रासायनिक द्विध्रुव आघूर्ण क्या है?

जब अणु में परमाणु अपने इलेक्ट्रॉनों को असमान रूप से साझा करते हैं, तो वे एक द्विध्रुव क्षण कहते हैं । यह घटना तब होती है जब एक परमाणु दूसरे की तुलना में अधिक विद्युतीय होता है, जिसके कारण परमाणु इलेक्ट्रॉनों की साझा जोड़ी से अधिक मजबूती से आकर्षित होता है, या जब एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की एक अकेली जोड़ी होती है और वैद्युतीयऋणात्मकता में अंतर एक ही दिशा में होता है।

सबसे आम उदाहरणों में से एक पानी का अणु है, जो एक ऑक्सीजन और दो हाइड्रोजन परमाणु से बना है। वैद्युतीयऋणात्मकता और एकाकी इलेक्ट्रॉनों में अंतर ऑक्सीजन को एक आंशिक ऋणात्मक आवेश और प्रत्येक हाइड्रोजन को एक आंशिक धनात्मक आवेश देता है।

बंधन द्विध्रुवीय क्षण

बंध द्विध्रुव आघूर्ण , या रासायनिक द्विध्रुव आघूर्ण , द्विपरमाणुक अणु में एकल आबंध के बीच द्विध्रुव आघूर्ण होता है, जबकि बहुपरमाणुक अणु में कुल द्विध्रुव आघूर्ण सभी बंध द्विध्रुवों का सदिश योग होता है। इस प्रकार, बहुपरमाणुक अणुओं में बंध द्विध्रुव आघूर्ण कुल द्विध्रुव आघूर्ण से भिन्न होता है। इस प्रकार, कुल आणविक द्विध्रुव आघूर्ण परमाणु आकार में अंतर, कक्षकों के संकरण और एकाकी युग्म इलेक्ट्रॉनों की दिशा जैसे कारकों पर निर्भर करता है। द्विध्रुव आघूर्ण तब भी कम हो सकता है जब दो विपरीत द्विध्रुव बंध रद्द हो जाते हैं।

रसायन विज्ञान में, द्विध्रुव आघूर्ण का निरूपण तीर चिह्न (->) द्वारा थोड़ा अलग तरीके से दिया जाता है। कहा जा रहा है कि, द्विध्रुव आघूर्ण को एक तरफ एक क्रॉस (+) के साथ एक तीर द्वारा दर्शाया गया है। तीर का भाग ऋणात्मक चिह्न को दर्शाता है, जबकि क्रॉस (+) पक्ष धनात्मक चिह्न को दर्शाता है। यहाँ, तीर अणु में इलेक्ट्रॉन घनत्व में बदलाव को इंगित करता है।

द्विध्रुवीय क्षण सूत्र

द्विध्रुव आघूर्ण की परिभाषा अणु के इलेक्ट्रॉनिक आवेश के परिमाण और एक अणु के परमाणुओं के बीच की आंतरिक दूरी के गुणनफल के रूप में दी जा सकती है और इसे निम्नलिखित समीकरण द्वारा दिया जाता है:

द्विध्रुव आघूर्ण (μ) = आवेश (Q) x पृथक्करण दूरी (d)। अर्थात वह (μ) = (Q) x (d)

जहां (μ) बंध द्विध्रुव आघूर्ण है, Q आंशिक आवेशों δ ⁺ और δ ^{– का परिमाण है, और δ +} और δ ^– के बीच की दूरी है ।

दूसरी ओर, द्विध्रुव आघूर्ण को डेबी इकाइयों में मापा जाता है , जिसे डी द्वारा प्रदर्शित किया जाता है। जहां 1 डी = 3.33564 x 10 ^-30 सी x मी। यहाँ C = कूलम्ब और m = मीटर है।

द्विध्रुवीय क्षण की गणना करने का उदाहरण

इस उदाहरण के लिए, हम पानी के अणु का उपयोग करेंगे, जिसका उपयोग द्विध्रुव क्षण की दिशा और परिमाण निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। ऑक्सीजन और हाइड्रोजन की इलेक्ट्रोनगेटिविटी के आधार पर, प्रत्येक हाइड्रोजन-ऑक्सीजन बांड के लिए अंतर 1.2e है। इसलिए, चूंकि ऑक्सीजन सबसे अधिक विद्युत ऋणात्मक परमाणु है, इसमें साझा इलेक्ट्रॉनों के लिए अधिक आकर्षण होता है; इसमें इलेक्ट्रॉनों के दो एकाकी युग्म भी होते हैं। इसलिए, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि द्विध्रुवीय क्षण दो हाइड्रोजन परमाणुओं और ऑक्सीजन परमाणु के बीच होता है।

