आयन योजन: Difference between revisions

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{{short description|Chemical reaction between oppositely-charged ions in solution}}
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[[रसायन विज्ञान]] में, [[आयन]] संघ एक [[रासायनिक प्रतिक्रिया]] है जिससे विपरीत विद्युत आवेश के आयन विलयन (रसायन विज्ञान) में एक साथ मिलकर एक अलग रासायनिक इकाई बनाते हैं।<ref name=Davies>{{cite book|last=Davies|first=C. W.|title=आयन संघ| publisher = Butterworths|location=London|year=1962}}</ref><ref>{{cite book |last1=Wright |first1=Margaret Robson |title=जलीय इलेक्ट्रोलाइट समाधानों का परिचय|date=2007 |publisher=Wiley |isbn=978-0-470-84293-5 |chapter=Chapter 10: concepts and theory of non-ideality}}</ref> आयन सहयोगियों को आयनों की संख्या के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है, जो आयन जोड़े, आयन ट्रिपल, आदि के रूप में एक दूसरे के साथ जुड़ते हैं। [[अंतरंग आयन जोड़ी]] को भी संपर्क, [[विलायक]]-साझा या विलायक-पृथक के रूप में बातचीत की प्रकृति के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है। आयन संघ की सीमा निर्धारित करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण कारक विलायक का ढांकता हुआ स्थिरांक है। आयन सहयोगियों को [[ कंपन स्पेक्ट्रोस्कोपी ]] के माध्यम से चित्रित किया गया है, जैसा कि [[नील्स बजरम]] द्वारा पेश किया गया था, और [[डाइलेक्ट्रिक स्पेक्ट्रोस्कोपी]] | डाइइलेक्ट्रिक-लॉस स्पेक्ट्रोस्कोपी।<ref>{{cite|title=Untersuchungen über Ionenassoziation. I. Der Einfluss der Ionenassoziation auf die Aktivität der Ionen bei Mittleren Assoziationsgraden}}</ref><ref>{{Cite journal |last1=Earley |first1=J. D. |last2=Zieleniewska |first2=A. |last3=Ripberger |first3=H. H. |last4=Shin |first4=N. Y. |last5=Lazorski |first5=M. S. |last6=Mast |first6=Z. J. |last7=Sayre |first7=H. J. |last8=McCusker |first8=J. K. |last9=Scholes |first9=G. D. |last10=Knowles |first10=R. R. |last11=Reid |first11=O. G. |date=2022-04-14 |title=आयन-जोड़ी पुनर्गठन फोटोरेडॉक्स उत्प्रेरकों में प्रतिक्रियाशीलता को नियंत्रित करता है|url=https://www.nature.com/articles/s41557-022-00911-6 |journal=Nature Chemistry |volume=14 |issue=7 |language=en |pages=746–753 |doi=10.1038/s41557-022-00911-6| pmid=35422457  |bibcode=2022NatCh..14..746E |s2cid=248152234 |issn=1755-4349}}</ref>
[[रसायन विज्ञान]] में, [[आयन]] संघ एक [[रासायनिक प्रतिक्रिया]] है जिससे तहत विपरीत विद्युत आवेश के आयन एक अलग रासायनिक इकाई बनाने के लिए विलयन(रसायन विज्ञान) में एक साथ आते हैं।<ref name=Davies>{{cite book|last=Davies|first=C. W.|title=आयन संघ| publisher = Butterworths|location=London|year=1962}}</ref><ref>{{cite book |last1=Wright |first1=Margaret Robson |title=जलीय इलेक्ट्रोलाइट समाधानों का परिचय|date=2007 |publisher=Wiley |isbn=978-0-470-84293-5 |chapter=Chapter 10: concepts and theory of non-ideality}}</ref> आयन सहयोगियों को एक दूसरे के साथ जुड़ने वाले आयनों की संख्या के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है, जैसे आयन जोड़े, आयन त्रिक, आदि। आयन युग्मों को अन्योन्यक्रिया की प्रकृति के अनुसार संपर्क, विलायक-साझा या विलायक-पृथक के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। आयन संघ की सीमा निर्धारित करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण कारक विलायक का ढांकता हुआ स्थिरांक है। आयन सहयोगियों को [[ कंपन स्पेक्ट्रोस्कोपी |कंपन संबंधी स्पेक्ट्रमदर्शन के]] माध्यम से चित्रित किया गया है, जैसा कि [[नील्स बजरम|नील्स बजेरम]] द्वारा प्रस्तुत किया गया है, और [[डाइलेक्ट्रिक स्पेक्ट्रोस्कोपी|परावैद्युत -हानि स्पेक्ट्रमदर्शन]]।<ref>{{cite|title=Untersuchungen über Ionenassoziation. I. Der Einfluss der Ionenassoziation auf die Aktivität der Ionen bei Mittleren Assoziationsgraden}}</ref><ref>{{Cite journal |last1=Earley |first1=J. D. |last2=Zieleniewska |first2=A. |last3=Ripberger |first3=H. H. |last4=Shin |first4=N. Y. |last5=Lazorski |first5=M. S. |last6=Mast |first6=Z. J. |last7=Sayre |first7=H. J. |last8=McCusker |first8=J. K. |last9=Scholes |first9=G. D. |last10=Knowles |first10=R. R. |last11=Reid |first11=O. G. |date=2022-04-14 |title=आयन-जोड़ी पुनर्गठन फोटोरेडॉक्स उत्प्रेरकों में प्रतिक्रियाशीलता को नियंत्रित करता है|url=https://www.nature.com/articles/s41557-022-00911-6 |journal=Nature Chemistry |volume=14 |issue=7 |language=en |pages=746–753 |doi=10.1038/s41557-022-00911-6| pmid=35422457  |bibcode=2022NatCh..14..746E |s2cid=248152234 |issn=1755-4349}}</ref>
 
