लिगैंड: Difference between revisions

{{About|ligands in inorganic chemistry|ligands in biochemistry|Ligand (biochemistry)|other uses|Ligand (disambiguation)}}

[[File:HCo(CO)4-3D-balls.png|thumb|180px|कोबाल्ट कॉम्प्लेक्स कोबाल्ट टेट्राकार्बोनिल हाइड्राइड | HCo(CO)₄पांच लिगेंड के साथ]]समन्वय रसायन विज्ञान में, एक लिगैंड है{{refn|group=lower-alpha|The word ''ligand'' comes from Latin ''[[wikt:ligare#Latin|ligare]]'', to bind/tie. It is pronounced either {{IPAc-en|ˈ|l|aɪ|g|ə|n|d}} or {{IPAc-en|ˈ|l|ɪ|g|ə|n|d}}; both are very common.}} एक आयन या अणु कार्यात्मक समूह होता है, जो एक समन्वय को जटिल बनाने के लिए केंद्रीय धातु परमाणु से जुड़ा होता है। धातु के साथ संबंध में सामान्यतया लेविस बेस द्वारा लिगैंड्स इलेक्ट्रान जोड़े का सामान्य रूप से दान दिया जाता है। जो अक्सर लुईस बेस के माध्यम से होता है।<ref>Burdge, J., & Overby, J. (2020). Chemistry – Atoms first (4th ed.). New York, NY: McGrawHill. doi:9781260571349</ref> धातु-लिगैंड बंधन की प्रकृति सहसंयोजक बंधन से लेकर आयनिक बंधन तक हो सकती है। इसके अलावा, धातु-लिगैंड बॉन्ड क्रम एक से तीन तक हो सकता है। लिगैंड को लेविस बेस के रूप में देखा जाता है चूँकि, दुर्लभ मामलों को लेविस एसिडिक लिगैंड में शामिल करने के लिए जाना जाता है।<ref>{{cite book |title= उन्नत अकार्बनिक रसायन विज्ञान|publisher= Wiley-Interscience |last= Cotton |first= Frank Albert |author2= Geoffrey Wilkinson |author3= Carlos A. Murillo |year= 1999 |pages= 1355 |isbn= 978-0471199571}}</ref><ref>{{cite book |title= अकार्बनिक रसायन शास्त्र|publisher= Prentice Hall |last= Miessler |first= Gary L. |author2= Paul J. Fischer |author3= Donald Arthur Tarr |year= 2013 |pages= 696 |isbn= 978-0321811059}}</ref>

धातु और उपधातु लगभग सभी परिस्थितियों में लिगैंड के लिए बाध्य होते हैं,चूँकि, गैसीय निर्वसन धातु के उच्च आयन निर्वात में उत्पन्न हो सकते हैं। एक जटिल में लिगैंड केंद्रीय परमाणु की प्रतिक्रियाशीलता रसायन विज्ञान को निर्देशित करते हैं, जिसमें लिगैंड प्रतिस्थापन दर, स्वयं लिगैंड की प्रतिक्रियाशीलता और रेडॉक्स में शामिल हैं। लिगैंड चयन के लिए कई व्यावहारिक क्षेत्रों में महत्वपूर्ण विचार की आवश्यकता होती है, जिसमें जैव अकार्बनिक रसायन विज्ञान और औषधीय रसायन विज्ञान, सजातीय उत्प्रेरण और पर्यावरण रसायन शामिल हैं।

लिगैंड्स को चार्ज आकार (थोक) सहित कई तरह से वर्गीकृत किया जाता है, समन्वय करने वाले परमाणु की पहचान, और धातु को दान किए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या डेंटिसिटी या हैप्टिसिटी से है। एक लिगैंड का आकार उसके शंकु कोण द्वारा प्रदर्शित किया जाता है।

