चतुष्फलकीय अणु ज्यामिति

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(−$1/3$) = 109.4712206...° ≈ 109.5°है, जब मीथेन (CH4)  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

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|| के रूप में परिभाषित किया गया है। ||B|| cos θ 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।



मुख्य समूह रसायन
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 (SO4(2-)), फास्फेट आयन (PO4(3-)), थियाज़िल ट्राइफ्लोराइड(SNF3) चतुष्फलकीय है, जिसमें सल्फर-से-नाइट्रोजन त्रिपक्षीय बंधन है । 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।

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।

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। कार्बन परमाणु एक वर्गाकार  पिरामिड (ज्यामिति) के शीर्ष पर या उसके पास स्थित होता है, जिसके किनारों पर अन्य चार समूह होते हैं।


 * [[Image:Invertedcarbon.png|200px|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, और  पिरामिडडेन ([3.3.3.3]फेनस्ट्रेन)।  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।

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

 * एक्सई विधि
 * कक्षीय संकरण

इस पेज में लापता आंतरिक लिंक की सूची

 * प्रतिस्थापी
 * त्रिकोणीय पिरामिड आणविक ज्यामिति
 * अयुग्मित युग्म
 * तुला आणविक ज्यामिति
 * नाइट्रोजन उलटा
 * बंधन हैं
 * एक्सएक्स विधि

बाहरी संबंध

 * Examples of Tetrahedral molecules
 * Animated Tetrahedral Visual
 * Elmhurst College
 * Interactive molecular examples for point groups
 * 3D Chem – Chemistry, Structures, and 3D Molecules
 * IUMSC – Indiana University Molecular Structure Center]
 * Complex ion geometry: tetrahedral
 * Molecular Modeling