समन्वय बहुलक: Difference between revisions

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इसे एक बहुलक के रूप में भी वर्णित किया जा सकता है, जिसकी पुनरावृत्ति इकाइयाँ  [[ समन्वय परिसर |समन्वय परिसर(कॉम्प्लेक्स]]) होती हैं। तथा समन्वय बहुलक में उपवर्ग समन्वय नेटवर्क होते हैं, जो समन्वय यौगिकों को दोहराते हुए समन्वय संस्थाओं के माध्यम से 1 आयाम में दो या दो से अधिक व्यक्तिगत श्रृंखलाओं, लूपों या स्पाइरो-लिंक्स के बीच क्रॉस-लिंक के साथ या समन्वय यौगिकों का 2 या 3 आयामों की इकाइयों के माध्यम से विस्तार करते हैं। इनमें से एक उपवर्ग कार्बनिक धातु संरचना या MOFs होता हैं, जो संभावित रिक्तियों वाले कार्बनिक लिगैंड्स के साथ समन्वय नेटवर्क मे होता है।<ref name="Batten13"/>
इसे एक बहुलक के रूप में भी वर्णित किया जा सकता है, जिसकी पुनरावृत्ति इकाइयाँ  [[ समन्वय परिसर |समन्वय परिसर(कॉम्प्लेक्स]]) होती हैं। तथा समन्वय बहुलक में उपवर्ग समन्वय नेटवर्क होते हैं, जो समन्वय यौगिकों को दोहराते हुए समन्वय संस्थाओं के माध्यम से 1 आयाम में दो या दो से अधिक व्यक्तिगत श्रृंखलाओं, लूपों या स्पाइरो-लिंक्स के बीच क्रॉस-लिंक के साथ या समन्वय यौगिकों का 2 या 3 आयामों की इकाइयों के माध्यम से विस्तार करते हैं। इनमें से एक उपवर्ग कार्बनिक धातु संरचना या MOFs होता हैं, जो संभावित रिक्तियों वाले कार्बनिक लिगैंड्स के साथ समन्वय नेटवर्क मे होता है।<ref name="Batten13"/>


