संयोजकता बंध सिद्धांत

रसायन विज्ञान में, वैलेंस बॉन्ड (VB) सिद्धांत दो बुनियादी सिद्धांतों में से एक है,  आणविक कक्षीय सिद्धांत  के साथ | आणविक कक्षीय (MO) सिद्धांत, जिसे  रासायनिक बंध न को समझाने के लिए  क्वांटम यांत्रिकी  के तरीकों का उपयोग करने के लिए विकसित किया गया था। यह इस बात पर ध्यान केंद्रित करता है कि अणु बनने पर अलग-अलग परमाणुओं के परमाणु ऑर्बिटल्स व्यक्तिगत रासायनिक बंधन देने के लिए कैसे जुड़ते हैं। इसके विपरीत, आणविक कक्षीय सिद्धांत में कक्षाएँ होती हैं जो पूरे अणु को कवर करती हैं।

इतिहास
लोथर मेयर ने अपनी 1864 की पुस्तक, डाई मॉडर्नन थियोरियन डेर केमी में, 28 तत्वों वाली आवर्त सारणी का एक प्रारंभिक संस्करण शामिल किया, तत्वों को उनकी  वैलेंस (रसायन विज्ञान)  द्वारा छह परिवारों में वर्गीकृत किया - पहली बार, तत्वों को उनकी वैलेंस के अनुसार समूहीकृत किया गया था।. परमाणु भार द्वारा तत्वों को व्यवस्थित करने पर काम करता है, तब तक परमाणु भार के बजाय तत्वों के लिए समान भार के व्यापक उपयोग से बाधित हो गया था। 1916 में, जी.एन. लुईस ने प्रस्तावित किया कि दो साझा बंधन इलेक्ट्रॉनों की बातचीत से एक रासायनिक बंधन बनता है, जिसमें लुईस संरचना ओं के रूप में अणुओं का प्रतिनिधित्व होता है। रसायनज्ञ  चार्ल्स रगले बरी  ने 1921 में सुझाव दिया कि एक शेल में आठ और अठारह इलेक्ट्रॉन स्थिर विन्यास बनाते हैं। बरी ने प्रस्तावित किया कि संक्रमणकालीन तत्वों में इलेक्ट्रॉन विन्यास उनके बाहरी कक्ष में वैलेंस इलेक्ट्रॉनों पर निर्भर करता है। 1916 में, कोसेल ने  आयोनिक बंध  (ऑक्टेट नियम) के अपने सिद्धांत को सामने रखा, जिसे उसी वर्ष गिल्बर्ट एन लुईस द्वारा स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ाया गया।   वाल्थर कोसेल  ने लुईस के समान एक सिद्धांत को सामने रखा, 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 कोसल दोनों ने अपने बॉन्डिंग मॉडल को एबेग के नियम (1904) के आधार पर संरचित किया।

यद्यपि परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की व्यवस्था के लिए रसायन विज्ञान या क्वांटम यांत्रिकी में कोई गणितीय सूत्र नहीं है, हाइड्रोजन  परमाणु को श्रोडिंगर समीकरण और  मैट्रिक्स यांत्रिकी  समीकरण दोनों द्वारा 1925 में व्युत्पन्न किया जा सकता है। हालांकि, अकेले हाइड्रोजन के लिए, 1927 में हिटलर-लंदन सिद्धांत तैयार किया गया था जिसने पहली बार हाइड्रोजन अणु एच के बंधन गुणों की गणना को सक्षम किया था।2 क्वांटम यांत्रिक विचारों के आधार पर। विशेष रूप से,  वाल्टर हिटलर  ने निर्धारित किया कि श्रोडिंगर समीकरण | श्रोडिंगर के तरंग समीकरण (1926) का उपयोग कैसे करें, यह दिखाने के लिए कि कैसे दो हाइड्रोजन परमाणु तरंग एक  सहसंयोजक बंधन  बनाने के लिए प्लस, माइनस और एक्सचेंज शर्तों के साथ एक साथ जुड़ते हैं। फिर उन्होंने अपने सहयोगी  फ़्रिट्ज़ लंदन  को फोन किया और उन्होंने रात के दौरान सिद्धांत के विवरण पर काम किया। बाद में,  लिनुस पॉलिंग  ने वीबी सिद्धांत में दो अन्य प्रमुख अवधारणाओं को विकसित करने के लिए हिटलर-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 कॉल्सन  के अनुसार, यह अवधि आधुनिक वैलेंस बॉन्ड थ्योरी की शुरुआत का प्रतीक है, जो पुराने वैलेंस बॉन्ड थ्योरी के विपरीत है, जो अनिवार्य रूप से प्री-वेव-मैकेनिकल शब्दों में जोड़े गए वैलेंस (रसायन विज्ञान) के इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत हैं।.