समन्वय परिसरों की संरचना को 1800 दशक की शुरुआत से जाना जाता है, जैसे प्रशिया ब्लू और कॉपर विट्रियल को महत्वपूर्ण सफलता मिली जब अल्फ्रेड वर्नर ने सूत्रों और इसोमेर्स को समेट लिया। उन्होंने दिखाया, अन्य बातों के अलावा, कई कोबाल्ट (III) और क्रोमियम (III) यौगिकों के सूत्रों को समझा जा सकता है यदि धातु में एक ऑक्टाहेड्रल ज्यामिति में छह लिगैंड होते हैं। और लिगैंड शब्द का प्रयोग सबसे पहले सिलिकॉन रसायन विज्ञान के संबंध में अल्फ्रेड वर्नर और कार्ल सोमीस्की ने किया था। सिद्धांत कोबाल्ट में समन्वित आयनिक क्लोराइड के बीच अंतर को समझने की अनुमति देता है और अमाइन क्लोराइड पहले के कई अकथनीय आइसोमर्स की व्याख्या करने के लिए होता है। उन्होंने हेक्सोल नामक पहले समन्वय परिसर ऑप्टिकल आइसोमर्स में हल किया, और इस सिद्धांत को हटा दिया चूँकि इंगिता अनिवार्य रूप से कार्बन यौगिकों से जुड़ी थी।<ref>{{Cite journal

{{Main|Crystal field theory}}

सामान्य तौर पर, लिगेंड्स को इलेक्ट्रॉन दाताओं के रूप में और धातुओं को इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में देखा जाता है, अर्थात, लुईस बेस और लुईस एसिड के इस विवरण को अर्ध-मात्राबद्ध रूप में किया दिखाया गया है जैसे, ईसीडब्ल्यू मॉडल में आण्विक कक्षीय सिद्धांत की औपचारिकताओं का उपयोग करके बंधन को अक्सर वर्णित किया जाता है।<ref>{{cite book |title=लिगैंड फील्ड थ्योरी के मूल सिद्धांत|author=Hans Ludwig Schläfer and Günter Gliemann|year=1969|publisher=Wiley-Interscience|isbn=0471761001|place=London}}</ref><ref>{{cite book|title=अकार्बनिक रसायन शास्त्र|edition=5|first1=Gary|last1=Miessler|first2=Paul J.|last2=Fischer|first3=Donald A.|last3=Tarr|year=2014| publisher=Pearson|isbn=978-0321811059}}</ref>

लिगैंड्स और धातु आयनों को कई तरह से व्यवस्थित किया जा सकता है, एक रैंकिंग प्रणाली लिगैंड 'कठोरता' पर केंद्रित है और हार्ड/सॉफ्ट एसिड/बेस थ्योरी भी देखें। धातु आयन अधिमानत कुछ लिगेंड को बांधते हैं। सामान्य तौर पर, हार्ड धातु आयन दुर्बल क्षेत्र लिगैंड को पसंद करते हैं, जबकि 'सॉफ्ट' धातु आयन प्रबल क्षेत्र लिगैंड को पसंद करते हैं। आणविक कक्षीय सिद्धांत के अनुसार, लिगैंड के होमो उच्चतम अधिकृत आणविक कक्षीय में एक ऊर्जा होनी चाहिए जो धातु अधिमान्य के लुमो निम्नतम अप्रकाशित आणविक कक्षीय के साथ ओवरलैप हो जाते है। प्रबल क्षेत्र लिगैंड से बंधे धातु आयन औफबाऊ सिद्धांत का पालन करते हैं, जबकि दुर्बल क्षेत्र के लिगैंड से बंधे परिसर हुंड के नियम का पालन करते हैं।

लिगैंड्स के साथ धातु के बंधन के परिणामस्वरूप आणविक ऑर्बिटल्स का एक सेट होता है, जहां धातु को एक नए होमो और लुमो परिणामी परिसर के गुणों और प्रतिक्रिया शीलता को परिभाषित करने वाले ऑर्बिटल्स 5 d-ऑर्बिटल्स के एक निश्चित क्रम के साथ पहचाना जा सकता है। जो आंशिक रूप से इलेक्ट्रॉनों से भरा हुआ है। एक ऑक्टाहेड्रल वातावरण में, 5 अन्यथा डी-ऑर्बिटल्स को 3 और 2 ऑर्बिटल्स के सेट में विभाजित किया जाता है, अधिक गहन व्याख्या के लिए क्रिस्टल सिद्धांत को देखें।