 
== आयन जोड़े का वर्गीकरण ==
== आयन जोड़े का वर्गीकरण ==
{{Gallery
{{Gallery
| title = Schematic representations
| title = योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व
| align = center
| align = केंद्र
| File:solvent separated.png |Fully solvated ion-pair
| File:solvent separated.png |पूरी तरह से घुलनशील आयन-युग्म| File:solvent shared.png| विलायक-साझा आयन-जोड़ी <br>विलायक-पृथक आयन-जोड़ी<br>धनायन बाहरी-क्षेत्र परिसर
| File:solvent shared.png| Solvent-shared ion-pair <br>Solvent-separated ion-pair<br>Cation outer-sphere complex
| File:contact ion pair.png| आयन-जोड़ी से संपर्क करें<br>धनायन आंतरिक-क्षेत्र परिसर
| File:contact ion pair.png| Contact ion-pair<br>Cation inner-sphere complex
}}
}}


आयन जोड़े तब बनते हैं जब एक आयनीकरण पदार्थ के घोल में मौजूद एक धनायन और [[ऋणायन]] एक साथ मिलकर एक असतत रासायनिक प्रजाति बनाते हैं। दो आयनों के [[solation]] की सीमा के आधार पर तीन अलग-अलग प्रकार के आयन जोड़े हैं। उदाहरण के लिए, [[ मैगनीशियम सल्फेट ]] [[समुद्री जल]] में संपर्क और विलायक-साझा आयन-जोड़े दोनों के रूप में मौजूद है।<ref>{{cite book |last1=Burgess |first1=John |title=समाधान में धातु आयन|date=1978 |publisher=Ellis Horwood |location=Chichester |isbn=978-0-85312-027-8 }}Chapter 12, Kinetics and Mechanism: Complex formation"</ref>
आयन युग्म तब बनते हैं जब एक धनायन और [[ऋणायन]],जोए क आयनीकरण पदार्थ के घोल में मौजूद होते हैं, एक साथ मिलकर एक असतत रासायनिक प्रजाति बनाते हैं। दो आयनों [[solation|की घुलनशीलता]] की सीमा के आधार पर तीन अलग-अलग प्रकार के आयन जोड़े हैं। उदाहरण के लिए,[[ मैगनीशियम सल्फेट ]][[समुद्री जल]] में संपर्क और विलायक-साझा आयन-जोड़े दोनों के रूप में मौजूद है।<ref>{{cite book |last1=Burgess |first1=John |title=समाधान में धातु आयन|date=1978 |publisher=Ellis Horwood |location=Chichester |isbn=978-0-85312-027-8 }}Chapter 12, Kinetics and Mechanism: Complex formation"</ref>
:<chem>Mg^2+_{(aq)}{} + SO4^{2-}_{(aq)} <=> MgSO4_{(aq)}</chem>
:<chem>Mg^2+_{(aq)}{} + SO4^{2-}_{(aq)} <=> MgSO4_{(aq)}</chem>
ऊपर दिए गए योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व में, वृत्त गोले का प्रतिनिधित्व करते हैं। आकार मनमानी हैं और आवश्यक रूप से सचित्र के समान नहीं हैं। धनायन लाल रंग का होता है और ऋणायन नीले रंग का होता है। हरा क्षेत्र एक प्राथमिक सॉल्वैंशन शेल में विलायक अणुओं का प्रतिनिधित्व करता है; द्वितीयक विलयन पर ध्यान नहीं दिया जाता है। जब दोनों आयनों में पूर्ण प्राथमिक सॉल्वेशन क्षेत्र होता है, तो आयन जोड़ी को पूरी तरह से सॉल्वेटेड कहा जा सकता है। जब धनायन और ऋणायन के बीच लगभग एक विलायक अणु होता है, तो आयन जोड़ी को विलायक-साझा कहा जा सकता है। अंत में, जब आयन एक दूसरे के संपर्क में होते हैं, तो आयन जोड़ी को संपर्क आयन जोड़ी कहा जाता है। हालांकि, एक संपर्क आयन जोड़ी में भी, आयन अपने अधिकांश सॉल्वैंशन शेल को बनाए रखते हैं। इस [[सॉल्वेशन खोल]] की प्रकृति आमतौर पर किसी निश्चितता के साथ ज्ञात नहीं होती है। जलीय घोल में और अन्य दाता सॉल्वैंट्स में, प्राथमिक सॉल्वेशन शेल में 4 और 9 सॉल्वेंट अणुओं के बीच धातु के टुकड़े घिरे होते हैं,<ref>Burgess, Chapter 5, "Solvation numbers"</ref>
ऊपर दिए गए योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व में, वृत्त गोले का प्रतिनिधित्व करते हैं। आकार मनमाने हैं और जरूरी नहीं कि दिखाए गए अनुसार समान हों। धनायन लाल रंग का होता है और ऋणायन नीले रंग का होता है। हरा क्षेत्र एक प्राथमिक विलायक खोल में विलायक अणुओं का प्रतिनिधित्व करता है; द्वितीयक विलायक संकरण को नजरअंदाज कर दिया जाता है। जब दोनों आयनों में पूर्ण प्राथमिक विलायक संकरण क्षेत्र होता है, तो आयन जोड़ी को पूर्णतः विलायक कहा जा सकता है। जब धनायन और ऋणायन के बीच लगभग एक विलायक अणु होता है, तो आयन युग्म को विलायक-साझा कहा जा सकता है। अंत में, जब आयन एक दूसरे के संपर्क में होते हैं, तो आयन जोड़ी को संपर्क आयन जोड़ी कहा जाता है। यद्यपि, एक संपर्क आयन जोड़ी में भी, आयन अपने अधिकांश विलायक खोल को बनाए रखते हैं। इस [[सॉल्वेशन खोल|विलायक संकरण खोल]] की प्रकृति समान्यता किसी निश्चितता के साथ ज्ञात नहीं होती है। जलीय घोल में और अन्य दाता विलायक में, धातु धनायन प्राथमिक विलायक संकरण खोल में 4 और 9 विलायक अणुओं के बीच धातु के टुकड़े घिरे होते हैं,<ref>Burgess, Chapter 5, "Solvation numbers"</ref>
विलायक-साझा आयन जोड़ी के लिए एक वैकल्पिक नाम बाहरी क्षेत्र परिसर है। [[समन्वय सहसंयोजक बंधन]] | समन्वय रसायन शास्त्र में यह प्रयोग आम है और एक विलायक धातु केशन और एक आयन के बीच एक जटिल को दर्शाता है। इसी तरह, एक संपर्क आयन जोड़ी को एक आंतरिक-क्षेत्र परिसर कहा जा सकता है। तीन प्रकारों के बीच आवश्यक अंतर वह निकटता है जिसके साथ आयन एक दूसरे से संपर्क करते हैं: पूरी तरह से सॉल्वेटेड> सॉल्वेंट-शेयर> कॉन्टैक्ट। पूरी तरह से सॉल्वेटेड और सॉल्वेंट-शेयर्ड आयन जोड़े के साथ बातचीत मुख्य रूप से इलेक्ट्रोस्टैटिक होती है, लेकिन एक संपर्क आयन जोड़ी में कुछ सहसंयोजक चरित्र केशन और आयनों के बीच के बंधन में भी मौजूद होते हैं।
 