समन्वय बहुलक कई क्षेत्रों के लिए प्रासंगिक हैं, जिनमें कई संभावित अनुप्रयोग भी सम्मिलित होते हैं।<ref name="Fromm">{{cite journal|doi=10.1016/j.ccr.2007.10.032|last=Fromm|first=K.|title=एस-ब्लॉक धातु आयनों के साथ समन्वय बहुलक नेटवर्क|year=2008|journal=Coord. Chem. Rev.|volume=252|pages=856–885|issue=8–9|url=http://doc.rero.ch/record/9739/files/fromm_cpn.pdf}}</ref> समन्वय बहुलक को उनकी संरचना के अनुसार कई तरीकों से वर्गीकृत किया जा सकता है। तथा एक महत्वपूर्ण वर्गीकरण को विमीयता कहा जाता है। एक संरचना को 1, 2 या 3 आयामी होने के लिए निर्धारित किया जा सकता है, अंतरिक्ष में दिशाओं की संख्या के आधार पर सरणी फैली हुई है। जो एक-आयामी संरचना सीधी रेखा x अक्ष में फैली हुई होती है, द्वि-आयामी संरचना समतल दो दिशाओं (x और y अक्षों) में फैली होती है, तथा त्रि-आयामी संरचना तीनों दिशाओं (x, y और z अक्षों) में फैली हुई होती है।<ref name="Chen">{{cite journal|doi=10.1016/j.ccr.2004.07.006|last=Chen|first=X|author2=Ye, B. |author3=Tong, M. |year=2005|title=2,2′-बिपिरिडिल-जैसे और कार्बोक्जिलेट लिगैंड्स के साथ धातु-कार्बनिक आणविक वास्तुकला|journal=Coord. Chem. Rev.|volume=249|pages=545–565|issue=5–6}}</ref> यह चित्र 1 में दर्शाया गया है।
समन्वय बहुलक कई क्षेत्रों के लिए प्रासंगिक हैं, जिनमें कई संभावित अनुप्रयोग भी सम्मिलित होते हैं।<ref name="Fromm">{{cite journal|doi=10.1016/j.ccr.2007.10.032|last=Fromm|first=K.|title=एस-ब्लॉक धातु आयनों के साथ समन्वय बहुलक नेटवर्क|year=2008|journal=Coord. Chem. Rev.|volume=252|pages=856–885|issue=8–9|url=http://doc.rero.ch/record/9739/files/fromm_cpn.pdf}}</ref> समन्वय बहुलक को उनकी संरचना के अनुसार कई तरीकों से वर्गीकृत किया जा सकता है। तथा एक महत्वपूर्ण वर्गीकरण को विमीयता कहा जाता है। एक संरचना को 1, 2 या 3 आयामी होने के लिए निर्धारित किया जा सकता है, अंतरिक्ष में दिशाओं की संख्या के आधार पर सरणी फैली हुई है। जो एक-आयामी संरचना सीधी रेखा x अक्ष में फैली हुई होती है, द्वि-आयामी संरचना समतल दो दिशाओं (x और y अक्षों) में फैली होती है तथा त्रि-आयामी संरचना तीनों दिशाओं (x, y और z अक्षों) में फैली हुई होती है।<ref name="Chen">{{cite journal|doi=10.1016/j.ccr.2004.07.006|last=Chen|first=X|author2=Ye, B. |author3=Tong, M. |year=2005|title=2,2′-बिपिरिडिल-जैसे और कार्बोक्जिलेट लिगैंड्स के साथ धातु-कार्बनिक आणविक वास्तुकला|journal=Coord. Chem. Rev.|volume=249|pages=545–565|issue=5–6}}</ref> यह चित्र 1 में दर्शाया गया है।
==इतिहास==
==इतिहास==
[[ अल्फ्रेड वर्नर | अल्फ्रेड वर्नर]]  और उनके समकालीनों के कार्य ने समन्वय बहुलक के अध्ययन के लिए नींव रखी तथा कई बार उनकी सम्मानित सामग्रियों को समन्वय बहुलक के रूप में पहचाना जाता है। इनमें साइनाइड कॉम्प्लेक्स  [[ हल्का नीला |हल्का नीला]]  और  [[ हॉफमैन क्लैथ्रेट्स |हॉफमैन क्लैथ्रेट्स]]  सम्मिलित हैं।<ref name= Kitagawa>{{Cite journal | doi = 10.1002/anie.200300610| title = कार्यात्मक झरझरा समन्वय पॉलिमर| journal = Angewandte Chemie International Edition| volume = 43| issue = 18| pages = 2334–2375| year = 2004| last1 = Kitagawa | first1 = S. | last2 = Kitaura | first2 = R. | last3 = Noro | first3 = S. I. | pmid = 15114565}}</ref>
[[ अल्फ्रेड वर्नर | अल्फ्रेड वर्नर]]  और उनके समकालीनों के कार्य ने समन्वय बहुलक के अध्ययन के लिए नींव रखी तथा कई बार उनकी सम्मानित सामग्रियों को समन्वय बहुलक के रूप में पहचाना जाता है। इनमें साइनाइड कॉम्प्लेक्स  [[ हल्का नीला |हल्का नीला]]  और  [[ हॉफमैन क्लैथ्रेट्स |हॉफमैन क्लैथ्रेट्स]]  सम्मिलित हैं।<ref name= Kitagawa>{{Cite journal | doi = 10.1002/anie.200300610| title = कार्यात्मक झरझरा समन्वय पॉलिमर| journal = Angewandte Chemie International Edition| volume = 43| issue = 18| pages = 2334–2375| year = 2004| last1 = Kitagawa | first1 = S. | last2 = Kitaura | first2 = R. | last3 = Noro | first3 = S. I. | pmid = 15114565}}</ref>
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== [[ लिगैंड | लिगैंडस]] ==
== [[ लिगैंड | लिगैंडस]] ==
अधिकांश समन्वय बहुलक में, एक लिगैंड (परमाणु या परमाणुओं का समूह) औपचारिक रूप से एक धातु के धनायन के लिए [[ इलेक्ट्रॉन ]]ों का एक अकेला जोड़ा दान करेगा और लुईस एसिड/बेस संबंध ([[ लुईस एसिड और बेस ]]) के माध्यम से एक समन्वय परिसर का निर्माण करेगा। समन्वय बहुलक तब बनते हैं जब एक लिगैंड में कई समन्वय बांड बनाने और कई धातु केंद्रों के बीच एक सेतु के रूप में कार्य करने की क्षमता होती है। लिगैंड जो एक समन्वय बंधन बना सकते हैं उन्हें मोनोडेंट कहा जाता है, लेकिन जो कई समन्वय बंधन बनाते हैं, जो समन्वय बहुलक को जन्म दे सकते हैं उन्हें पॉलीडेंट कहा जाता है। [[ पॉलीडेंटेट ]] लिगैंड विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं क्योंकि यह लिगेंड के माध्यम से है जो कई धातु केंद्रों को एक साथ जोड़ता है जिससे एक अनंत सरणी बनती है। पॉलीडेंटेट लिगैंड भी एक ही धातु (जिसे [[ कटियन ]] कहा जाता है) के लिए कई बंधन बना सकते हैं। मोनोडेंटेट लिगैंड्स को टर्मिनल के रूप में भी जाना जाता है क्योंकि वे नेटवर्क को जारी रखने के लिए जगह नहीं देते हैं। अक्सर, समन्वय बहुलक में पॉली- और मोनोडेंटेट, ब्रिजिंग, चेलेटिंग और टर्मिनल लिगैंड्स का संयोजन होता है।
अधिकांश समन्वय बहुलक में एक लिगैंड परमाणु या परमाणुओं का समूह औपचारिक रूप से धातु के धनायन के लिए [[ इलेक्ट्रॉन |इलेक्ट्रॉनों]] की एक एकल जोड़ी दान करता है। तथा एक  [[ लुईस एसिड और बेस |लुईस अम्ल और क्षार]] के संबंध के माध्यम से एक समन्वय परिसर का निर्माण करेगा। तथा समन्वय बहुलक तब बनते हैं, जब एक लिगैंड में कई समन्वय बंध बनाने और कई धातु केंद्रों के बीच एक सेतु के रूप में कार्य करने की क्षमता होती है। लिगेंड जो एक समन्वय बंधन बना सकते हैं, उन्हें मोनोडेंटेट कहा जाता है, लेकिन वे जो बहु-सहसंयोजन बंध बनाते हैं, जिससे समन्वय बहुलक बन सकते हैं, बहुदंतक कहलाते हैं।  [[ पॉलीडेंटेट |बहुदंतक]] लिगेंड विशेष रूप से महत्वपूर्ण होते हैं, क्योंकि ये लिगेंड के माध्यम से होता है जो कई धातु केंद्रों को एक साथ जोड़ता है जिससे एक अनंत सरणी बनती है। बहुदंतक लिगेंड भी एक ही धातु (जिसे [[ कटियन |प्रतिवादन]] कहा जाता है) में कई बंधन को बना सकते हैं। तथा मोनोडेंटेट लिगैंड्स को टर्मिनल भी कहा जाता है, क्योंकि वे नेटवर्क को जारी रखने के लिए जगह नहीं देते हैं। समन्वय बहुलक मे अधिकांश पॉली और मोनोडेंटेट, सेतुबंधन, चेलेटिंग तथा टर्मिनल लिगेंड का संयोजन होता है।


