Joseph P. Kenny |author2=Karl M. Krueger |author3=Jonathan C. Rienstra-Kiracofe |author4=Henry F. Schaefer III | journal = [[J. Phys. Chem. A]] | year = 2001 | volume = 105 | pages = 7745–7750 | doi = 10.1021/jp011642r | issue = 32|bibcode=2001JPCA..105.7745K }}</ref><ref name="Lewars">{{cite journal | title = पिरामिडेन: C<sub>5</sub>H<sub>4</sub> स्थितिज ऊर्जा सतह का ''शुरू से'' अध्ययन| last = Lewars | first = E. | journal = Journal of Molecular Structure: THEOCHEM | volume = 423 | issue = 3 | year = 1998 | pages = 173–188 | doi = 10.1016/S0166-1280(97)00118-8}}</ref> ऐसे अणु सामान्यतः [[ तनाव (रसायन विज्ञान) |विकृत]] होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रतिक्रियाशीलता बढ़ जाती है।


=== योजनाकरण ===
=== योजनाकरण ===
दो बंधों के बीच के कोण को बढ़ाकर एक टेट्राहेड्रोन को भी विकृत किया जा सकता है। चरम मामले में, चपटे परिणाम। कार्बन के लिए इस घटना को यौगिकों के एक वर्ग में देखा जा सकता है जिसे [[ फेनेस्ट्रेन ]] कहा जाता है।{{citation needed|date=March 2017}}
दो बंधों के बीच के कोण को बढ़ाकर एक चतुष्फलक को भी विकृत किया जा सकता है। अधिकतम स्थिति में, समतलीय परिमाण। कार्बन के लिए इस घटना को यौगिकों के एक वर्ग में देखा जा सकता है जिसे [[ फेनेस्ट्रेन |फेनेस्ट्रेन]] कहा जाता है।{{citation needed|date=March 2017}}




=== चतुष्फलकीय अणु जिनमें कोई केंद्रीय परमाणु नहीं है ===
=== चतुष्फलकीय अणु जिनमें कोई केंद्रीय परमाणु नहीं है ===
कुछ अणुओं में एक टेट्राहेड्रल ज्यामिति होती है जिसमें कोई केंद्रीय परमाणु नहीं होता है। एक अकार्बनिक उदाहरण फास्फोरस # सफेद फास्फोरस का आवंटन है ({{chem2|P4}}) जिसमें टेट्राहेड्रॉन के शीर्ष पर चार फॉस्फोरस परमाणु होते हैं और प्रत्येक अन्य तीन से जुड़ा होता है। एक कार्बनिक उदाहरण [[ चतुष्फलकीय ]] है ({{chem2|C4H4}}) चार कार्बन परमाणुओं के साथ प्रत्येक एक हाइड्रोजन और अन्य तीन कार्बन से बंधा हुआ है। इस मामले में सैद्धांतिक C−C−C बॉन्ड कोण सिर्फ 60° है (व्यावहारिक रूप से कोण मुड़े हुए बॉन्ड के कारण बड़ा होगा), एक बड़ी मात्रा में तनाव का प्रतिनिधित्व करता है।
कुछ अणुओं में एक चतुष्फलकीय ज्यामिति होती है जिसमें कोई केंद्रीय परमाणु नहीं होता है। एक अकार्बनिक उदाहरण टेट्राफास्फोरस ({{chem2|P4}}) है जिसमें चतुष्फलक के शीर्ष पर चार फॉस्फोरस परमाणु होते हैं और प्रत्येक अन्य तीन से जुड़ा होता है। एक कार्बनिक उदाहरण [[ चतुष्फलकीय | चतुष्फलकीय]] ({{chem2|C4H4}}) है ,चार कार्बन परमाणुओं के साथ प्रत्येक एक हाइड्रोजन और अन्य तीन कार्बन से जुड़े होते है। इस स्थिति में सैद्धांतिक C−C−C बांध कोण सिर्फ 60° है (व्यावहारिक रूप से कोण मुड़े हुए बांध के कारण कोण बड़ा होगा), एक बड़ी मात्रा में खिंचाव का प्रतिनिधित्व करता है।


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Latest revision as of 09:46, 25 November 2022