विलायक-साझा आयन जोड़ी के लिए एक वैकल्पिक नाम बाहरी क्षेत्र परिसर है। यह उपयोग समन्वय रसायन शास्त्र में यह प्रयोग आम है और एक विलायक धातु धनायन और एक आयन के बीच एक परिसर को दर्शाता है। इसी तरह, एक संपर्क आयन जोड़ी को एक आंतरिक-गोलाकार परिसर कहा जा सकता है। तीन प्रकारों के बीच आवश्यक अंतर वह निकटता है जिसके साथ आयन एक दूसरे से संपर्क करते हैं: पूरी तरह से विलायक> विलायक-साझा > संपर्क। पूरी तरह से विलायक और विलायक-साझा आयन जोड़े के साथ अंतःक्रिया मुख्य रूप से स्थिरविद्युत होती है, लेकिन एक संपर्क आयन जोड़ी में धनायन और आयनों के बीच के बंधन में कुछ सहसंयोजक चरित्र  भी मौजूद होते हैं।


एक आयन त्रिक एक धनायन और दो ऋणायनों से या एक ऋणायन और दो धनायनों से बन सकता है।<ref>{{cite journal|doi=10.1021/ja01304a001|last=Fuoss|first=R. M.|author2=Kraus, C. A.|year=1935|title=इलेक्ट्रोलाइटिक समाधान के गुण। XV। बहुत कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स के थर्मोडायनामिक गुण|journal=J. Am. Chem. Soc.|volume=57|pages=1–4}}</ref> उच्च समुच्चय, जैसे कि [[टेट्रामर]] {{chem2|(AB)4}} बन सकता है।
एक आयन त्रिक एक धनायन और दो ऋणायनों से या एक ऋणायन और दो धनायनों से बन सकता है।<ref>{{cite journal|doi=10.1021/ja01304a001|last=Fuoss|first=R. M.|author2=Kraus, C. A.|year=1935|title=इलेक्ट्रोलाइटिक समाधान के गुण। XV। बहुत कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स के थर्मोडायनामिक गुण|journal=J. Am. Chem. Soc.|volume=57|pages=1–4}}</ref> उच्च समुच्चय, जैसे कि [[टेट्रामर]] {{chem2|(AB)4}} बन सकता है।


टर्नरी आयन एसोसिएट्स में तीन प्रजातियों का जुड़ाव शामिल है।<ref>{{cite journal|last=Alexandrov|first=A.|author2=Kostova, S.|year=1984 |title= पाइरोकैटेचोल और ट्राइफेनिल-टेट्राजोलियम क्लोराइड के साथ नाइओबियम (वी) के टर्नरी आयन-एसोसिएशन कॉम्प्लेक्स की एक्सट्रैक्शन-स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक और रेडियोमेट्रिक जांच|journal=[[Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry]] |volume=83|issue=2|pages=247–255 |doi= 10.1007/BF02037138|s2cid=97372470 }}</ref> एक अन्य प्रकार, जिसे घुसपैठ आयन जोड़ी कहा जाता है, को भी चित्रित किया गया है।<ref>{{cite journal| last=Fletcher| first=R. J.|author2=Gans, P. |author3=Gill, J. B. |author4= Geyer, C. |year=1997|title=Spectrochemistry of solutions. part 29. Intrusion ion pairing: identification of a new form of ion pair in transition metal salt solutions in pyridine through their visible spectra |journal=J. Mol. Liquids|volume=73–74 |pages=99–106|doi=10.1016/S0167-7322(97)00060-3 }}</ref>
टर्नरी आयन सहयोगियों में तीन प्रजातियों का जुड़ाव सम्मलित है।<ref>{{cite journal|last=Alexandrov|first=A.|author2=Kostova, S.|year=1984 |title= पाइरोकैटेचोल और ट्राइफेनिल-टेट्राजोलियम क्लोराइड के साथ नाइओबियम (वी) के टर्नरी आयन-एसोसिएशन कॉम्प्लेक्स की एक्सट्रैक्शन-स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक और रेडियोमेट्रिक जांच|journal=[[Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry]] |volume=83|issue=2|pages=247–255 |doi= 10.1007/BF02037138|s2cid=97372470 }}</ref> एक अन्य प्रकार, जिसे घुसपैठ आयन जोड़ी कहा जाता है, को भी विशेषता बताई गई है।<ref>{{cite journal| last=Fletcher| first=R. J.|author2=Gans, P. |author3=Gill, J. B. |author4= Geyer, C. |year=1997|title=Spectrochemistry of solutions. part 29. Intrusion ion pairing: identification of a new form of ion pair in transition metal salt solutions in pyridine through their visible spectra |journal=J. Mol. Liquids|volume=73–74 |pages=99–106|doi=10.1016/S0167-7322(97)00060-3 }}</ref>
 