===रासायनिक संरचना ===
===रासायनिक संरचना ===
इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी के साथ लगभग किसी भी प्रकार के परमाणु को एक लिगैंड में शामिल किया जा सकता है। आमतौर पर समन्वय बहुलक में पाए जाने वाले लिगैंड्स में पॉलीपाइरीडीन, [[ मैचिंग पज़ल्स और आरओ लाइन ]], [[ हाइड्रोक्सीक्विनोलिन ]] और [[ पॉलीकार्बोक्सिलेट्स ]] शामिल हैं। ऑक्सीजन और नाइट्रोजन परमाणु आमतौर पर बाध्यकारी साइटों के रूप में पाए जाते हैं, लेकिन अन्य परमाणु, जैसे [[ गंधक ]]<ref name="Sulfur">{{Cite journal | doi = 10.1016/S0020-1693(01)00556-4| title = सिल्वर (I) चक्रीय सल्फर लिगैंड के समन्वय पॉलिमर, 2,2′,3,3′-टेट्राहाइड्रो-4,4′-डिथिया-1,1′-बिनाफ्थिलिडीन| journal = Inorganica Chimica Acta| volume = 322| issue = 1–2| pages = 133–137| year = 2001| last1 = Wen | first1 = M. | last2 = Munakata | first2 = M. | last3 = Suenaga | first3 = Y. | last4 = Kuroda-Sowa | first4 = T. | last5 = Maekawa | first5 = M. | last6 = Yan | first6 = S. G. }}</ref> और [[ फास्फोरस ]],<ref name="Brannon">{{Cite journal | doi = 10.1016/j.ica.2008.04.032| title = 4-(डिपेनिलफॉस्फिनोमिथाइल) पाइरीडीन के स्व-इकट्ठे चांदी (I) परिसरों में आयनों और लिगैंड अनुपात का प्रभाव और बाइपिरिडीन लिगैंड के साथ उनके डेरिवेटिव| journal = Inorganica Chimica Acta| volume = 362| issue = 2| pages = 426| year = 2009| last1 = Hung-Low | first1 = F. | last2 = Klausmeyer | first2 = K. K. | last3 = Gary | first3 = J. B. }}</ref><ref name="Phosphorus">{{Cite journal | doi = 10.1016/j.ccr.2009.09.023| title = 1,3-डाइन्स पोलीमराइजेशन के लिए फॉस्फोरस और नाइट्रोजन लिगैंड्स के साथ अच्छी तरह से परिभाषित संक्रमण धातु परिसरों| journal = Coordination Chemistry Reviews| volume = 254| issue = 5–6| pages = 661| year = 2010| last1 = Ricci | first1 = G. | last2 = Sommazzi | first2 = A. | last3 = Masi | first3 = F. | last4 = Ricci | first4 = M. | last5 = Boglia | first5 = A. | last6 = Leone | first6 = G. }}</ref> देखे गए हैं।
इलेक्ट्रॉनों की एक अकेली जोड़ी के साथ लगभग किसी भी प्रकार के परमाणु को लिगैंड में शामिल किया जा सकता है। तथा सामान्य रूप से समन्वय बहुलक में पाए जाने वाले लिगैंड्स में होते है। जो पॉलीपिरिडाइन्स, [[ मैचिंग पज़ल्स और आरओ लाइन |फेनेंथ्रोलाइन्स]], [[ हाइड्रोक्सीक्विनोलिन |हाइड्रॉक्सीक्विनोलिन्स]] और [[ पॉलीकार्बोक्सिलेट्स |पॉलीकार्बोक्सिलेट्स]] सम्मिलित होते हैं। ऑक्सीजन और नाइट्रोजन परमाणु सामान्य रूप से बाध्यकारी साइटों के रूप में पाए जाते हैं, लेकिन अन्य परमाणु, जैसे [[ गंधक |गंधक]] <ref name="Sulfur">{{Cite journal | doi = 10.1016/S0020-1693(01)00556-4| title = सिल्वर (I) चक्रीय सल्फर लिगैंड के समन्वय पॉलिमर, 2,2′,3,3′-टेट्राहाइड्रो-4,4′-डिथिया-1,1′-बिनाफ्थिलिडीन| journal = Inorganica Chimica Acta| volume = 322| issue = 1–2| pages = 133–137| year = 2001| last1 = Wen | first1 = M. | last2 = Munakata | first2 = M. | last3 = Suenaga | first3 = Y. | last4 = Kuroda-Sowa | first4 = T. | last5 = Maekawa | first5 = M. | last6 = Yan | first6 = S. G. }}</ref> और [[ फास्फोरस |फास्फोरस]] ,<ref name="Brannon">{{Cite journal | doi = 10.1016/j.ica.2008.04.032| title = 4-(डिपेनिलफॉस्फिनोमिथाइल) पाइरीडीन के स्व-इकट्ठे चांदी (I) परिसरों में आयनों और लिगैंड अनुपात का प्रभाव और बाइपिरिडीन लिगैंड के साथ उनके डेरिवेटिव| journal = Inorganica Chimica Acta| volume = 362| issue = 2| pages = 426| year = 2009| last1 = Hung-Low | first1 = F. | last2 = Klausmeyer | first2 = K. K. | last3 = Gary | first3 = J. B. }}</ref><ref name="Phosphorus">{{Cite journal | doi = 10.1016/j.ccr.2009.09.023| title = 1,3-डाइन्स पोलीमराइजेशन के लिए फॉस्फोरस और नाइट्रोजन लिगैंड्स के साथ अच्छी तरह से परिभाषित संक्रमण धातु परिसरों| journal = Coordination Chemistry Reviews| volume = 254| issue = 5–6| pages = 661| year = 2010| last1 = Ricci | first1 = G. | last2 = Sommazzi | first2 = A. | last3 = Masi | first3 = F. | last4 = Ricci | first4 = M. | last5 = Boglia | first5 = A. | last6 = Leone | first6 = G. }}</ref> देखे गए हैं।