डी ऑर्बिटल्स के इन 2 सेटों के बीच ऊर्जा अंतर के विभाजन को पैरामीटर कहा जाता है,Δ_o का परिमाण लिगैंड की क्षेत्र-शक्ति द्वारा निर्धारित किया जाता है, प्रबल क्षेत्र लिगैंड, परिभाषा के अनुसार, Δ_o बढ़ाएं दुर्बल क्षेत्र लिगैंड्स से अधिक। लिगैंड्स को अब Δ_o के परिमाण के अनुसार क्रमबद्ध किया जा सकता है नीचे दी गई तालिका देखें। लिगैंड्स का यह क्रम सभी धातु आयनों के लिए लगभग अपरिवर्तनीय है और इसे स्पेक्ट्रोकेमिकल श्रृंखला भी कहा जाता है।

आसपास के टेट्राहेड्रल वाले परिसरों के लिए, डी-ऑर्बिटल्स फिर से दो सेटों में विभाजित हो जाते हैं, लेकिन इस बार उल्टे क्रम में है।

d-कक्षकों के इन 2 सेटों के बीच ऊर्जा अंतर को अब Δ_t कहा जाता है Δ_t का परिमाण Δ_o से छोटा है, क्योंकि टेट्राहेड्रल कॉम्प्लेक्स में केवल 4 लिगैंड डी-ऑर्बिटल्स को प्रभावित करते हैं, जबकि ऑक्टाहेड्रल कॉम्प्लेक्स में डी-ऑर्बिटल्स 6 लिगैंड्स से प्रभावित होते हैं। जब समन्वय संख्या न तो अष्टफलकीय होती है और न ही चतुष्फलकीय होती है, तो विभाजन संगत रूप से अधिक जटिल हो जाता है। लिगैंड्स की रैंकिंग के प्रयोजनों के लिए, हालांकि, अष्टफलकीय परिसरों के गुण और परिणामी Δ_o प्राथमिक रुचि की रही है।

केंद्रीय परमाणु पर डी-ऑर्बिटल्स की व्यवस्था जैसा कि लिगैंड की गुण द्वारा निर्धारित किया जाता है, परिणामी परिसरों लगभग सभी गुणों पर एक मजबूत प्रभाव पड़ता है। उदाहरण के लिए, डी-ऑर्बिटल्स में ऊर्जा अंतर धातु परिसरों के ऑप्टिकल अवशोषण स्पेक्ट्रा में एक मजबूत प्रभाव डालता है। यह पता चला है कि महत्वपूर्ण 3 डी-कक्षीय वर्ण वाले ऑर्बिटल्स पर कब्जा करने वाले वैलेंस इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रम के 400-800 एनएम क्षेत्र यूवी-दृश्यमान रेंज में अवशोषित होते हैं। इन इलेक्ट्रॉनों द्वारा प्रकाश का अवशोषण जिसे हम रंग के रूप में देखते हैं अर्थात, प्रकाश के प्रभाव में एक कक्षीय से दूसरे कक्ष में इलेक्ट्रॉनों की उत्तेजना को धातु परिसर की मूल अवस्था से सहसंबद्ध किया जा सकता है, जो लिगेंड्स के बंधन गुणों को दर्शाता है। लिगैंड्स की क्षेत्र-शक्ति के एक कार्य के रूप में डी-ऑर्बिटल्स की सापेक्ष ऊर्जा में सापेक्ष परिवर्तन को तानबे-सुगानो आरेखों में वर्णित किया गया है।

ऐसे मामलों में जहां लिगैंड में  निम्न ऊर्जा लुमो होती है, ऐसे ऑर्बिटल्स भी बॉन्डिंग में भाग लेते हैं। धातु-लिगैंड बंधन को बैक-बॉन्डिंग नामक प्रक्रिया में इलेक्ट्रॉन घनत्व के औपचारिक दान द्वारा वापस लिगैंड में स्थिर किया जा सकता है। इस मामले में एक भरा हुआ, केंद्रीय-परमाणु-आधारित कक्षीय समन्वित लिगैंड के लुमो में घनत्व दान करता है। कार्बन मोनोऑक्साइड एक प्रमुख उदाहरण है जो एक लिगैंड है और जो बैक-डोनेशन के माध्यम से धातुओं को संलग्न करता है। पूरक रूप से, पीआई-समरूपता के कम-ऊर्जा से भरे ऑर्बिटल्स वाले लिगैंड्स पाई-डोनर के रूप में काम कर सकते हैं।