 
== सिद्धांत ==
== सिद्धांत ==
[[विद्युत बल]] द्वारा विपरीत आवेश के आयन स्वाभाविक रूप से एक दूसरे की ओर आकर्षित होते हैं।<ref>[[Hans Falkenhagen]], ''Theorie der Elektrolyte'', S. Hirzel Verlag, Leipzig, 1971.</ref><ref>{{cite book |editor=S. Petrucci |title=Ionic Interactions: From Dilute Solution to Fused Salts |series=Physical Chemistry: A Series of Monographs |volume=22 |chapter=III. Foundations of Modern Statistical Theories |pages=424 |publisher=Elsevier |year=2012 |isbn=9780323150927}}</ref> यह कूलम्ब के कानून द्वारा वर्णित है:
[[विद्युत बल]] द्वारा विपरीत आवेश के आयन स्वाभाविक रूप से एक दूसरे की ओर आकर्षित होते हैं।<ref>[[Hans Falkenhagen]], ''Theorie der Elektrolyte'', S. Hirzel Verlag, Leipzig, 1971.</ref><ref>{{cite book |editor=S. Petrucci |title=Ionic Interactions: From Dilute Solution to Fused Salts |series=Physical Chemistry: A Series of Monographs |volume=22 |chapter=III. Foundations of Modern Statistical Theories |pages=424 |publisher=Elsevier |year=2012 |isbn=9780323150927}}</ref> यह कूलम्ब के कानून द्वारा वर्णित है:
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कहाँ {{mvar|R}} गैस स्थिर है और {{mvar|T}} [[केल्विन]]केल्विन#उपयोग परंपराओं में तापमान है। नि: शुल्क ऊर्जा [[ तापीय धारिता ]] टर्म और [[एन्ट्रापी]] टर्म से बना है:
कहाँ {{mvar|R}} गैस स्थिर है और {{mvar|T}} [[केल्विन]]केल्विन#उपयोग परंपराओं में तापमान है। नि: शुल्क ऊर्जा [[ तापीय धारिता ]] टर्म और [[एन्ट्रापी]] टर्म से बना है:
:<math>\Delta G^\ominus = \Delta H^\ominus - T \Delta S^\ominus.</math>
:<math>\Delta G^\ominus = \Delta H^\ominus - T \Delta S^\ominus.</math>
आयनों के सहयोग से एन्थैल्पी शब्द में योगदान देने पर जारी होने वाली कुलम्बिक ऊर्जा, {{tmath|\Delta H^\ominus}}. संपर्क आयन युग्मों के मामले में, [[सहसंयोजक]] अन्योन्यक्रिया ऊर्जा भी एन्थैल्पी में योगदान करती है, जैसा कि धनायन या ऋणायन के विलायक खोल से एक विलायक अणु को विस्थापित करने की ऊर्जा करती है। संबद्ध करने की प्रवृत्ति का एन्ट्रापी शब्द द्वारा विरोध किया जाता है, जो इस तथ्य से उत्पन्न होता है कि असंगठित आयनों वाला विलयन सहयुक्तों वाले विलयन की तुलना में अधिक अव्यवस्थित होता है। एन्ट्रापी शब्द एक ही प्रकार के इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए समान है, सॉल्वैंशन प्रभाव के कारण मामूली अंतर के साथ। इसलिए, एन्थैल्पी शब्द का परिमाण ही किसी दिए गए इलेक्ट्रोलाइट प्रकार के लिए आयन संघ की सीमा को निर्धारित करता है। यह ऊपर दिए गए सामान्य नियमों की व्याख्या करता है।
आयनों के सहयोग से एन्थैल्पी शब्द में योगदान देने पर जारी होने वाली कुलम्बिक ऊर्जा, {{tmath|\Delta H^\ominus}}. संपर्क आयन युग्मों के मामले में, [[सहसंयोजक]] अन्योन्यक्रिया ऊर्जा भी एन्थैल्पी में योगदान करती है, जैसा कि धनायन या ऋणायन के विलायक खोल से एक विलायक अणु को विस्थापित करने की ऊर्जा करती है। संबद्ध करने की प्रवृत्ति का एन्ट्रापी शब्द द्वारा विरोध किया जाता है, जो इस तथ्य से उत्पन्न होता है कि असंगठित आयनों वाला विलयन सहयुक्तों वाले विलयन की तुलना में अधिक अव्यवस्थित होता है। एन्ट्रापी शब्द एक ही प्रकार के इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए समान है, विलायक प्रभाव के कारण मामूली अंतर के साथ। इसलिए, एन्थैल्पी शब्द का परिमाण ही किसी दिए गए इलेक्ट्रोलाइट प्रकार के लिए आयन संघ की सीमा को निर्धारित करता है। यह ऊपर दिए गए सामान्य नियमों की व्याख्या करता है।


== घटना ==
== घटना ==
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बढ़ते तापमान के साथ पानी का परावैद्युतांक 100 डिग्री सेल्सियस पर लगभग 55 और [[क्रांतिक तापमान]] (217.7 डिग्री सेल्सियस) पर लगभग 5 घट जाता है।<ref>{{cite web | last=Clifford | first=A. A. | title=तापमान के साथ पानी के गुणों में परिवर्तन| url=http://www.criticalprocesses.com/Use%20of%20enthalpies%20to%20calculate%20energy%20needed.htm | access-date=2009-05-02 | archive-url=https://web.archive.org/web/20080213152729/http://www.criticalprocesses.com/Use%20of%20enthalpies%20to%20calculate%20energy%20needed.htm | archive-date=2008-02-13 | url-status=dead }}</ref> इस प्रकार सुपरहीट पानी में आयन पेयरिंग अधिक महत्वपूर्ण हो जाएगी।
बढ़ते तापमान के साथ पानी का परावैद्युतांक 100 डिग्री सेल्सियस पर लगभग 55 और [[क्रांतिक तापमान]] (217.7 डिग्री सेल्सियस) पर लगभग 5 घट जाता है।<ref>{{cite web | last=Clifford | first=A. A. | title=तापमान के साथ पानी के गुणों में परिवर्तन| url=http://www.criticalprocesses.com/Use%20of%20enthalpies%20to%20calculate%20energy%20needed.htm | access-date=2009-05-02 | archive-url=https://web.archive.org/web/20080213152729/http://www.criticalprocesses.com/Use%20of%20enthalpies%20to%20calculate%20energy%20needed.htm | archive-date=2008-02-13 | url-status=dead }}</ref> इस प्रकार सुपरहीट पानी में आयन पेयरिंग अधिक महत्वपूर्ण हो जाएगी।