चतुष्फलकीय ज्यामिति में, एक केंद्रीय परमाणु केंद्र में स्थित होता है, जिसमें चार प्रतिस्थापक होते हैं जो एक चतुष्फलकीय के कोनों पर स्थित होते हैं। बंध कोण cos−1(−13) = 109.4712206...° ≈ 109.5°है, जब मीथेन (CH4)[1][2] के साथ-साथ इसके भारी अनुरूपों मे सभी चार पदार्थ समान होते है। मीथेन और अन्य पूरी तरह से सममित चतुष्फलकीय अणु बिंदु समूह Td से संबंधित है, लेकिन अधिकांश चतुष्फलकीय अणुओं मे समरूपताएं कम होती हैं। चतुष्फलकीय अणु काइरल हो सकते है

टेट्राहेड्रल आणविक ज्यामिति
उदाहरण CH4, MnO−4
बिन्दु समूह Td
समन्वय संख्या 4
बंध कोण ≈ 109.5°
μ (ध्रुवीयता) 0




चतुष्फलकीय आबंध कोण

एक सममित चतुष्फलकीय अणु जैसे CH4 के बंधन कोण की गणना दो सदिश(गणित और भौतिकी) के सदिश गुणन करके उपयोग की जा सकती है। जैसा कि आरेख में दिखाया गया है, अणु को घन केंद्र में चतुर्भुज परमाणु (जैसे कार्बन) के साथ घन में उत्कीर्ण किया जा सकता है जो निर्देशांक O की उत्पत्ति है। चार संयोजी परमाणु जैसे हाइड्रोजन घन के चार किनारे पर हैं (ए, बी, सी, डी) चुना गया ताकि कोई भी दो परमाणु आसन्न किनारों पर केवल एक घन किनारे से जुड़े न हों। यदि घन के किनारे की लंबाई 2 इकाइयों के रूप में चुनी जाती है, तो दो बांध OA और OB सदिशों a = (1, -1, 1) और b = (1, 1, -1) के अनुरूप होते हैं, और बंधन कोण θ इन दो सदिशों के बीच का कोण है। इस कोण का गुणन दो सदिशों के सदिश गुणन से की जा सकती है, जिसे a • b = ||a|| ||B|| cos θ के रूप में परिभाषित किया गया है। जहां पर ||a|| सदिश की लंबाई को दर्शाता है। जैसा कि आरेख में दिखाया गया है, यहां सदिश गुणन -1 है और प्रत्येक सदिश की लंबाई √3 है, ताकि cos θ = -1/3 और चतुष्फलकीय बंधन कोण θ = कोटिकोज्या (-1/3) ≃ 109.47° हो।

सदिश गुणन का उपयोग करके सममित चतुष्फलकीय अणु बंधन कोणो की गणना करना।


उदाहरण

मुख्य समूह रसायन

टेट्राहेड्रल अणु मीथेन (CH4)

वस्तुतः सभी संतृप्त कार्बनिक यौगिकों के अलावा, Si, Ge और Sn के अधिकांश यौगिक चतुष्फलकीय हैं। प्रायः चतुष्फलकीय अणुओं में बाहरी लिगैंड्स के लिए कई बंधन होते हैं, जैसा कि क्सीनन टेट्रोक्साइड(XeO4), परक्लोरेट आयन (ClO4), सल्फेट आयन (SO2−4), फास्फेट आयन (PO3−4), थियाज़िल ट्राइफ्लोराइड(SNF3) चतुष्फलकीय है, जिसमें सल्फर-से-नाइट्रोजन त्रिपक्षीय बंधन है ।[3]

अन्य अणुओं में एक केंद्रीय परमाणु के चारों ओर इलेक्ट्रॉन जोड़े की चतुष्फलकीय व्यवस्था होती है; उदाहरण के लिए अमोनिया (NH3) तीन हाइड्रोजन और एक एकाकी जोड़े से घिरे नाइट्रोजन परमाणु के साथ। हालांकि सामान्य वर्गीकरण केवल बंधे हुए परमाणुओं पर विचार करता है, न कि एकाकी जोड़ी पर, इसलिए अमोनिया को वास्तव में त्रिकोणीय पिरामिड आण्विक ज्यामिति माना जाता है। H–N–H कोण 107° हैं, जो 109.5° से संकुचित है। इस अंतर को एकाकी जोड़े के प्रभाव के लिए आरोपित है जो बंधे हुए परमाणु की तुलना में अधिक प्रतिकारक प्रभाव डालता है।

