समन्वय बहुलक: Difference between revisions

[[File:DimensionalityandCoordination.png|thumb|300px|right|चित्र 1. 1- 2- और 3-आयामीता का चित्रण।]]एक समन्वय बहुलक एक [[ अकार्बनिक बहुलक ]] या ऑर्गोमेटेलिक रसायन विज्ञान बहुलक संरचना है जिसमें [[ लाइगैंडों ]] से जुड़े धातु केशन केंद्र होते हैं। अधिक औपचारिक रूप से एक समन्वय बहुलक 1, 2, या 3 आयामों में विस्तारित समन्वय संस्थाओं को दोहराते हुए एक समन्वय यौगिक है।<ref name=Batten13>

समन्वय पॉलिमर कई क्षेत्रों के लिए प्रासंगिक हैं, जिनमें कई संभावित अनुप्रयोग 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 पॉलिमर को उनकी संरचना और संरचना के अनुसार कई तरीकों से वर्गीकृत किया जा सकता है। एक महत्वपूर्ण वर्गीकरण को आयामीता के रूप में जाना जाता है। एक संरचना को एक-, दो- या त्रि-आयामी होने के लिए निर्धारित किया जा सकता है, अंतरिक्ष में दिशाओं की संख्या के आधार पर सरणी फैली हुई है। एक-आयामी संरचना एक सीधी रेखा (एक्स अक्ष के साथ) में फैली हुई है; एक द्वि-आयामी संरचना एक विमान में फैली हुई है (दो दिशाएं, x और y अक्ष); और एक त्रि-आयामी संरचना तीनों दिशाओं (x, y, और z अक्ष) में फैली हुई 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।

[[ अल्फ्रेड वर्नर ]] और उनके समकालीनों के काम ने समन्वय पॉलिमर के अध्ययन की नींव रखी। कई बार सम्मानित सामग्री को अब समन्वय पॉलिमर के रूप में पहचाना जाता है। इनमें साइनाइड कॉम्प्लेक्स [[ हल्का नीला ]] और [[ हॉफमैन क्लैथ्रेट्स ]] शामिल 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>

 

 

=== [[ अंतर-आणविक बल ]] और संबंध ===

धातु-लिगैंड परिसरों को निर्धारित करने वाले बलों में [[ वैन डेर वाल्स फोर्स ]], [[ पीआई-पीआई इंटरैक्शन ]], [[ हाइड्रोजन बंध ]], और धातु और लिगैंड के बीच गठित समन्वय बंधन के अलावा ध्रुवीकृत बॉन्ड द्वारा पाई बॉन्ड का स्थिरीकरण शामिल है। सहसंयोजक बंधों की तुलना में लंबी संतुलन दूरी (बंध लंबाई) के साथ ये अंतर-आणविक बल कमजोर होते हैं। उदाहरण के लिए, [[ बेंजीन ]] के छल्ले के बीच पाई-पाई बातचीत में लगभग 5-10 kJ/mol ऊर्जा होती है और रिंगों के समानांतर चेहरों के बीच इष्टतम दूरी 3.4–3.8 ngstroms होती है।

समन्वय बहुलक की क्रिस्टल संरचना और आयामीता लिंकर की कार्यक्षमता और धातु केंद्र के समन्वय ज्यामिति द्वारा निर्धारित की जाती है। आयामीता आमतौर पर धातु केंद्र द्वारा संचालित होती है जिसमें लिंकर्स पर 16 कार्यात्मक साइटों तक बंधने की क्षमता हो सकती है; हालाँकि यह हमेशा ऐसा नहीं होता है क्योंकि लिंकर द्वारा आयामीता को संचालित किया जा सकता है जब लिंकर धातु केंद्र की तुलना में अधिक धातु केंद्रों से जुड़ता है।<ref>{{Cite journal|last1=Lamming|first1=Glenn|last2=El-Zubir|first2=Osama|last3=Kolokotroni|first3=James|last4=McGurk|first4=Christopher|last5=Waddell|first5=Paul G.|last6=Probert|first6=Michael R.|last7=Houlton|first7=Andrew|date=2016-10-03|title=Ag(I)-N बॉन्ड फॉर्मेशन पर आधारित दो-आयामी फ्रेमवर्क: सिंगल क्रिस्टल से सिंगल मॉलिक्यूलर शीट ट्रांसफॉर्मेशन|journal=Inorganic Chemistry|volume=55|issue=19|pages=9644–9652|doi=10.1021/acs.inorgchem.6b01365|pmid=27631950 |issn=0020-1669|doi-access=free}}</ref> एक समन्वय बहुलक की उच्चतम ज्ञात समन्वय संख्या 14 है,<ref>{{cite journal|title=यूरेनियम के दूसरे क्रिस्टलीय रूप की संरचना (चतुर्थ) टेट्राहाइड्रोबोरेट|journal=Acta Crystallographica Section C|year=1987|volume=43|issue=8|pages=1465–p1467|doi=10.1107/S0108270187091431|authors=Charpin, P.; Nierlich, M.; Vigner, D.; Lance, M.; Baudry, D.}}</ref> हालांकि समन्वय संख्या अक्सर 2 और 10 के बीच होती है।<ref>{{cite journal|title=O- और N-दाताओं के साथ समन्वय बहुलक नेटवर्क: वे क्या हैं, क्यों और कैसे बनते हैं|journal=Coord. Chem. Rev. |year=2006|volume=250|issue=15–16|pages=2127–2157|doi=10.1016/j.ccr.2006.02.013|authors=Robin, A. Y.; Fromm, K. M.}}</ref> चित्र 2 में तलीय ज्यामिति में विभिन्न समन्वय संख्याओं के उदाहरण दिखाए गए हैं। चित्र 1 में 1D संरचना 2-समन्वित है, तलीय 4-समन्वित है, और 3D 6-समन्वित है।