मोटे तौर पर 20–40 की सीमा में डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांक वाले सॉल्वैंट्स व्यापक आयन-जोड़ी गठन दिखाते हैं। उदाहरण के लिए, एसीटोनिट्रिल में ली (एनसीएस) के संपर्क और विलायक-साझा आयन जोड़े दोनों देखे गए हैं।<ref>{{cite journal|last=Gans|first=P.|author2=Gill, J. B. |author3=Longdon, P. J. |year=1989|title=Spectrochemistry of solutions. Part 21. Inner- and outer-sphere complexes of lithium with thiocyanate in acetonitrile solutions |journal =J. Chem. Soc. Faraday Trans. I|volume=85|issue=7|pages=1835–1839|doi=10.1039/F19898501835}}</ref> मेथनॉल में 2:1 इलेक्ट्रोलाइट Mg(NCS)<sub>2</sub> एक संपर्क आयन जोड़ी में आंशिक रूप से अलग हो जाता है, [मिलीग्राम (एनसीएस)]<sup>+</sup> और थियोसाइनेट आयन।<ref>{{cite journal |last=Gans |first=P |author2=Gill, J. B. |author3=Holden, K. M. L.  |year=1994|title=Spectrochemistry of solutions. Part 27. Formation of [Mg(NCS)]<sup>+</sup> in solutions of Mg(NCS)<sub>2</sub> in methanol|journal=J. Chem. Soc., Faraday Trans.|volume=90|pages=2351–2352|doi=10.1039/FT9949002351 |issue=16}}</ref>
मोटे तौर पर 20–40 की सीमा में डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांक वाले विलायक व्यापक आयन-जोड़ी गठन दिखाते हैं। उदाहरण के लिए, एसीटोनिट्रिल में ली (एनसीएस) के संपर्क और विलायक-साझा आयन जोड़े दोनों देखे गए हैं।<ref>{{cite journal|last=Gans|first=P.|author2=Gill, J. B. |author3=Longdon, P. J. |year=1989|title=Spectrochemistry of solutions. Part 21. Inner- and outer-sphere complexes of lithium with thiocyanate in acetonitrile solutions |journal =J. Chem. Soc. Faraday Trans. I|volume=85|issue=7|pages=1835–1839|doi=10.1039/F19898501835}}</ref> मेथनॉल में 2:1 इलेक्ट्रोलाइट Mg(NCS)<sub>2</sub> एक संपर्क आयन जोड़ी में आंशिक रूप से अलग हो जाता है, [मिलीग्राम (एनसीएस)]<sup>+</sup> और थियोसाइनेट आयन।<ref>{{cite journal |last=Gans |first=P |author2=Gill, J. B. |author3=Holden, K. M. L.  |year=1994|title=Spectrochemistry of solutions. Part 27. Formation of [Mg(NCS)]<sup>+</sup> in solutions of Mg(NCS)<sub>2</sub> in methanol|journal=J. Chem. Soc., Faraday Trans.|volume=90|pages=2351–2352|doi=10.1039/FT9949002351 |issue=16}}</ref>
तरल अमोनिया का ढांकता हुआ स्थिरांक 26 से उसके हिमांक बिंदु (-80 °C) से घटकर 20 °C (दबाव में) पर 17 हो जाता है। कई सरल 1:1 इलेक्ट्रोलाइट्स परिवेश के तापमान पर संपर्क आयन जोड़े बनाते हैं। तापमान घटने के साथ आयन युग्मन की सीमा घट जाती है। लिथियम लवण के साथ यह दिखाने के सबूत हैं कि तरल-अमोनिया समाधान में आंतरिक-गोले और बाहरी-गोले दोनों परिसर मौजूद हैं।<ref name=JBG>{{cite journal|last=Gill|first=J. B.|year=1981|title=Solute-solute interactions in liquid ammonia solutions: a vibrational spectroscopic view|journal=Pure Appl. Chem.|volume=53|issue=7|pages=1365–1381|doi=10.1351/pac198153071365|s2cid=55513823 | url=http://media.iupac.org/publications/pac/1981/pdf/5307x1365}}</ref>
तरल अमोनिया का ढांकता हुआ स्थिरांक 26 से उसके हिमांक बिंदु (-80 °C) से घटकर 20 °C (दबाव में) पर 17 हो जाता है। कई सरल 1:1 इलेक्ट्रोलाइट्स परिवेश के तापमान पर संपर्क आयन जोड़े बनाते हैं। तापमान घटने के साथ आयन युग्मन की सीमा घट जाती है। लिथियम लवण के साथ यह दिखाने के सबूत हैं कि तरल-अमोनिया समाधान में आंतरिक-गोले और बाहरी-गोले दोनों परिसर मौजूद हैं।<ref name=JBG>{{cite journal|last=Gill|first=J. B.|year=1981|title=Solute-solute interactions in liquid ammonia solutions: a vibrational spectroscopic view|journal=Pure Appl. Chem.|volume=53|issue=7|pages=1365–1381|doi=10.1351/pac198153071365|s2cid=55513823 | url=http://media.iupac.org/publications/pac/1981/pdf/5307x1365}}</ref>
10 या उससे कम डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांक वाले सॉल्वैंट्स में से, [[टेट्राहाइड्रोफ्यूरान]] (THF) इस संदर्भ में विशेष रूप से प्रासंगिक है, क्योंकि यह आयन संघटन के अध्ययन को संभव बनाने के लिए साधारण इलेक्ट्रोलाइट्स में पर्याप्त विलेयता के परिणाम के साथ दृढ़ता से आयनों को घोलता है। इस विलायक आयन संघ में अपवाद के बजाय नियम है। दरअसल, टेट्रामर्स जैसे उच्च सहयोगी अक्सर बनते हैं।<ref>{{cite journal|last=Goralski|first=P.|author2=Chabanel, M.|year=1987|title=एप्रोटिक सॉल्वैंट्स में आयनिक संघ का कंपन अध्ययन। 11. लिथियम हलाइड्स और लिथियम थायोसाइनेट के बीच मिश्रित समुच्चय का गठन और संरचना|journal=Inorg. Chem.|volume=26|issue=13|pages=2169–2171|doi=10.1021/ic00260a032 }}</ref> THF समाधानों में ट्रिपल केशन और ट्रिपल आयनों की विशेषता भी बताई गई है।<ref>{{cite journal|last=Bacelon|first=P. |author2=Corset, J. |author3=de Loze , C.|year=2004|title=क्षारीय सल्फोसायनाइड्स के समाधान में ट्रिपल आयन गठन|journal=J. Solution Chem.|pages=129–139|doi=10.1007/BF00644484|volume=9|issue=2 |s2cid=93697320 }} (sulfocyanides = thiocyanates).</ref>
10 या उससे कम डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांक वाले विलायक में से, [[टेट्राहाइड्रोफ्यूरान]] (THF) इस संदर्भ में विशेष रूप से प्रासंगिक है, क्योंकि यह आयन संघटन के अध्ययन को संभव बनाने के लिए साधारण इलेक्ट्रोलाइट्स में पर्याप्त विलेयता के परिणाम के साथ दृढ़ता से आयनों को घोलता है। इस विलायक आयन संघ में अपवाद के बजाय नियम है। दरअसल, टेट्रामर्स जैसे उच्च सहयोगी अक्सर बनते हैं।<ref>{{cite journal|last=Goralski|first=P.|author2=Chabanel, M.|year=1987|title=एप्रोटिक सॉल्वैंट्स में आयनिक संघ का कंपन अध्ययन। 11. लिथियम हलाइड्स और लिथियम थायोसाइनेट के बीच मिश्रित समुच्चय का गठन और संरचना|journal=Inorg. Chem.|volume=26|issue=13|pages=2169–2171|doi=10.1021/ic00260a032 }}</ref> THF समाधानों में ट्रिपल धनायन और ट्रिपल आयनों की विशेषता भी बताई गई है।<ref>{{cite journal|last=Bacelon|first=P. |author2=Corset, J. |author3=de Loze , C.|year=2004|title=क्षारीय सल्फोसायनाइड्स के समाधान में ट्रिपल आयन गठन|journal=J. Solution Chem.|pages=129–139|doi=10.1007/BF00644484|volume=9|issue=2 |s2cid=93697320 }} (sulfocyanides = thiocyanates).</ref>
[[चरण-स्थानांतरण कटैलिसीस]] में आयन संघ एक महत्वपूर्ण कारक है, क्योंकि एक प्रजाति जैसे आर<sub>4</sub>P<sup>+</sup>सीएल<sup>−</sup> औपचारिक रूप से तटस्थ है और इसलिए कम ढांकता हुआ स्थिरांक के गैर-ध्रुवीय विलायक में आसानी से घुल सकता है। इस मामले में यह भी मदद करता है कि कटियन की सतह [[ जल विरोधी ]] है।
[[चरण-स्थानांतरण कटैलिसीस]] में आयन संघ एक महत्वपूर्ण कारक है, क्योंकि एक प्रजाति जैसे आर<sub>4</sub>P<sup>+</sup>सीएल<sup>−</sup> औपचारिक रूप से तटस्थ है और इसलिए कम ढांकता हुआ स्थिरांक के गैर-ध्रुवीय विलायक में आसानी से घुल सकता है। इस मामले में यह भी मदद करता है कि कटियन की सतह [[ जल विरोधी ]] है।


