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डी-ब्लॉक तत्वों की समन्वय रसायन
समन्वय रसायन ड-ब्लॉक तत्वों की रसायन के संदर्भ में एक महत्वपूर्ण विषय है। यह अध्ययन करता है कि संक्रमण धातु कैसे लिगैंड्स के साथ संयुक्त होते हैं, जो अणु या आयन होते हैं जो धातु को इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी दान कर सकते हैं। समन्वय रसायन का क्षेत्र प्रकृति और प्रौद्योगिकी में कई प्रक्रियाओं के लिए केंद्रीय है, जिनमें उत्प्रेरण, सामग्री विज्ञान, और जैविक रसायन शामिल हैं।
डी-ब्लॉक तत्वों का परिचय
डी-ब्लॉक तत्व, जिन्हें संक्रमण धातु भी कहा जाता है, तत्वों की आवर्त सारणी के मध्य भाग में पाए जाते हैं, जो समूह 3 से 12 तक फैले होते हैं। इन तत्वों की विशेषता होती है कि इनके परमाणु या आयनिक आकार में आंशिक रूप से भरे हुए डी-सबशेल होते हैं। इनकी विशेष विशेषताओं में विभिन्न ऑक्सीकरण अवस्था बनाने की क्षमता, उनके यौगिकों में विभिन्न रंगों की प्रदर्शन, और लिगैंड्स के साथ जटिल आयनों का निर्माण शामिल होता है।
लिगैंड्स: समन्वय साथी
लिगैंड्स ऐसे परमाणु, आयन, या अणु होते हैं जो समन्वय परिसर में केंद्रीय धातु परमाणु या आयन को कम से कम एक जोड़ी इलेक्ट्रॉन दान कर सकते हैं। इन्हें उनके दंतिक्षेत्र के आधार पर वर्गीकृत किया जा सकता है, जो उनके पास दाता साइटों की संख्या बताता है। सामान्यतः, लिगैंड्स को इस प्रकार वर्गीकृत किया जाता है:
- एकदंती लिगैंड्स: इन लिगैंड्स के पास केवल एक दाता साइट होती है। उदाहरण में
NH3(अमोनिया),H2O(जल), औरCl-(क्लोराइड आयन) शामिल हैं। - द्विदंती लिगैंड्स: इन लिगैंड्स के पास दो दाता साइट होती हैं। उदाहरण में
इथिलेंडयामिन (en)औरऑक्सालेट आयन (C2O42-)शामिल हैं। - बहुदंती लिगैंड्स: इन लिगैंड्स के पास दो से अधिक दाता साइट होती हैं। एक उदाहरण है
EDTA4-(इथिलेंडायामिनेटेट्रासेटेट), जो धातु के साथ छह समन्वय साइट्स पर बंध सकता है।
जटिल और समन्वय संख्या
समन्वय यौगिक एक केंद्रीय धातु परमाणु या आयन होते हैं जो लिगैंड्स के समूह से जुड़े होते हैं। किसी यौगिक में धातु की समन्वय संख्या लिगैंड्स के साथ केंद्रीय धातु और लिगैंड्स के बीच जुड़े समन्वय बंधनों की कुल संख्या को संदर्भित करती है। कुछ सामान्य समन्वय संख्याएं शामिल हैं:
- समन्वय संख्या 4: जटिल अक्सर त्रिकोणीय या चतुर्भुज विमानीय ज्यामिति होते हैं। एक चतुर्भुज विमानीय जटिल का उदाहरण है
[PtCl4]2- - समन्वय संख्या 6: समन्वय संख्या छह की सबसे सामान्य ज्यामिति ऑक्टाहेड्रल होती है। इसका एक उदाहरण है
[Co(NH3)6]3+
अन्य समन्वय संख्या भी हो सकती है, लेकिन वे संक्रमण धातु यौगिकों में कम आम होती हैं।
समन्वय यौगिकों में इलेक्ट्रॉनिक विन्यास और बंधन