लिगैंड्स और मेटल केशन हार्ड सॉफ्ट एसिड बेस थ्योरी ([[ HSAB ]]) ट्रेंड का पालन करते हैं। इसका मतलब यह है कि बड़ी, अधिक ध्रुवीकरण वाली नरम धातुएं बड़े अधिक ध्रुवीकरण वाले नरम लिगैंड के साथ अधिक आसानी से समन्वयित करेंगी, और छोटी, गैर-ध्रुवीकरण योग्य, कठोर धातुएं छोटे, गैर-ध्रुवीकरण योग्य, कठोर लिगेंड के साथ समन्वय करती हैं।
लिगेंड्स और धात्विक धनायन कठोर अम्ल क्षार का  [[ HSAB |HSAB]] सिद्धान्त प्रवृत का पालन करते हैं। तथा इसका अर्थ यह होता है कि अधिक बड़े ध्रुवीकरण योग्य मृदु धातुएं, बड़े अधिक ध्रुवीकरण योग्य नरम लिगेंड के साथ अधिक सरलता से समन्वय करती है। तथा छोटे और गैर-ध्रुवीकरण योग्य कठोर धातुएं, छोटे कठोर लिगेंड के साथ समन्वय करती है।


=== स्ट्रक्चरल ओरिएंटेशन ===
=== संरचनात्मक अभिविन्यास ===
[[File:Anti-gauche.svg|thumb|300px|right|1,2-बीआईएस (4-पाइरिडाइल) ईथेन एक लचीला लिगैंड है, जो गौचे या विरोधी अनुरूपता में मौजूद हो सकता है।]]लिगैंड लचीले या कठोर हो सकते हैं। एक कठोर लिगैंड वह होता है जिसे किसी संरचना के भीतर बंधों के चारों ओर घूमने या पुन: उन्मुख करने की कोई स्वतंत्रता नहीं होती है। लचीले लिगैंड झुक सकते हैं, बांडों के चारों ओर घूम सकते हैं, और खुद को पुन: उन्मुख कर सकते हैं। ये विभिन्न रूपात्मक समरूपता संरचना में अधिक विविधता पैदा करते हैं। समन्वय बहुलक के उदाहरण हैं जिनमें एक संरचना के भीतर एक ही लिगैंड के दो विन्यास शामिल हैं,<ref name="Knaust">{{Cite journal | doi = 10.1021/ic025836c| pmid = 12401066| title = सीटू में से एक मिश्रित-लिगैंड समन्वय पॉलिमर, बीआईएस (4-पाइरिडाइल) एथिलीन का सीयू (आई) -मध्यस्थ आइसोमेराइजेशन| journal = Inorganic Chemistry| volume = 41| issue = 22| pages = 5650–2| year = 2002| last1 = Knaust | first1 = J. M. | last2 = Keller | first2 = S. W.}}</ref> साथ ही दो अलग-अलग संरचनाएं जहां उनके बीच एकमात्र अंतर लिगैंड ओरिएंटेशन है।
[[File:Anti-gauche.svg|thumb|300px|right|1,2-बीआईएस (4-पाइरिडाइल) ईथेन एक लचीला लिगैंड होता है, जो गौचे या विरोधी अनुरूपता में उपस्थित हो सकता है।]]लिगेंड लचीले या कठोर हो सकते हैं। तथा एक कठोर लिगैंड वह होता है, जिसे किसी संरचना के अन्दर बंधों के चारों ओर घूमने या पुन: पेश करने की स्वतंत्रता नहीं होती है। लचीले लिगेंड झुक सकते हैं, एवं बंध के चारों ओर घूम सकते हैं,तथा खुद को पुन: पेश भी कर सकते हैं। ये विभिन्न अनुरूपता संरचना में अधिक विविधता को उत्पन्न करते हैं। जो समन्वय बहुलक के उदाहरण हैं, जिनमें एक संरचना के अन्दर एक ही लिगैंड के दो विन्यास भी सम्मिलित होते हैं,<ref name="Knaust">{{Cite journal | doi = 10.1021/ic025836c| pmid = 12401066| title = सीटू में से एक मिश्रित-लिगैंड समन्वय पॉलिमर, बीआईएस (4-पाइरिडाइल) एथिलीन का सीयू (आई) -मध्यस्थ आइसोमेराइजेशन| journal = Inorganic Chemistry| volume = 41| issue = 22| pages = 5650–2| year = 2002| last1 = Knaust | first1 = J. M. | last2 = Keller | first2 = S. W.}}</ref> जो इसमे एक साथ ही दो अलग-अलग संरचनाएं होती हैं, जहां उनके बीच एकमात्र अंतर लिगैंड अभिविन्यास होता है।