संक्रमण धातु रसायन

ज्यामिति व्यापक है, विशेष रूप से ऐसे सम्मिश्रों के लिए जहां धातु में d0 या d10 पद्धति का प्रारूप है। व्याख्यात्मक उदाहरणों में टेट्राकिस(ट्राइफेनिलफॉस्फीन) पैलेडियम (0) (Pd[P(C6H5)3]4), निकल कार्बोनिल(Ni(CO)4), और टाइटेनियम टेट्राक्लोराइड (TiCl4) सम्मिलित है। अपूर्ण भरे हुए डी-कोश वाले कई सम्मिश्र प्रायः चतुष्फलकीय होते हैं, उदाहरण- आयरन (II), कोबाल्ट (II), और निकेल (II) के टेट्राहैलाइड्स।

जल संरचना

गैस चरण में, पानी के एक अणु में एक ऑक्सीजन परमाणु होता है जो दो हाइड्रोजन और दो एकाकी जोड़े से घिरा होता है, और H2O गैर-बंधन एकल जोड़े पर विचार किए बिना ज्यामिति को केवल मुड़े हुए आणविक ज्यामिति के रूप में वर्णित किया गया है।

हालांकि, तरल पानी या बर्फ में, एकाकी जोड़े मिले हुए पानी के अणुओं के साथ हाइड्रोजन बंध बनाते हैं। ऑक्सीजन के चारों ओर हाइड्रोजन परमाणुओं की सबसे सामान्य व्यवस्था चतुष्फलकीय की है जिसमें दो हाइड्रोजन परमाणु सहसंयोजक ऑक्सीजन से बंधे होते हैं और दो हाइड्रोजन बांध से जुड़े होते हैं। चूंकि हाइड्रोजन बांध लंबाई में भिन्न होते हैं, इनमें से कई पानी के अणु सममित नहीं होते हैं और अपने चार संबद्ध हाइड्रोजन परमाणुओं के बीच क्षणिक अनियमित चतुष्फलक बनाते हैं।[4]


द्विचतुष्फलकीय संरचनाएं

कई यौगिक और सम्मिश्र द्विचतुष्फलकीय संरचनाओं को अपनाते हैं। इस रूपांकन में, दो टेट्राहेड्रा एक सामान्य सीमा को साझा करते हैं। अकार्बनिक बहुलक सिलिकॉन डाइसल्फ़ाइड में किनारे से-साझा टेट्राहेड्रा की एक अनंत श्रृंखला होती है। पूरी तरह से संतृप्त हाइड्रोकार्बन प्रणाली में, द्विचतुष्फलकीय अणु C8H6 सबसे कम संभव कार्बन-कार्बन बॉन्ड|कार्बन-कार्बन एकल बॉन्ध के साथ अणु के लिए एक संयोजक के रूप में प्रस्तावित किया गया है।[5][6]

बिटेट्राहेड्रल संरचना द्वारा अपनाया गया Al2Br6 (एल्यूमीनियम ट्राइब्रोमाइड ) और Ga2Cl6 (गैलियम ट्राइक्लोराइड )।

अपवाद और विकृतियां

चतुष्फलक का व्युत्क्रम कार्बनिक और मुख्य समूह रसायन विज्ञान में व्यापक रूप से होता है। तथाकथित वाल्डेन व्युत्क्रमण कार्बन में व्युत्क्रम के त्रिविम रासायनिक परिणामों को दर्शाता है। अमोनिया में नाइट्रोजन के उत्क्रमण के कारण समतल NH3.का क्षणिक निर्माण भी होता है।

प्रतिवर्त चतुष्फलकीय ज्यामिति

एक अणु में ज्यामितीय बाधाएं आदर्शित चतुष्फलकीय ज्यामिति के सूक्ष्म विकृति का कारण बन सकती हैं। कार्बन परमाणु पर प्रतिवर्त चतुष्फलकीय ज्यामितीय वाले यौगिकों में, इस कार्बन से जुड़े सभी चार समूह एक तल के एक तरफ होते हैं।[7] कार्बन परमाणु एक वर्गाकार पिरामिड (ज्यामिति) के शीर्ष पर या उसके पास स्थित होता है, जिसके किनारों पर अन्य चार समूह होते हैं।[8][9]