{{Main|Covalent bond classification method}}

विशेष रूप से ऑर्गोमेटेलिक रसायन विज्ञान के क्षेत्र में, लिगैंड को एल और एक्स दोनों के संयोजन के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। वर्गीकरण योजना सहसंयोजक बांड वर्गीकरण के लिए सीबीसी विधि को मैल्कम ग्रीन रसायनज्ञ द्वारा लोकप्रिय बनाया गया था। एम.एल.एच.ग्रीन की धारणा पर आधारित है इसके तीन प्रकार के लिगेंड हैं जिनके प्रतीको को  एल, एक्स, और जेड द्वारा दर्शाया गया है, जो क्रमशः 2-इलेक्ट्रॉन 1-इलेक्ट्रॉन और 0-इलेक्ट्रॉन तटस्थ लिगैंड्स के अनुरूप हैं।<ref>{{Cite journal

}}</ref><ref>[http://www.columbia.edu/cu/chemistry/groups/parkin/mlxz.htm "mlxz plots – Columbia University"], Columbia University, New York.</ref> एक अन्य प्रकार का एलएक्स लिगैंड है, जो कि इस्तेमाल किए गए पारंपरिक प्रतिनिधित्व से उम्मीद के मुताबिक एनवीई वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की संख्या की आवश्यकता होने पर तीन इलेक्ट्रॉनों का दान करता है। रासायनिक संयोजन में इलेक्ट्रॉनों की संख्या की आवश्यकता होती है। उदाहरण एल्कोक्सी लिगैंड है जिसे नियमित रूप से एक्स लिगैंड के रूप में भी जाना जाता है। एल लिगेंड्स चार्ज न्यूट्रल पूर्ववर्ती से प्राप्त होते हैं और एमाइन फॉस्फीन सीओ एन 2 और एल्केन्स द्वारा दर्शाए जाते हैं। एक्स लिगैंड सामान्तया क्लोराइड जैसे आयनिक अग्रदूतों से प्राप्त होते हैं लेकिन इसमें लिगैंड शामिल होते हैं जहां आयनों के लवण वास्तव में मौजूद नहीं होते हैं जैसे हाइड्राइड और अल्किल। इस प्रकार, जटिल IrCl(CO)(PPh3)2 को MXL3 कॉम्प्लेक्स के रूप में वर्गीकृत किया गया है, क्योंकि CO और दो Pph3 लिगेंड्स को एलएस के रूप में वर्गीकृत किया गया है। इस प्रकार, IrCl(CO)(PPh3)2 में H2 का ऑक्सीकृत योग एक 18e ML3X3 का परिणाम देता है, IrClH2(CO)(PPh3)2 EDTA4 को L2X4 लिगैंड के रूप में वर्गीकृत किया गया है, क्योंकि इसमें चार आयन और दो तटस्थ दाता स्थल हैं। सीपी को L2X लिगैंड के रूप में वर्गीकृत किया गया है<ref name=Hartwig>Hartwig, J. F. Organotransition Metal Chemistry, from Bonding to Catalysis; University Science Books: New York, 2010. {{ISBN|1-891389-53-X}}</ref>