=== लिगैंड लंबाई ===
=== लिगैंड लंबाई ===
लिगैंड की लंबाई एक बहुलक संरचना बनाम गैर-बहुलक (मोनो- या ओलिगोमेरिक) संरचनाओं के गठन की संभावना निर्धारित करने में एक महत्वपूर्ण कारक हो सकती है।<ref>{{Cite journal|title = कॉपर में डिमेरिक ''बनाम'' पॉलिमरिक समन्वय (ii) बीआईएस (चेलेटिंग) ऑक्सीम और एमाइड लिगैंड के साथ धनायनित परिसरों|journal=Dalton Transactions |volume=39 |issue=27 |pages=6266–75 |doi=10.1039/C0DT00008F |pmid=20520918 |year=2010 |last1=Buvailo |first1=Andrii I. |last2=Gumienna-Kontecka |first2=Elzbieta |last3=Pavlova |first3=Svetlana V. |last4=Fritsky |first4=Igor O. |last5=Haukka |first5=Matti}}</ref>
गैर-बहुलक (मोनो- या ओलिगोमेरिक) संरचनाओं की तुलना में एक बहुलक संरचना के निर्माण की संभावना निर्धारित करने में लिगैंड की लंबाई एक महत्वपूर्ण कारक हो सकती है।<ref>{{Cite journal|title = कॉपर में डिमेरिक ''बनाम'' पॉलिमरिक समन्वय (ii) बीआईएस (चेलेटिंग) ऑक्सीम और एमाइड लिगैंड के साथ धनायनित परिसरों|journal=Dalton Transactions |volume=39 |issue=27 |pages=6266–75 |doi=10.1039/C0DT00008F |pmid=20520918 |year=2010 |last1=Buvailo |first1=Andrii I. |last2=Gumienna-Kontecka |first2=Elzbieta |last3=Pavlova |first3=Svetlana V. |last4=Fritsky |first4=Igor O. |last5=Haukka |first5=Matti}}</ref>
 
 
== अन्य कारक ==
== अन्य कारक ==


=== काउंटर ===
=== काउंटर ===
धातु और लिगैंड की पसंद के अलावा, कई अन्य कारक हैं जो समन्वय बहुलक की संरचना को प्रभावित करते हैं। उदाहरण के लिए, अधिकांश धातु केंद्र धनावेशित आयन होते हैं जो लवण के रूप में मौजूद होते हैं। नमक में काउंटर समग्र संरचना को प्रभावित कर सकता है। उदाहरण के लिए, चांदी के लवण जैसे AgNO<sub>3</sub>, एजीबीएफ<sub>4</sub>, एजीसीएलओ<sub>4</sub>, एजीपीएफ<sub>6</sub>, AgAsF<sub>6</sub> और एजीएसबीएफ<sub>6</sub> सभी एक ही लिगैंड के साथ क्रिस्टलीकृत होते हैं, संरचनाएं धातु के समन्वय वातावरण के साथ-साथ संपूर्ण समन्वय बहुलक की आयामीता के संदर्भ में भिन्न होती हैं।<ref>{{Cite journal | doi = 10.1039/b201288j| title = सिल्वर (i) साल्ट और फ्लेक्सिबल लिगैंड 1,3-बीआईएस (4-पाइरिडाइल) प्रोपेन (बीपीपी) के सेल्फ-असेंबली से नए पॉलीमेरिक नेटवर्क। काउंटरों के प्रभावों की एक व्यवस्थित जांच और बीपीपी . पर आधारित समन्वय पॉलिमर का एक सर्वेक्षण| journal = CrystEngComm| volume = 4| issue = 22| pages = 121| year = 2002| last1 = Carlucci | first1 = L. | last2 = Ciani | first2 = G. | last3 = Proserpio | first3 = D. M. | last4 = Rizzato | first4 = S. }}</ref>
'''धातु और लिगैंड की पसंद के अलावा, कई अन्य कारक''' हैं जो समन्वय बहुलक की संरचना को प्रभावित करते हैं। उदाहरण के लिए, अधिकांश धातु केंद्र धनावेशित आयन होते हैं जो लवण के रूप में मौजूद होते हैं। नमक में काउंटर समग्र संरचना को प्रभावित कर सकता है। उदाहरण के लिए, चांदी के लवण जैसे AgNO<sub>3</sub>, एजीबीएफ<sub>4</sub>, एजीसीएलओ<sub>4</sub>, एजीपीएफ<sub>6</sub>, AgAsF<sub>6</sub> और एजीएसबीएफ<sub>6</sub> सभी एक ही लिगैंड के साथ क्रिस्टलीकृत होते हैं, संरचनाएं धातु के समन्वय वातावरण के साथ-साथ संपूर्ण समन्वय बहुलक की आयामीता के संदर्भ में भिन्न होती हैं।<ref>{{Cite journal | doi = 10.1039/b201288j| title = सिल्वर (i) साल्ट और फ्लेक्सिबल लिगैंड 1,3-बीआईएस (4-पाइरिडाइल) प्रोपेन (बीपीपी) के सेल्फ-असेंबली से नए पॉलीमेरिक नेटवर्क। काउंटरों के प्रभावों की एक व्यवस्थित जांच और बीपीपी . पर आधारित समन्वय पॉलिमर का एक सर्वेक्षण| journal = CrystEngComm| volume = 4| issue = 22| pages = 121| year = 2002| last1 = Carlucci | first1 = L. | last2 = Ciani | first2 = G. | last3 = Proserpio | first3 = D. M. | last4 = Rizzato | first4 = S. }}</ref>





Revision as of 20:39, 23 November 2022

File:DimensionalityandCoordination.png
चित्र 1. 1, 2 और 3 विमीयता का चित्रण।

समन्वय बहुलक एक ऐसी अकार्बनिक या कार्बधात्विक बहुलक संरचना है, जिसमें लिगैंड्स द्वारा जुड़े धातु के धनायन युक्त केंद्र होते हैं। तथा अधिक औपचारिक रूप से समन्वय बहुलक 1, 2 या 3 आयामों में विस्तारित समन्वय संस्थाओं के साथ एक समन्वय यौगिक होता है।[1]