उलटा कार्बन
प्रतिवर्त चतुष्फलकीय ज्यामिति को प्रदर्शित करने वाले कार्बनिक अणुओं के सबसे सरल उदाहरण सबसे छोटे प्रोपेलन हैं, जैसे 1.1.1-प्रोपेलेन|[1.1.1]प्रोपेलेन; या अधिक सामान्यतः पैडलेन,[10] और पिरामिडडेन ([3.3.3.3]फेनस्ट्रेन)।[8][9] ऐसे अणु सामान्यतः विकृत होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रतिक्रियाशीलता बढ़ जाती है।

योजनाकरण

दो बंधों के बीच के कोण को बढ़ाकर एक चतुष्फलक को भी विकृत किया जा सकता है। अधिकतम स्थिति में, समतलीय परिमाण। कार्बन के लिए इस घटना को यौगिकों के एक वर्ग में देखा जा सकता है जिसे फेनेस्ट्रेन कहा जाता है।[citation needed]


चतुष्फलकीय अणु जिनमें कोई केंद्रीय परमाणु नहीं है

कुछ अणुओं में एक चतुष्फलकीय ज्यामिति होती है जिसमें कोई केंद्रीय परमाणु नहीं होता है। एक अकार्बनिक उदाहरण टेट्राफास्फोरस (P4) है जिसमें चतुष्फलक के शीर्ष पर चार फॉस्फोरस परमाणु होते हैं और प्रत्येक अन्य तीन से जुड़ा होता है। एक कार्बनिक उदाहरण चतुष्फलकीय (C4H4) है ,चार कार्बन परमाणुओं के साथ प्रत्येक एक हाइड्रोजन और अन्य तीन कार्बन से जुड़े होते है। इस स्थिति में सैद्धांतिक C−C−C बांध कोण सिर्फ 60° है (व्यावहारिक रूप से कोण मुड़े हुए बांध के कारण कोण बड़ा होगा), एक बड़ी मात्रा में खिंचाव का प्रतिनिधित्व करता है।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. Alger, Nick. "एक चतुष्फलक के 2 टांगों के बीच का कोण". Archived from the original on 2018-10-03.
  2. Brittin, W. E. (1945). "टेट्राहेड्रल कार्बन परमाणु का वैलेंस कोण". J. Chem. Educ. 22 (3): 145. Bibcode:1945JChEd..22..145B. doi:10.1021/ed022p145.
  3. Miessler, G. L.; Tarr, D. A. (2004). अकार्बनिक रसायन शास्त्र (3rd ed.). Pearson/Prentice Hall. ISBN 0-13-035471-6.
  4. Mason, P. E.; Brady, J. W. (2007). ""टेट्राहेड्रैलिटी" और तरल पानी में सामूहिक संरचना और रेडियल वितरण कार्यों के बीच संबंध". J. Phys. Chem. B. 111 (20): 5669–5679. doi:10.1021/jp068581n. PMID 17469865.
  5. Xie, Yaoming and Henry F. Schaefer. “The bitetrahedral molecule C8H6: The shortest possible CC bond distance for a saturated hydrocarbon?” Chemical Physics Letters 161 (1989): 516-518.
  6. Xie, Yaoming; Schaefer, Henry F. (1989-09-29). "बाइट्राहेड्रल अणु C8H6: एक संतृप्त हाइड्रोकार्बन के लिए सबसे कम संभव CC बांड दूरी?". Chemical Physics Letters (in English). 161 (6): 516–518. Bibcode:1989CPL...161..516X. doi:10.1016/0009-2614(89)87031-9. ISSN 0009-2614.
  7. Wiberg, Kenneth B. (1984). "कार्बन पर उल्टे ज्यामिति". Acc. Chem. Res. 17 (11): 379–386. doi:10.1021/ar00107a001.
  8. 8.0 8.1 Joseph P. Kenny; Karl M. Krueger; Jonathan C. Rienstra-Kiracofe; Henry F. Schaefer III (2001). "C5H4: पिरामिडेन और इसके निचले स्तर के आइसोमर्स". J. Phys. Chem. A. 105 (32): 7745–7750. Bibcode:2001JPCA..105.7745K. doi:10.1021/jp011642r.
  9. 9.0 9.1 Lewars, E. (1998). "पिरामिडेन: C5H4 स्थितिज ऊर्जा सतह का शुरू से अध्ययन". Journal of Molecular Structure: THEOCHEM. 423 (3): 173–188. doi:10.1016/S0166-1280(97)00118-8.
  10. IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "paddlanes". doi:10.1351/goldbook.P04395


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