{{Main|Denticity|chelate}}

निर्वृति द्वारा दर्शाया गया है कि गैर-सन्निकट दाता साइट के माध्यम से एक धातु के लिए एक लिगैंड बांड की संख्या को संदर्भित करता है। कई लिगैंड साइट के माध्यम से धातु आयनों को बांधने में सक्षम होते हैं, सामान्तया लिगैंड में एक से अधिक परमाणुओं पर एकाकी जोड़े होते हैं। जो एक से अधिक परमाणुओं के माध्यम से बंधे हुए लिगैंड्स को अक्सर केलेशन कहा जाता है। एक लिगैंड जो दो साइटों से जुड़ता है उसे बाइडेंटेट के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, और तीन साइटों को ट्राइडेंटेट के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। बाइट एंगल एक बाइडेंटेट चेलेट के दो बंधों के बीच के कोण को संदर्भित करता है। चेलेटिंग लिगैंड आमतौर पर दाता समूहों को कार्बनिक लिंकर्स के माध्यम से जोड़कर बनते हैं। एक क्लासिक बिडेंटेट लिगैंड एथिलीनडायमाइन है, जो दो अमोनिया समूहों को एथिलीन (-CHH) के साथ जोड़ने से प्राप्त होता है₂चौधरी₂-) लिंकर। पॉलीडेंटेट लिगैंड का एक उत्कृष्ट उदाहरण हेक्साडेंटेट चेलेटिंग एजेंट ईडीटीए है, जो छह साइटों के माध्यम से बंधन करने में सक्षम है, पूरी तरह से कुछ धातुओं के आसपास। एक पॉलीडेंटेट लिगैंड एक धातु केंद्र से जितनी बार बंधता है, उसे . द्वारा दर्शाया जाता हैⁿ , जहां n उन साइटों की संख्या को इंगित करता है जिनके द्वारा एक लिगैंड एक धातु से जुड़ता है। ईडीटीए⁴⁻, जब यह षट्भुज होता है, तो κ . के रूप में बांधता है⁶-लिगैंड, एमाइन और कार्बोक्सिलेट ऑक्सीजन परमाणु सन्निहित नहीं हैं। व्यवहार में, लिगैंड का n मान स्पष्ट रूप से इंगित नहीं किया जाता है, बल्कि माना जाता है। एक chelating प्रणाली की बाध्यकारी आत्मीयता chelating कोण या काटने के कोण पर निर्भर करती है।

पॉलीडेंटेट लिगैंड्स के कॉम्प्लेक्स को केलेट कॉम्प्लेक्स कहा जाता है। वे डेंटिसिटी लिगेंड्स से प्राप्त परिसरों की तुलना में अधिक स्थिर होते हैं। यह बढ़ी हुई स्थिरता, केलेट प्रभाव, को आमतौर पर एन्ट्रापी के प्रभावों के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है, जो एक पॉलीडेंटेट लिगैंड द्वारा कई लिगैंड के विस्थापन का पक्षधर है। जब चेलेटिंग लिगैंड एक बड़ा वलय बनाता है जो कम से कम आंशिक रूप से केंद्रीय परमाणु को घेरता है और उससे बंधता है, तो केंद्रीय परमाणु एक बड़े वलय के केंद्र में रहता है।{{Clarify|date=December 2021|reason=intended meaning is inclear; came to be a sentence fragment with this edit: https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ligand&diff=prev&oldid=202955308&diffmode=source.}} जितना अधिक कठोर और इसकी दंतता जितनी अधिक होगी, मैक्रोसाइक्लिक कॉम्प्लेक्स उतना ही अधिक निष्क्रिय होगा। हेम एक अच्छा उदाहरण है: लोहे का परमाणु पोर्फिरीन मैक्रोसायकल के केंद्र में होता है, जो टेट्रापायरोल मैक्रोसायकल के चार नाइट्रोजन परमाणुओं से बंधा होता है। निकल का बहुत ही स्थिर डाइमिथाइलग्लॉक्सिमेट कॉम्प्लेक्स एक सिंथेटिक मैक्रोसायकल है जो डाइमिथाइलग्लॉक्सिम के आयनों से प्राप्त होता है।

{{Main|Hapticity}}

हैप्टिसिटी (''एटा (अक्षर)|η'' द्वारा दर्शाया गया) ''सन्निहित'' परमाणुओं की संख्या को संदर्भित करता है जिसमें एक दाता स्थल होता है और एक धातु केंद्र से जुड़ा होता है। ब्यूटाडीन दोनों ''η'' बनाता है² और h⁴ धातु से जुड़े कार्बन परमाणुओं की संख्या के आधार पर कॉम्प्लेक्स।<ref name=Hartwig/>

{{More citations needed section|date=January 2021}}

{{Main|Trans-spanning ligand}}

{{Main|Linkage isomerism}}

पॉलीडेंटेट लिगैंड के विपरीत, उभयलिंगी लिगैंड दो स्थानों पर केंद्रीय परमाणु से जुड़ सकते हैं। इसका एक अच्छा उदाहरण थियोसाइनेट, एससीएन है^-, जो या तो सल्फर �