एसएन1|एस में<sub>N</sub>1 प्रतिक्रिया [[कार्बोकेशन]] इंटरमीडिएट एक आयन जोड़ी को आयनों के साथ बना सकता है, विशेष रूप से कम ढांकता हुआ स्थिरांक के सॉल्वैंट्स में, जैसे डायथाइल ईथर।<ref>{{cite journal| last=Winstein| first=S.|author2=Clippinger, E. |author3=Fainberg, A. H. |author4=Heck, R. |author5= Robinson G. C. | year=1956| title=सॉल्वोलिसिस और संबंधित प्रतिक्रियाओं में नमक प्रभाव और आयन जोड़े। III.1 एसिटोलिसिस के दौरान आम आयन दर अवसाद और आयनों का आदान-प्रदान| volume=78|issue=2|pages=328–335| doi=10.1021/ja01583a022| journal=Journal of the American Chemical Society}}</ref> यह प्रतिक्रिया के गतिज मापदंडों और प्रतिक्रिया उत्पादों के [[त्रिविम]] दोनों को प्रभावित कर सकता है।
एसएन1|एस में<sub>N</sub>1 प्रतिक्रिया [[कार्बोकेशन]] इंटरमीडिएट एक आयन जोड़ी को आयनों के साथ बना सकता है, विशेष रूप से कम ढांकता हुआ स्थिरांक के विलायक में, जैसे डायथाइल ईथर।<ref>{{cite journal| last=Winstein| first=S.|author2=Clippinger, E. |author3=Fainberg, A. H. |author4=Heck, R. |author5= Robinson G. C. | year=1956| title=सॉल्वोलिसिस और संबंधित प्रतिक्रियाओं में नमक प्रभाव और आयन जोड़े। III.1 एसिटोलिसिस के दौरान आम आयन दर अवसाद और आयनों का आदान-प्रदान| volume=78|issue=2|pages=328–335| doi=10.1021/ja01583a022| journal=Journal of the American Chemical Society}}</ref> यह प्रतिक्रिया के गतिज मापदंडों और प्रतिक्रिया उत्पादों के [[त्रिविम]] दोनों को प्रभावित कर सकता है।