लिनुस पॉलिंग ने 1931 में वैलेंस बॉन्ड थ्योरी: ऑन द नेचर ऑफ द केमिकल बॉन्ड पर अपना लैंडमार्क पेपर प्रकाशित किया। इस लेख पर निर्माण, पॉलिंग की 1939 पाठ्यपुस्तक: रासायनिक बांड की प्रकृति पर वह बन जाएगा जिसे कुछ लोग आधुनिक रसायन शास्त्र की बाइबिल कहते हैं। 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, जिन्हें आणविक कक्षीय सिद्धांत द्वारा बेहतर ढंग से समझा गया था। 1 9 60 और 1 9 70 के दशक के दौरान वैलेंस सिद्धांत के प्रभाव में गिरावट आई क्योंकि आणविक कक्षीय सिद्धांत 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 सिद्धांत को लागू करने की अधिक कठिन समस्याओं को बड़े पैमाने पर हल किया गया है, और वैलेंस बॉन्ड सिद्धांत ने पुनरुत्थान देखा है।

सिद्धांत
इस सिद्धांत के अनुसार दो परमाणुओं के बीच एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन युक्त प्रत्येक परमाणु के 'आधे भरे हुए संयोजकता' परमाणु कक्षक ों के अतिव्यापन द्वारा एक सहसंयोजक बंधन बनता है। संयोजकता बंध संरचना लुईस संरचना के समान होती है, लेकिन जहां एकल लुईस संरचना नहीं लिखी जा सकती है, वहां कई संयोजकता आबंध संरचनाओं का उपयोग किया जाता है। इनमें से प्रत्येक VB संरचना एक विशिष्ट लुईस संरचना का प्रतिनिधित्व करती है। संयोजकता बंधन 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। अतिव्यापी होने के कारण, यह सबसे अधिक  संभावना  है कि  इलेक्ट्रॉनों  को बंधन क्षेत्र में होना चाहिए। वैलेंस बॉन्ड सिद्धांत बॉन्ड को कमजोर युग्मित ऑर्बिटल्स (छोटे ओवरलैप) के रूप में देखता है। जमीनी अवस्था के अणुओं में नियोजित करने के लिए वैलेंस बॉन्ड सिद्धांत आमतौर पर आसान होता है। बंधों के निर्माण के दौरान  कोर इलेक्ट्रॉन  अनिवार्य रूप से अपरिवर्तित रहता है।

अतिव्यापी परमाणु कक्षक भिन्न हो सकते हैं। दो प्रकार के अतिव्यापी कक्षक सिग्मा और पाई हैं। सिग्मा बांड  तब होते हैं जब दो साझा इलेक्ट्रॉनों के ऑर्बिटल्स सिर से सिर तक ओवरलैप करते हैं। पाई बांड तब होता है जब दो ऑर्बिटल्स समानांतर होने पर ओवरलैप करते हैं। उदाहरण के लिए, दो एस-कक्षीय इलेक्ट्रॉनों के बीच एक बंधन एक सिग्मा बंधन है, क्योंकि दो क्षेत्र 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 पाई बॉन्ड होता है, और ट्रिपल बॉन्ड में एक सिग्मा बॉन्ड और दो पाई बॉन्ड होते हैं। हालाँकि, आबंधन के लिए परमाणु कक्षक संकर हो सकते हैं। अक्सर, बंधुआ 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।