इसे एक बहुलक के रूप में भी वर्णित किया जा सकता है, जिसकी पुनरावृत्ति इकाइयाँ समन्वय परिसर(कॉम्प्लेक्स) होती हैं। तथा समन्वय बहुलक में उपवर्ग समन्वय नेटवर्क होते हैं, जो समन्वय यौगिकों को दोहराते हुए समन्वय संस्थाओं के माध्यम से 1 आयाम में दो या दो से अधिक व्यक्तिगत श्रृंखलाओं, लूपों या स्पाइरो-लिंक्स के बीच क्रॉस-लिंक के साथ या समन्वय यौगिकों का 2 या 3 आयामों की इकाइयों के माध्यम से विस्तार करते हैं। इनमें से एक उपवर्ग कार्बनिक धातु संरचना या MOFs होता हैं, जो संभावित रिक्तियों वाले कार्बनिक लिगैंड्स के साथ समन्वय नेटवर्क मे होता है।[1]

समन्वय बहुलक कई क्षेत्रों के लिए प्रासंगिक हैं, जिनमें कई संभावित अनुप्रयोग भी सम्मिलित होते हैं।[2] समन्वय बहुलक को उनकी संरचना के अनुसार कई तरीकों से वर्गीकृत किया जा सकता है। तथा एक महत्वपूर्ण वर्गीकरण को विमीयता कहा जाता है। एक संरचना को 1, 2 या 3 आयामी होने के लिए निर्धारित किया जा सकता है, अंतरिक्ष में दिशाओं की संख्या के आधार पर सरणी फैली हुई है। जो एक-आयामी संरचना सीधी रेखा x अक्ष में फैली हुई होती है, द्वि-आयामी संरचना समतल दो दिशाओं (x और y अक्षों) में फैली होती है तथा त्रि-आयामी संरचना तीनों दिशाओं (x, y और z अक्षों) में फैली हुई होती है।[3] यह चित्र 1 में दर्शाया गया है।

इतिहास

अल्फ्रेड वर्नर और उनके समकालीनों के कार्य ने समन्वय बहुलक के अध्ययन के लिए नींव रखी तथा कई बार उनकी सम्मानित सामग्रियों को समन्वय बहुलक के रूप में पहचाना जाता है। इनमें साइनाइड कॉम्प्लेक्स हल्का नीला और हॉफमैन क्लैथ्रेट्स सम्मिलित हैं।[4]

संश्लेषण और प्रसारण

समन्वय बहुलक अधिकांश स्व-संयोजन द्वारा निर्मित किए जाते हैं, जिसमें लिगेंड के साथ धातु के नमक का क्रिस्टलीकरण सम्मिलित होता है। जो क्रिस्टल अभियांत्रिकी और आणविक स्व-संयोजन के तंत्र प्रासंगिक होते हैं।[2]

File:Planer3and6Coordination.png
चित्रा 2. 3 समन्वय और 6 समन्वय के साथ तलीय ज्यामिति को दिखाता है।

अंतराआण्विक बल और संबंध

धातु-लिगैंड परिसरों को निर्धारित करने वाले बलों में धातु और लिगैंड के बीच बने समन्वय बंधन के अतिरिक्त वान डर वाल्स बल, पीआई-पीआई अन्तःक्रिया, हाइड्रोजन बंध और ध्रुवीकृत बंध द्वारा पीआई बंध का स्थिरीकरण सम्मिलित होता है। जो सहसंयोजक बंधों की तुलना में लंबी संतुलन दूरी (बंधन की लंबाई) के साथ अंतर-आणविक बल कमजोर होते हैं। उदाहरण के लिए, बेंजीन वलय के बीच पीआई-पीआई अन्तः क्रिया में लगभग 5-10 kJ/mol ऊर्जा होती है, जो वलयों के समानांतर तल के बीच सर्वोत्तम 3.4–3.8 एंग्स्ट्रॉम अंतराल का होता है।

समन्वय

समन्वय बहुलक की क्रिस्टल संरचना और आयाम संयोजक की कार्य क्षमता को धातु केंद्र के समन्वय ज्यामिति द्वारा निर्धारित किया जाता है। विमीयता सामान्य रूप से धातु केंद्र द्वारा संचालित होती है, जो संयोजक पर 16 से अधिक कार्यात्मक स्थितियों को जोड़ने की क्षमता रखती है। हालाँकि यह हमेशा ऐसा नहीं होता है, क्योंकि संयोजक द्वारा आयाम को संचालित किया जा सकता है। जब संयोजक धातु केंद्र की तुलना में अधिक धातु केंद्रों से जुड़ता है।[5] तो समन्वय बहुलक की उच्चतम ज्ञात समन्वय संख्या 14 होती है,[6] हालांकि इसकी समन्वय संख्या अधिकांश 2 से 10 के बीच होती है।[7] विभिन्न समन्वय संख्याओं के उदाहरण के लिए चित्र 2 में तलीय ज्यामिति को दिखाया गया हैं, और चित्र 1 में 1डी संरचना 2-समन्वित है तथा तलीय 4-समन्वित और 3डी मे 6-समन्वित को दिखाया गया है।

धातु केंद्र

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चित्रा 3. विभिन्न आयामों के तीन समन्वय बहुलक। इन तीनों को एक ही लिगैंड 4,5-डायहाइड्रॉक्सीबेंजीन-1,3-डिसल्फोनेट (एल) का उपयोग करके बनाया गया था, लेकिन अलग-अलग धातु के पिंजरों का उपयोग किया गया था। सभी धातुएं आवर्त सारणी (क्षारीय मृदा धातु) पर समूह 2 से आती हैं और इस मामले में, विमीयता कटियन आकार और ध्रुवीकरण के साथ बढ़ती है। A. [Ca(L)(H2O)4]•H2O B. [Sr(L)(H2O)4]•H2O C.[Ba(L)(H2O)]•H2O[8] प्रत्येक स्थिति में, धातु को हरे रंग में दर्शाया गया है।