== प्रायोगिक लक्षण वर्णन ==
== प्रायोगिक लक्षण वर्णन ==
कंपन स्पेक्ट्रोस्कोपी आयन सहयोगियों को चिह्नित करने के लिए सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला साधन प्रदान करता है। [[ अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी ]] और [[रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी]] दोनों का उपयोग किया गया है। [[साइनाइड]], [[सायनेट]] और [[ थियोसाइनाइड ]] जैसे सीएन समूह वाले आयनों की कंपन आवृत्ति 2000 सेमी से थोड़ी अधिक होती है<sup>−1</sup>, जिसे आसानी से देखा जा सकता है, क्योंकि इस क्षेत्र में अधिकांश सॉल्वैंट्स ([[ Nitrile ]] के अलावा) के स्पेक्ट्रा कमजोर हैं। आयन जोड़े और अन्य सहयोगियों के गठन पर आयन कंपन आवृत्ति स्थानांतरित हो जाती है, और बदलाव की सीमा प्रजातियों की प्रकृति के बारे में जानकारी देती है। अन्य [[वैलेंस (रसायन विज्ञान)]] आयनों का अध्ययन किया गया है जिनमें [[नाइट्रेट]], [[ नाइट्राट ]] और [[अब्द]] शामिल हैं। मोनोएटोमिक आयनों के आयन जोड़े, जैसे [[ halide ]] आयन, इस तकनीक द्वारा अध्ययन नहीं किए जा सकते हैं। मानक [[एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी]] बहुत उपयोगी नहीं है, क्योंकि संघ/पृथक्करण प्रतिक्रियाएं एनएमआर समय के पैमाने पर तेजी से होती हैं, जो कटियन और/या आयनों के समय-औसत संकेत देती हैं। हालांकि, प्रसार आदेशित स्पेक्ट्रोस्कोपी (DOSY), जिसके साथ नमूना ट्यूब कताई नहीं कर रहा है, का उपयोग किया जा सकता है क्योंकि आयन जोड़े अपने बड़े आकार के कारण एकल आयनों की तुलना में अधिक धीरे-धीरे फैलते हैं।<ref>{{cite journal |last1=Pregosin |first1=Paul S. |title=Applications of NMR diffusion methods with emphasis on ion pairing in inorganic chemistry: a mini-review: Applications of NMR diffusion methods |journal=Magnetic Resonance in Chemistry |date=May 2017 |volume=55 |issue=5 |pages=405–413 |doi=10.1002/mrc.4394|pmid=26888228 |s2cid=3739280 }}</ref>
कंपन स्पेक्ट्रमदर्शन आयन सहयोगियों को चिह्नित करने के लिए सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला साधन प्रदान करता है। [[ अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी | अवरक्त स्पेक्ट्रमदर्शन]] और [[रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी|रमन स्पेक्ट्रमदर्शन]] दोनों का उपयोग किया गया है। [[साइनाइड]], [[सायनेट]] और [[ थियोसाइनाइड ]] जैसे सीएन समूह वाले आयनों की कंपन आवृत्ति 2000 सेमी से थोड़ी अधिक होती है<sup>−1</sup>, जिसे आसानी से देखा जा सकता है, क्योंकि इस क्षेत्र में अधिकांश विलायक ([[ Nitrile ]] के अलावा) के स्पेक्ट्रा कमजोर हैं। आयन जोड़े और अन्य सहयोगियों के गठन पर आयन कंपन आवृत्ति स्थानांतरित हो जाती है, और बदलाव की सीमा प्रजातियों की प्रकृति के बारे में जानकारी देती है। अन्य [[वैलेंस (रसायन विज्ञान)]] आयनों का अध्ययन किया गया है जिनमें [[नाइट्रेट]], [[ नाइट्राट ]] और [[अब्द]] सम्मलित हैं। मोनोएटोमिक आयनों के आयन जोड़े, जैसे [[ halide ]] आयन, इस तकनीक द्वारा अध्ययन नहीं किए जा सकते हैं। मानक [[एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी|एनएमआर स्पेक्ट्रमदर्शन]] बहुत उपयोगी नहीं है, क्योंकि संघ/पृथक्करण प्रतिक्रियाएं एनएमआर समय के पैमाने पर तेजी से होती हैं, जो कटियन और/या आयनों के समय-औसत संकेत देती हैं। यद्यपि, प्रसार आदेशित स्पेक्ट्रमदर्शन (DOSY), जिसके साथ नमूना ट्यूब कताई नहीं कर रहा है, का उपयोग किया जा सकता है क्योंकि आयन जोड़े अपने बड़े आकार के कारण एकल आयनों की तुलना में अधिक धीरे-धीरे फैलते हैं।<ref>{{cite journal |last1=Pregosin |first1=Paul S. |title=Applications of NMR diffusion methods with emphasis on ion pairing in inorganic chemistry: a mini-review: Applications of NMR diffusion methods |journal=Magnetic Resonance in Chemistry |date=May 2017 |volume=55 |issue=5 |pages=405–413 |doi=10.1002/mrc.4394|pmid=26888228 |s2cid=3739280 }}</ref>
LiCN, Be(CN) के विलायक-साझा आयन युग्मों के लिए कंपन आवृत्ति की लगभग समान पारी देखी गई है।<sub>2</sub> और अल (सीएन)<sub>3</sub> तरल अमोनिया में। इस प्रकार के आयन युग्मन की सीमा जैसे-जैसे धनायन का आकार बढ़ता है, घटता जाता है। इस प्रकार, विलायक-साझा आयन जोड़े मुक्त विलायक आयनों के संबंध में कंपन आवृत्ति की एक छोटी सी बदलाव की विशेषता है, और बदलाव का मूल्य धनायन की प्रकृति पर दृढ़ता से निर्भर नहीं है। संपर्क आयन जोड़े के लिए बदलाव, इसके विपरीत, धनायन की प्रकृति पर दृढ़ता से निर्भर करता है और वर्गाकार त्रिज्या के आवेशों के अनुपात के साथ रैखिक रूप से घटता है:<ref name=JBG/>: सी.एस<sup>+</sup> > आरबी<sup>+</sup> > के<sup>+</sup> > वह<sup>+</sup> > ली<sup>+</sup>;
LiCN, Be(CN) के विलायक-साझा आयन युग्मों के लिए कंपन आवृत्ति की लगभग समान पारी देखी गई है।<sub>2</sub> और अल (सीएन)<sub>3</sub> तरल अमोनिया में। इस प्रकार के आयन युग्मन की सीमा जैसे-जैसे धनायन का आकार बढ़ता है, घटता जाता है। इस प्रकार, विलायक-साझा आयन जोड़े मुक्त विलायक आयनों के संबंध में कंपन आवृत्ति की एक छोटी सी बदलाव की विशेषता है, और बदलाव का मूल्य धनायन की प्रकृति पर दृढ़ता से निर्भर नहीं है। संपर्क आयन जोड़े के लिए बदलाव, इसके विपरीत, धनायन की प्रकृति पर दृढ़ता से निर्भर करता है और वर्गाकार त्रिज्या के आवेशों के अनुपात के साथ रैखिक रूप से घटता है:<ref name=JBG/>: सी.एस<sup>+</sup> > आरबी<sup>+</sup> > के<sup>+</sup> > वह<sup>+</sup> > ली<sup>+</sup>;
: हुह<sup>2+</sup> > सीनियर<sup>2+</sup> > सीए<sup>2+</sup>.
: हुह<sup>2+</sup> > सीनियर<sup>2+</sup> > सीए<sup>2+</sup>.