आधुनिक दृष्टिकोण
आधुनिक वैलेंस बॉन्ड सिद्धांत अब 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। मॉलिक्यूलर ऑर्बिटल थ्योरी सीधे तरीके से  चुंबकत्व  और आयनीकरण गुणों की भविष्यवाणी कर सकती है, जबकि वैलेंस बॉन्ड सिद्धांत समान परिणाम देता है लेकिन अधिक जटिल है।  आधुनिक संयोजकता बंधन सिद्धांत  अणुओं के सुगंधित गुणों को पाई बांड के  स्पिन युग्मन  के कारण देखता है|π कक्षक    यह अनिवार्य रूप से अभी भी फ्रेडरिक अगस्त केकुले वॉन स्ट्राडोनित्ज़ और  जेम्स देवर  संरचनाओं के बीच अनुनाद का पुराना विचार है। इसके विपरीत, आणविक कक्षीय सिद्धांत सुगंधितता को के निरूपण के रूप में देखता है π-इलेक्ट्रॉन। वैलेंस बॉन्ड उपचार अपेक्षाकृत छोटे अणुओं तक सीमित हैं, मुख्य रूप से वैलेंस बॉन्ड ऑर्बिटल्स और वैलेंस बॉन्ड संरचनाओं के बीच ऑर्थोगोनैलिटी की कमी के कारण, जबकि आणविक ऑर्बिटल्स ऑर्थोगोनल हैं। दूसरी ओर, संयोजकता बंधन सिद्धांत इलेक्ट्रॉनिक आवेश के पुनर्गठन की एक अधिक सटीक तस्वीर प्रदान करता है जो तब होता है जब रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान बांड टूट जाते हैं और बनते हैं। विशेष रूप से, वैलेंस बॉन्ड सिद्धांत होमोन्यूक्लियर डायटोमिक अणुओं के अलग-अलग परमाणुओं में 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 तरीके से भविष्यवाणी करता है कि अणु हाइड्रोजन परमाणुओं और हाइड्रोजन सकारात्मक और नकारात्मक आयनों के बराबर मिश्रण में अलग हो जाएगा।

आधुनिक संयोजकता बंधन सिद्धांत अतिव्यापी परमाणु कक्षकों को अतिव्यापी संयोजकता बंधन कक्षकों द्वारा प्रतिस्थापित करता है जो बड़ी संख्या में आधार सेट (रसायन विज्ञान)  पर विस्तारित होते हैं, या तो एक परमाणु पर एक शास्त्रीय संयोजकता बंधन चित्र देने के लिए 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 हाइबर्टी का है।

आवेदन
संयोजकता बंधन सिद्धांत का एक महत्वपूर्ण पहलू अधिकतम अतिव्यापन की स्थिति है, जो सबसे मजबूत संभव बंधनों के निर्माण की ओर ले जाता है। इस सिद्धांत का उपयोग कई अणुओं में सहसंयोजक बंधन गठन की व्याख्या करने के लिए किया जाता है।

उदाहरण के लिए, F. के मामले में2 अणु, F−F बंधन p. के अतिव्यापन द्वारा बनता हैz दो F परमाणुओं के कक्षक, 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 H. के बीच भिन्न होती है2 और एफ2 अणु।

एक एचएफ अणु में सहसंयोजक बंधन एच के 1s कक्षीय और 2p. के अतिव्यापी द्वारा बनता हैz F का कक्षक, 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 शास्त्रीय संयोजकता बंधन सिद्धांत का उपयोग करते हुए, पाटिल और भानागे ने दिखाया है कि प्रोटिक आयनिक तरल पदार्थों के धनायन-आयन इंटरफ़ेस में चार्ज शिफ्ट बॉन्ड चरित्र होता है।

यह भी देखें

 * आधुनिक संयोजकता बंधन सिद्धांत
 * वैलेंस बांड कार्यक्रम