धातु केंद्र, जिन्हें अधिकांश नोड(बिन्दु) या केंद्र भी कहा जाता है, ये धातु केंद्र एक अच्छी तरह से परिभाषित कोणों पर विशिष्ट संख्या के संयोजक से बंधते हैं। तथा एक नोड से जुड़े संयोजको की संख्या को समन्वय संख्या के रूप में भी जाना जाता है, जो कि उनके द्वारा आयोजित कोणों के साथ संरचना के आयाम को निर्धारित करता है। एक धातु केंद्र की समन्वय संख्या और समन्वय ज्यामिति उसके चारों ओर इलेक्ट्रॉन घनत्व के गैर-समान वितरण द्वारा निर्धारित की जाती है, और सामान्य रूप से समन्वय संख्या धनायन आकार के साथ बढ़ जाती है। जो कई प्रारूप मे विशेष रूप से संकरण प्रारूप और आणविक कक्षीय सिद्धांत, या समन्वय ज्यामिति की पूर्वानुमान व्याख्या करने के लिए श्रोडिंगर समीकरण का उपयोग करते हैं, हालांकि इलेक्ट्रॉन घनत्व वितरण पर पर्यावरण के जटिल प्रभाव के कारण यह करना जटिल होता है।[9]

संक्रमण धातु

संक्रमण धातुओं का उपयोग सामान्य रूप से नोड्स के रूप में किया जाता है। तथा आंशिक रूप से भरे हुए डी कक्षाओं या तो परमाणु या आयन में पर्यावरण के आधार पर अलग-अलग संकरण को कर सकते हैं। यह इलेक्ट्रॉनिक संरचना उनमें से कुछ को कई समन्वय ज्यामिति मे विशेष रूप से तांबे और सोने के आयनों को प्रदर्शित करने का कारण बनती है, जो तटस्थ परमाणुओं के रूप में उनके बाहरी आवरण में पूर्ण डी-कक्षक होते हैं।

लैंथेनाइड्स

लैंथेनाइड्स बड़े परमाणु होते हैं जिनकी समन्वय संख्या 7 से 14 के बीच होती है। तथा उनके समन्वय वातावरण का पूर्वानुमान करना जटिल हो सकता है, जिससे उन्हें नोड्स के रूप में उपयोग करना चुनौतीपूर्ण हो जाता है। तथा वे ल्यूमिनेसेंट घटकों को सम्मिलित करने की संभावना को प्रदान करते हैं।

क्षार धातु और क्षारीय मृदा धातु

क्षार धातु और क्षारीय मृदा धातु स्थिर धनायन के रूप में उपस्थित होती हैं। क्षार धातुएं आसानी से स्थिर संयोजी आवरण के साथ धनायन बनाती हैं, जिससे उन्हें लैंथेनाइड्स और संक्रमण धातुओं की तुलना में अलग समन्वय आचरण मिलता है। तथा वे संश्लेषण में उपयोग किए जाने वाले नमक के प्रतिवाद से बहुत प्रभावित होते हैं, जिससे उनको बचना जटिल होता है। चित्रा 3 में दिखाए गए समन्वय बहुलक समूह दो धातु हैं। इस स्थिति में इन संरचनाओं की विमीयता बढ़ जाती है, क्योंकि धातु की त्रिज्या समूह (कैल्शियम से स्ट्रोंटियम से बेरियम तक) में बढ़ जाती है।

लिगैंडस

अधिकांश समन्वय बहुलक में एक लिगैंड परमाणु या परमाणुओं का समूह औपचारिक रूप से धातु के धनायन के लिए इलेक्ट्रॉनों की एक एकल जोड़ी दान करता है। तथा एक लुईस अम्ल और क्षार के संबंध के माध्यम से एक समन्वय परिसर का निर्माण करेगा। तथा समन्वय बहुलक तब बनते हैं, जब एक लिगैंड में कई समन्वय बंध बनाने और कई धातु केंद्रों के बीच एक सेतु के रूप में कार्य करने की क्षमता होती है। लिगेंड जो एक समन्वय बंधन बना सकते हैं, उन्हें मोनोडेंटेट कहा जाता है, लेकिन वे जो बहु-सहसंयोजन बंध बनाते हैं, जिससे समन्वय बहुलक बन सकते हैं, बहुदंतक कहलाते हैं। बहुदंतक लिगेंड विशेष रूप से महत्वपूर्ण होते हैं, क्योंकि ये लिगेंड के माध्यम से होता है जो कई धातु केंद्रों को एक साथ जोड़ता है जिससे एक अनंत सरणी बनती है। बहुदंतक लिगेंड भी एक ही धातु (जिसे प्रतिवादन कहा जाता है) में कई बंधन को बना सकते हैं। तथा मोनोडेंटेट लिगैंड्स को टर्मिनल भी कहा जाता है, क्योंकि वे नेटवर्क को जारी रखने के लिए जगह नहीं देते हैं। समन्वय बहुलक मे अधिकांश पॉली और मोनोडेंटेट, सेतुबंधन, चेलेटिंग तथा टर्मिनल लिगेंड का संयोजन होता है।