आयन जोड़ी और मुक्त आयन के कारण बैंड की सापेक्ष तीव्रता से संपर्क आयन युग्मन की सीमा का अनुमान लगाया जा सकता है। यह बड़े धनायनों के साथ बड़ा होता है।<ref name=JBG/>यह अपेक्षित प्रवृत्ति के विपरीत है यदि कूलम्बिक ऊर्जा निर्धारण कारक थे। इसके बजाय, एक संपर्क आयन जोड़ी का गठन धनायन के [[जलीय घोल में धातु आयन]]ों से एक विलायक अणु को विस्थापित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा पर अधिक निर्भर करता है। यह ऊर्जा धनायन के आकार के साथ घटती जाती है, जिससे बड़े धनायनों के साथ आयन युग्मन अधिक मात्रा में होता है। अन्य सॉल्वैंट्स में प्रवृत्ति भिन्न हो सकती है।<ref name=JBG/>
आयन जोड़ी और मुक्त आयन के कारण बैंड की सापेक्ष तीव्रता से संपर्क आयन युग्मन की सीमा का अनुमान लगाया जा सकता है। यह बड़े धनायनों के साथ बड़ा होता है।<ref name=JBG/>यह अपेक्षित प्रवृत्ति के विपरीत है यदि कूलम्बिक ऊर्जा निर्धारण कारक थे। इसके बजाय, एक संपर्क आयन जोड़ी का गठन धनायन के [[जलीय घोल में धातु आयन]]ों से एक विलायक अणु को विस्थापित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा पर अधिक निर्भर करता है। यह ऊर्जा धनायन के आकार के साथ घटती जाती है, जिससे बड़े धनायनों के साथ आयन युग्मन अधिक मात्रा में होता है। अन्य विलायक में प्रवृत्ति भिन्न हो सकती है।<ref name=JBG/>
  उच्च आयन समुच्चय, कभी-कभी ट्रिपल एम<sup>+</sup>एक्स<sup>−</sup>एम<sup>+</sup>, कभी-कभी आयन युग्मों के मंदक (M<sup>+</sup>एक्स<sup>−</sup>)<sub>2</sub>, या Na के कुछ तरल-अमोनिया समाधानों के रमन स्पेक्ट्रा में बड़ी प्रजातियों की पहचान की जा सकती है<sup>+</sup> बैंड की उपस्थिति से लवण जिन्हें संपर्क- या विलायक-साझा आयन जोड़े के लिए जिम्मेदार नहीं ठहराया जा सकता है।<ref name=JBG/>
  उच्च आयन समुच्चय, कभी-कभी ट्रिपल एम<sup>+</sup>एक्स<sup>−</sup>एम<sup>+</sup>, कभी-कभी आयन युग्मों के मंदक (M<sup>+</sup>एक्स<sup>−</sup>)<sub>2</sub>, या Na के कुछ तरल-अमोनिया समाधानों के रमन स्पेक्ट्रा में बड़ी प्रजातियों की पहचान की जा सकती है<sup>+</sup> बैंड की उपस्थिति से लवण जिन्हें संपर्क- या विलायक-साझा आयन जोड़े के लिए जिम्मेदार नहीं ठहराया जा सकता है।<ref name=JBG/>


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*[[आयन इंटरेक्शन क्रोमैटोग्राफी]]
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* साल्ट ब्रिज (प्रोटीन और सुपरमॉलेक्यूलर)
* साल्ट ब्रिज (प्रोटीन और सुपरमॉलेक्यूलर)
* [[गैर सहसंयोजक बातचीत]]
* [[गैर सहसंयोजक बातचीत|गैर सहसंयोजक अंतःक्रिया]]
* [[रेडियल वितरण समारोह]]
* [[रेडियल वितरण समारोह]]


Revision as of 13:13, 16 July 2023

रसायन विज्ञान में, आयन संघ एक रासायनिक प्रतिक्रिया है जिससे तहत विपरीत विद्युत आवेश के आयन एक अलग रासायनिक इकाई बनाने के लिए विलयन(रसायन विज्ञान) में एक साथ आते हैं।[1][2] आयन सहयोगियों को एक दूसरे के साथ जुड़ने वाले आयनों की संख्या के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है, जैसे आयन जोड़े, आयन त्रिक, आदि। आयन युग्मों को अन्योन्यक्रिया की प्रकृति के अनुसार संपर्क, विलायक-साझा या विलायक-पृथक के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। आयन संघ की सीमा निर्धारित करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण कारक विलायक का ढांकता हुआ स्थिरांक है। आयन सहयोगियों को कंपन संबंधी स्पेक्ट्रमदर्शन के माध्यम से चित्रित किया गया है, जैसा कि नील्स बजेरम द्वारा प्रस्तुत किया गया है, और परावैद्युत -हानि स्पेक्ट्रमदर्शन।[3][4]

आयन जोड़े का वर्गीकरण

योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व
  • Solvent separated.png

    पूरी तरह से घुलनशील आयन-युग्म

  • Solvent shared.png

    विलायक-साझा आयन-जोड़ी
    विलायक-पृथक आयन-जोड़ी
    धनायन बाहरी-क्षेत्र परिसर

  • Contact ion pair.png

    आयन-जोड़ी से संपर्क करें
    धनायन आंतरिक-क्षेत्र परिसर

आयन युग्म तब बनते हैं जब एक धनायन और ऋणायन,जोए क आयनीकरण पदार्थ के घोल में मौजूद होते हैं, एक साथ मिलकर एक असतत रासायनिक प्रजाति बनाते हैं। दो आयनों की घुलनशीलता की सीमा के आधार पर तीन अलग-अलग प्रकार के आयन जोड़े हैं। उदाहरण के लिए,मैगनीशियम सल्फेट समुद्री जल में संपर्क और विलायक-साझा आयन-जोड़े दोनों के रूप में मौजूद है।[5]