[[File:coordination figure.jpg|thumb|300px|right|चित्रा 3. विभिन्न आयामीता के तीन समन्वय बहुलक। तीनों को एक ही लिगैंड (4,5-डायहाइड्रोक्सीबेंजीन-1,3-डिसल्फ़ोनेट (एल)) का उपयोग करके बनाया गया था, लेकिन अलग-अलग धातु के उद्धरण। सभी धातुएं [[ आवर्त सारणी ]] ([[ क्षारीय पृथ्वी धातु ]]) पर समूह 2 से आती हैं और इस मामले में, धनायन आकार और ध्रुवीकरण के साथ आयामीता बढ़ जाती है। ए [सीए (एल) (एच₂ओ)₄]•ह₂ओ बी [सीनियर (एल) (एच .)₂ओ)4] •एच₂ओ सी। [बीए (एल) (एच .)₂ओह₂O<ref name="alkaline earth">{{cite journal|doi=10.1002/chem.200305102|last=Cote|first=A|author2=Shimizu, G.|year=2003|title=अनुकूलनीय घटकों के संयोजन के माध्यम से समन्वय ठोस: क्षारीय पृथ्वी ऑर्गनोसल्फोनेट नेटवर्क में व्यवस्थित संरचनात्मक भिन्नता|journal=Chem. Eur. J.|volume=9|pages=5361–5370|issue=21|pmid=14613146}}</ref> प्रत्येक मामले में, धातु को हरे रंग में दर्शाया गया है।]]धातु केंद्र, जिन्हें अक्सर नोड्स या हब कहा जाता है, अच्छी तरह से परिभाषित कोणों पर एक विशिष्ट संख्या में लिंकर्स से बंधे होते हैं। एक नोड से जुड़े लिंकर्स की संख्या को [[ समन्वय संख्या ]] के रूप में जाना जाता है, जो उन कोणों के साथ-साथ संरचना की आयामीता 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 में धनायन आकार के साथ वृद्धि होती है। कई मॉडल, विशेष रूप से [[ कक्षीय संकरण ]] मॉडल और [[ आणविक कक्षीय सिद्धांत ]], समन्वय ज्यामिति की भविष्यवाणी और व्याख्या करने के लिए श्रोडिंगर समीकरण का उपयोग करते हैं, हालांकि इलेक्ट्रॉन घनत्व वितरण पर पर्यावरण के जटिल प्रभाव के कारण यह भाग में मुश्किल है।<ref name="Bernstein">{{cite book|last=Bernstein |first=Jeremy|author2=Paul M. Fishbane |author3=Stephen G. Gasiorowicz |title=आधुनिक भौतिकी|publisher=Prentice-Hall|date=April 3, 2000|pages=624|isbn=978-0-13-955311-0}}</ref>

 

 

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

=== [[ लैंथेनाइड्स ]] ===

लैंथेनाइड्स बड़े परमाणु होते हैं जिनकी समन्वय संख्या 7 से 14 तक भिन्न होती है। उनके समन्वय वातावरण की भविष्यवाणी करना मुश्किल हो सकता है, जिससे उन्हें नोड्स के रूप में उपयोग करना चुनौतीपूर्ण हो जाता है। वे ल्यूमिनसेंट घटकों को शामिल करने की संभावना प्रदान करते हैं।

=== क्षार धातु और क्षारीय पृथ्वी धातु ===

क्षार धातुएँ और क्षारीय मृदा धातुएँ स्थिर धनायनों के रूप में मौजूद हैं। क्षार धातुएं स्थिर संयोजकता कोशों के साथ आसानी से धनायन बनाती हैं, जिससे उन्हें लैंथेनाइड्स और संक्रमण धातुओं की तुलना में अलग समन्वय व्यवहार मिलता है। वे संश्लेषण में उपयोग किए जाने वाले नमक के [[ काउंटरियन ]] से अत्यधिक प्रभावित होते हैं, जिससे बचना मुश्किल है। चित्र 3 में दिखाए गए समन्वय बहुलक सभी समूह दो धातु हैं। इस मामले में, इन संरचनाओं की आयामीता बढ़ जाती है क्योंकि धातु की त्रिज्या समूह के नीचे बढ़ती है ([[ कैल्शियम ]] से [[ स्ट्रोंटियम ]] से [[ बेरियम ]] तक)।

== [[ लिगैंड ]]्स ==

अधिकांश समन्वय पॉलिमर 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 पॉलिमर 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 पॉलिमर 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 पॉलिमर में पॉली- और मोनोडेंटेट, ब्रिजिंग, चेलेटिंग और टर्मिनल लिगैंड्स का संयोजन होता है।

इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी के साथ लगभग किसी भी प्रकार के परमाणु को एक लिगैंड में शामिल किया जा सकता है। आमतौर पर समन्वय पॉलिमर 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।

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।

=== स्ट्रक्चरल ओरिएंटेशन ===

[[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 पॉलिमर 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।

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>

 

 

=== 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, एजी