रासायनिक संरचना

इलेक्ट्रॉनों की एक अकेली जोड़ी के साथ लगभग किसी भी प्रकार के परमाणु को लिगैंड में शामिल किया जा सकता है। तथा सामान्य रूप से समन्वय बहुलक में पाए जाने वाले लिगैंड्स में होते है। जो पॉलीपिरिडाइन्स, फेनेंथ्रोलाइन्स, हाइड्रॉक्सीक्विनोलिन्स और पॉलीकार्बोक्सिलेट्स सम्मिलित होते हैं। ऑक्सीजन और नाइट्रोजन परमाणु सामान्य रूप से बाध्यकारी साइटों के रूप में पाए जाते हैं, लेकिन अन्य परमाणु, जैसे गंधक [10] और फास्फोरस ,[11][12] देखे गए हैं।

लिगेंड्स और धात्विक धनायन कठोर अम्ल क्षार का HSAB सिद्धान्त प्रवृत का पालन करते हैं। तथा इसका अर्थ यह होता है कि अधिक बड़े ध्रुवीकरण योग्य मृदु धातुएं, बड़े अधिक ध्रुवीकरण योग्य नरम लिगेंड के साथ अधिक सरलता से समन्वय करती है। तथा छोटे और गैर-ध्रुवीकरण योग्य कठोर धातुएं, छोटे कठोर लिगेंड के साथ समन्वय करती है।

संरचनात्मक अभिविन्यास

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1,2-बीआईएस (4-पाइरिडाइल) ईथेन एक लचीला लिगैंड होता है, जो गौचे या विरोधी अनुरूपता में उपस्थित हो सकता है।

लिगेंड लचीले या कठोर हो सकते हैं। तथा एक कठोर लिगैंड वह होता है, जिसे किसी संरचना के अन्दर बंधों के चारों ओर घूमने या पुन: पेश करने की स्वतंत्रता नहीं होती है। लचीले लिगेंड झुक सकते हैं, एवं बंध के चारों ओर घूम सकते हैं,तथा खुद को पुन: पेश भी कर सकते हैं। ये विभिन्न अनुरूपता संरचना में अधिक विविधता को उत्पन्न करते हैं। जो समन्वय बहुलक के उदाहरण हैं, जिनमें एक संरचना के अन्दर एक ही लिगैंड के दो विन्यास भी सम्मिलित होते हैं,[13] जो इसमे एक साथ ही दो अलग-अलग संरचनाएं होती हैं, जहां उनके बीच एकमात्र अंतर लिगैंड अभिविन्यास होता है।

लिगैंड लंबाई

गैर-बहुलक (मोनो- या ओलिगोमेरिक) संरचनाओं की तुलना में एक बहुलक संरचना के निर्माण की संभावना निर्धारित करने में लिगैंड की लंबाई एक महत्वपूर्ण कारक हो सकती है।[14]

अन्य कारक

काउंटर

धातु और लिगैंड की पसंद के अलावा, कई अन्य कारक हैं जो समन्वय बहुलक की संरचना को प्रभावित करते हैं। उदाहरण के लिए, अधिकांश धातु केंद्र धनावेशित आयन होते हैं जो लवण के रूप में मौजूद होते हैं। नमक में काउंटर समग्र संरचना को प्रभावित कर सकता है। उदाहरण के लिए, चांदी के लवण जैसे AgNO3, एजीबीएफ4, एजीसीएलओ4, एजीपीएफ6, AgAsF6 और एजीएसबीएफ6 सभी एक ही लिगैंड के साथ क्रिस्टलीकृत होते हैं, संरचनाएं धातु के समन्वय वातावरण के साथ-साथ संपूर्ण समन्वय बहुलक की आयामीता के संदर्भ में भिन्न होती हैं।[15]


क्रिस्टलीकरण पर्यावरण

इसके अतिरिक्त, क्रिस्टलीकरण वातावरण में भिन्नताएं भी संरचना को बदल सकती हैं। पीएच में परिवर्तन,[16] प्रकाश के संपर्क में, या तापमान में परिवर्तन[17] सभी परिणामी संरचना को बदल सकते हैं। क्रिस्टलीकरण पर्यावरण में परिवर्तन के आधार पर संरचना पर प्रभाव मामले के आधार पर निर्धारित किया जाता है।

अतिथि अणु

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अतिथि अणुओं को जोड़ने और हटाने से समन्वय बहुलक की परिणामी संरचना पर बड़ा प्रभाव पड़ सकता है। कुछ उदाहरण हैं (शीर्ष) एक रैखिक 1D श्रृंखला का ज़िगज़ैग पैटर्न में परिवर्तन, (मध्य) 2D शीट को स्टैक्ड करने के लिए, और (नीचे) 3D क्यूब्स अधिक व्यापक रूप से दूरी पर बन जाते हैं।

समन्वय बहुलक की संरचना में अक्सर छिद्रों या चैनलों के रूप में खाली जगह शामिल होती है। यह खाली स्थान थर्मोडायनामिक रूप से प्रतिकूल है। संरचना को स्थिर करने और पतन को रोकने के लिए, छिद्रों या चैनलों पर अक्सर अतिथि अणुओं का कब्जा होता है। अतिथि अणु आसपास की जाली के साथ बंधन नहीं बनाते हैं, लेकिन कभी-कभी इंटरमॉलिक्युलर बलों, जैसे हाइड्रोजन बॉन्डिंग या पाई स्टैकिंग के माध्यम से बातचीत करते हैं। सबसे अधिक बार, अतिथि अणु वह विलायक होगा जिसमें समन्वय बहुलक को क्रिस्टलीकृत किया गया था, लेकिन वास्तव में कुछ भी हो सकता है (अन्य लवण मौजूद हैं, वायुमंडलीय गैसें जैसे ऑक्सीजन , नाइट्रोजन , कार्बन डाइआक्साइड , आदि) अतिथि अणु की उपस्थिति कभी-कभी हो सकती है। एक छिद्र या चैनल का समर्