उपरोक्त समीकरण का उपयोग करते हुए, ऑक्सीजन और हाइड्रोजन परमाणुओं के बीच की दूरी को उनके बीच के आवेश के अंतर से गुणा करके और फिर शुद्ध द्विध्रुवीय क्षण की दिशा में इंगित करने वाले प्रत्येक के घटकों को ज्ञात करके द्विध्रुवीय क्षण की गणना 1.84 D की जाती है। (अणु का कोण 104.5˚ है)।

OH बंध का बंधन आघूर्ण 1.5 D है, इसलिए शुद्ध द्विध्रुव आघूर्ण है:

(μ)= 2(1.5) cos (104.5˚/2) = 1.84D

द्विध्रुवीय क्षण का उपयोग

1. बांड की ध्रुवीय प्रकृति का पता लगाना। जैसे-जैसे द्विध्रुव आघूर्ण का परिमाण बढ़ता है, वैसे-वैसे आबंध की ध्रुवीय प्रकृति भी बढ़ती है। शून्य द्विध्रुव आघूर्ण वाले अणु अध्रुवीय होते हैं, जबकि शून्य द्विध्रुव आघूर्ण वाले अणु ध्रुवीय माने जाते हैं।
2. अणुओं की संरचना (आकृति) ज्ञात करना। द्विध्रुव आघूर्ण के विशिष्ट मान वाले अणुओं में घुमावदार या कोणीय आकार होगा और सममित संरचना नहीं होगी, जबकि शून्य द्विध्रुव आघूर्ण वाले अणुओं का सममित आकार होगा। 
3. बांड के आयनिक चरित्र का प्रतिशत निर्धारित करने के लिए। यह प्रतिशत दो परमाणुओं के बीच साझा किए गए इलेक्ट्रॉनों की मात्रा है, जहां इलेक्ट्रॉनों की सीमित साझेदारी आयनिक वर्ण के उच्च प्रतिशत से मेल खाती है। एक बंधन के आयनिक चरित्र का प्रतिशत निर्धारित करने के लिए, परमाणुओं की इलेक्ट्रोनगेटिविटी का उपयोग उनके बीच इलेक्ट्रॉनों के वितरण की भविष्यवाणी करने के लिए किया जाता है।
4. अणुओं की सममिति ज्ञात करना। दो या दो से अधिक ध्रुवीय बंध वाले अणु सममित नहीं होते हैं और एक निश्चित द्विध्रुव आघूर्ण रखते हैं। उदाहरण: एच ₂ ओ = 1.84 डी और सीएच ₃ सीआई (मिथाइल क्लोराइड) = 1.86 डी। यदि अणु में समान परमाणु शून्य के परिणामी द्विध्रुवीय क्षण के साथ केंद्रीय परमाणु से जुड़े होते हैं, तो ऐसे अणुओं में सममित संरचनाएं होंगी। उदाहरण: सीओ ₂ (कार्बन डाइऑक्साइड) और सीएच ₄ (मीथेन)।
5. सीआईएस और ट्रांस आइसोमर्स के बीच अंतर करना। सामान्य तौर पर, उच्च द्विध्रुव आघूर्ण वाला समावयवी ट्रांस समावयवी होता है और निम्न द्विध्रुव आघूर्ण वाला समावयवी सिस समावयवी होता है।
6. ऑर्थो, मेटा और पैरा आइसोमर्स के बीच अंतर करना। पैरा समावयवी का द्विध्रुव आघूर्ण शून्य होगा, जबकि ऑर्थो-समावयवी का द्विध्रुव आघूर्ण मेटा-समावयवी से अधिक होगा।

संदर्भ

http://www.biorom.uma.es/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/dipolares/dipolar1.htm

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/dipole.html

भौतिकी और रसायन विज्ञान के द्वितीय वर्ष के स्नातक। संपादकीय सैंटिलाना (स्पेन) – इन्वेस्टिगा सीरीज़, 2021। विभिन्न लेखक