डी-ब्लॉक तत्वों के विशेष इलेक्ट्रॉनिक विन्यास होते हैं जो डी-कक्षात्रों की भागीदारी के कारण होते हैं, जो उनके रासायनिक व्यवहार और बंधन विशेषताओं पर उल्लेखनीय प्रभाव डालते हैं। इन तत्वों का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास सामान्यतः इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:
[निष्क्रिय गैस] (n-1)dx nsy
जहां x डी-कक्षात्र में इलेक्ट्रॉनों की संख्या को दर्शाता है और y एस-कक्षात्र में इलेक्ट्रॉनों की संख्या को दर्शाता है। समन्वय यौगिक तब निर्मित होते हैं जब धातु आयन लिगैंड्स से इलेक्ट्रॉन जोड़ी को अपनी डी-कक्षात्र में स्वीकार करता है।
क्रिस्टल फील्ड थियोरी (CFT)
क्रिस्टल फील्ड थियोरी (CFT) एक मॉडल है जो संक्रमण धातु जटिलों की इलेक्ट्रॉनिक संरचना का वर्णन करता है। यह धातु आयन और लिगैंड से इलेक्ट्रॉनों के बीच इलेक्ट्रोस्टेटिक अंतःक्रियाओं के प्रभाव पर केंद्रित होता है। लिगैंड की उपस्थिति डी-कक्षात्रों के ऊर्जा स्तरों को प्रभावित करती है, उन्हें विभिन्न ऊर्जा अवस्थाओं में विभाजित करती है।
एक ऑक्टाहेड्रल यौगिक में, पांच डी-कक्षात्रों को दो सेटों में विभाजित किया जाता है: t2g कक्षात्र (कम ऊर्जा) और eg कक्षात्र (उच्च ऊर्जा)। इस विभाजन को इस तरह दिखाया जा सकता है:
E | --- eg | --- t2g |
विभाजन की सीमा कई कारकों पर निर्भर करती है, जिसमें धातु आयन की प्रकृति और शामिल लिगैंड का प्रकार शामिल हैं। मजबूत फील्ड लिगैंड्स, जैसे CN- और CO, डी-कक्षात्रों के बड़े पैमाने पर विभाजन का कारण बनाते हैं, जबकि कमजोर फील्ड लिगैंड्स, जैसे H2O, छोटे विभाजन का कारण बनते हैं।
संक्रमण धातु यौगिकों का रंग
संक्रमण धातु यौगिकों का रंग डी-डी इलेक्ट्रॉनिक पारगमन के कारण होता है, जो तब होता है जब इलेक्ट्रॉनों को विभाजित डी-स्तरों में निम्न ऊर्जा डी-कक्षात्र से उच्च ऊर्जा डी-कक्षात्र में प्रवर्धित किया जाता है। इन कक्षात्रों के बीच ऊर्जा भेद दृश्य प्रकाश की ऊर्जा के समान होती है, जो पारगमन के समय अवशोषित होती है।
उदाहरण के लिए, जटिल [Ti(H2O)6]3+ बैंगनी दिखाई देता है क्योंकि यह पीला प्रकाश अवशोषित करता है, जो रंग पहिये पर बेंगनी के विपरीत है। देखा गया विशिष्ट रंग धातु, इसकी ऑक्सीकरण अवस्था, उपस्थित लिगैंड्स, और क्रिस्टल फील्ड विभाजन पर निर्भर करता है।
समन्वय जटिलों के उदाहरण
1. [Fe(CN)6]4- जटिल
इस जटिल को हेक्सासायनोज़फेररेट(II) आयन के रूप में जाना जाता है। यह एक समन्वय जटिल है जिसमें एक केंद्रीय आयरन (Fe2+) आयन शामिल होता है जो छह सायनाइड लिगैंड्स से घिरा होता है। सायनाइड आयन, मजबूत फील्ड लिगैंड्स होते हैं, जो महत्वपूर्ण क्रिस्टल फील्ड विभाजन का कारण बनते हैं, दी-ऑर्बिटलों के लिए एक निम्न स्पिन विन्यास का परिणाम होता है।
2. [Cu(NH3)4]2+ जटिल
टेट्राअम्मीनतांबा(II) जटिल में, तांबा चार अमोनिया लिगैंड्स से घिरा होता है। यह अपनी विकृत चतुर्भुज विमानीय ज्यामिति को प्रदर्शित करता है जो जन-टेलर प्रभाव के कारण होता है, जो ऐसे d9 जटिलों में सामान्य होता है।
3. [Co(en)3]3+ जटिल
त्रिस(इथिलेंडायामिन)कोबाल्ट(III) जटिल में तीन इथिलेंडायामिन लिगैंड्स होते हैं, जो द्विदंती होते हैं। वे ऑक्टाहेड्रल ज्यामिति में कोबाल्ट आयन के चारों ओर स्थित होते हैं। यह जटिल चिरल होता है और दो एनेंटिओमर्स के रूप में मौजूद हो सकता है।
जैविक महत्व के समन्वय यौगिक
समन्वय यौगिक जैविक प्रणालियों में महत्वपूर्ण भूमिकाएं निभाते हैं। यहां कुछ महत्वपूर्ण उदाहरण दिए गए हैं:
- हीमोग्लोबिन: लाल रक्त कोशिकाओं में ऑक्सीजन को स्थानांतरित करने वाला प्रोटीन एक समन्वय यौगिक होता है जिसमें एक केंद्रीय धातु आयरन होता है। यह ऑक्सीजन अणुओं को बांधता है, जिन्हें फिर शरीर के ऊतकों तक पहुँचाया जाता है।
- विटामिन B12: मनुष्यों के लिए एक आवश्यक पोषक तत्व होता है जिसमें एक कोबाल्ट-केंद्रित समन्वय यौगिक होता है। यह मस्तिष्क के कार्य और डीएनए के उत्पादन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
- क्लोरोफिल: पौधों में पाया जाने वाला हरा रंगद्रव्य जो प्रकाश संश्लेषण के लिए महत्वपूर्ण होता है। इसमें मैग्नीशियम होता है और यह पौधों को सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा को पकड़ने में सहायता करता है।
समन्वय यौगिकों के अनुप्रयोग
उनके जैविक महत्व के अलावा, समन्वय यौगिकों के उद्योग और प्रौद्योगिकी में एक विस्तृत श्रृंखला के अनुप्रयोग होते हैं:
- उत्प्रेरक: रासायनिक उद्योग में कई उत्प्रेरक प्रक्रियाएं समन्वय जटिलों द्वारा संचालित होती हैं। उदाहरण के लिए, जाइस का नमक प्लेटिनम का एक जटिल है जो हाइड्रोजनेशन प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
- कीमोथेरेपी:
सिस्प्लैटिनप्लेटिनम का एक समन्वय यौगिक है जो कैंसर के उपचार में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है क्योंकि यह कैंसर कोशिकाओं में डीएनए प्रतिकृति में हस्तक्षेप करता है। - विश्लेषणात्मक रसायन:
EDTAजैसे समन्वय यौगिक आमतौर पर धातु आयनों की सांद्रता निर्धारित करने के लिए टिटरेशन प्रक्रियाओं में जटिल एजेंट के रूप में उपयोग किए जाते हैं।
निष्कर्ष
डी-ब्लॉक तत्वों की समन्वय रसायन एक उल्लेखनीय क्षेत्र है जो धातु-लिगैंड अंतःक्रियाओं की जटिलताओं और उनके प्राकृतिक दुनिया और मानव प्रौद्योगिकी में विविध प्रभावों पर प्रकाश डालता है। समन्वय जटिलों की बुनियादी बातों की समझ, जैसे कि लिगैंड प्रकार, समन्वय संख्या और इलेक्ट्रॉनिक संरचना, उनके कार्य और अनुप्रयोगों में मूल्यवान अंतर्दृष्टि प्रदान करती है।
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