Three-center four-electron bond
3-કેન્દ્ર 4-ઇલેક્ટ્રોન (3c-4e) બોન્ડ એ એક મોડેલ છે જેનો ઉપયોગ ટેટ્રાટોમિક અને હેક્સાટોમિક ઇન્ટરહેલોજન સંયોજનો, સલ્ફર ટેટ્રાફ્લોરાઇડ, ઝેનોન ફ્લોરાઇડ્સ અને બાયફ્લોરાઇડ આયન જેવા ચોક્કસ હાયપરવેલન્ટ અણુઓમાં બંધનને સમજાવવા માટે થાય છે. 1951માં જ્યોર્જ સી. પિમેન્ટેલ દ્વારા પ્રકાશિત કાર્ય પછી તેને પિમેન્ટેલ-રંડલ ત્રણ-કેન્દ્ર મોડેલ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, જે અગાઉ રોબર્ટ ઇ. રંડલ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન-ઉણપ બંધ માટે વિકસાવવામાં આવેલી વિભાવનાઓ પર આધારિત હતું. આ મોડેલના વિસ્તૃત સંસ્કરણનો ઉપયોગ ફોસ્ફરસ પેન્ટાફ્લોરાઇડ અને સલ્ફર હેક્સાફ્લોરાઇડ જેવા હાયપરવેલન્ટ અણુઓના સમગ્ર વર્ગ તેમજ ઓઝોન અને સલ્ફર ટ્રાઇઓક્સાઇડ જેવા બહુ-કેન્દ્ર π-બંધનનું વર્ણન કરવા માટે થાય છે. ડાયબોરેન (B2H6) અને ડાયલેન (Al2H6) જેવા અણુઓ પણ છે જે ત્રણ-કેન્દ્ર બે-ઇલેક્ટ્રોન બંધ (3c-2e) ધરાવે છે. જ્યારે "હાયપરવેલન્ટ" શબ્દ 1969 સુધી રાસાયણિક સાહિત્યમાં રજૂ કરવામાં આવ્યો ન હતો, ત્યારે ઇરવિંગ લેંગમુઇર અને જી. એન. લુઇસે 1921 ની શરૂઆતમાં હાયપરવેલન્ટ અણુઓમાં બંધનની પ્રકૃતિ પર ચર્ચા કરી હતી. જ્યારે લુઇસે વિસ્તૃત ઓક્ટેટના દ્રષ્ટિકોણને ટેકો આપ્યો હતો, s-p-d સંકરણ ઓર્બિટલ્સનો ઉપયોગ કર્યો હતો અને પડોશી અણુઓ વચ્ચે 2c-2e બોન્ડ્સ જાળવી રાખ્યા હતા, ત્યારે લેંગમુઇરે તેના બદલે ઓક્ટેટ નિયમ જાળવવાનું પસંદ કર્યું હતું, જેમાં હાયપરવેલન્ટ સંયોજનોમાં બંધન માટે આયનીય આધારનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો (જુઓ હાયપરવેલન્ટ પરમાણુ, PF5 અને SF6 માટે વેલેન્સ બોન્ડ થિયરી આકૃતિઓ). 1951ના નિર્ણાયક પેપરમાં, પિમેન્ટેલે 1947માં રંડલ દ્વારા રજૂ કરાયેલ "અર્ધ-બંધન" ની વિભાવના પર આધારિત મોલેક્યુલર ઓર્બિટલ (એમઓ) વર્ણન દ્વારા હાયપરવેલન્ટ ટ્રાઇહાલાઇડ આયનો (એક્સ = એફ, બીઆર, સીએલ, આઈ) માં બંધનને તર્કસંગત બનાવ્યું હતું. આ મોડેલમાં, ચારમાંથી બે ઇલેક્ટ્રોન સંપૂર્ણ તબક્કાના બંધન એમ. ઓ. ધરાવે છે, જ્યારે અન્ય બે બિન-બંધન એમ. ઓ. ધરાવે છે, જે નજીકના અણુઓ વચ્ચે 0.5 ના એકંદર બંધન ક્રમ તરફ દોરી જાય છે (મોલેક્યુલર ઓર્બિટલ વર્ણન જુઓ). હાયપરવેલન્ટ અણુઓ પરના તાજેતરના સૈદ્ધાંતિક અભ્યાસો લેંગમુઇર દૃષ્ટિકોણને ટેકો આપે છે, જે પુષ્ટિ કરે છે કે ઓક્ટેટ નિયમ એસ-અને પી-બ્લોક તત્વોમાં બંધનનું વર્ણન કરવા માટે એક સારા પ્રથમ અંદાજ તરીકે કામ કરે છે. ત્રણ-કેન્દ્ર ચાર-ઇલેક્ટ્રોન બંધન σ3c-4e ટ્રાઇઓડાઇડ ઝેનોન ડિફ્લુરાઇડ ક્રિપ્ટોન ડિફ્લુરાઇડ રેડોન ડિફ્લુરાઇડ બાયફ્લોરાઇડ SN2 પ્રતિક્રિયા સંક્રમણ સ્થિતિ અને સક્રિય જટિલ સમમિતીય હાઇડ્રોજન બંધ π 3c-4e કાર્બોક્સિલેટ્સ એમાઇડ્સ ઓઝોન એઝાઇડ એલિલ એનાયન માળખું અને બંધન મોલેક્યુલર ઓર્બિટલ વર્ણન દર્શાવતા અણુઓના ઉદાહરણો ટ્રાઇઓડાઇડના σ મોલેક્યુલર ઓર્બિટલ્સ (MOs) નું નિર્માણ કેન્દ્રીય અણુના p ઓર્બિટલ (બોન્ડ અક્ષ સાથે કોલિનિયર) ના ઇન-ફેઝ અને આઉટ-ફેઝ સંયોજનોને ધ્યાનમાં લઈને કરી શકાય છે. આ કવાયત જમણી બાજુએ આકૃતિ બનાવે છે (આકૃતિ 1). ત્રણ પરમાણુ ભ્રમણકક્ષાઓ ત્રણ સંબંધિત પરમાણુ ભ્રમણકક્ષાઓના સંયોજનથી પરિણમે છે, જેમાં ચાર ઇલેક્ટ્રોન ઊર્જામાં સૌથી ઓછા બે એમ. ઓ. પર કબજો કરે છે-એક બંધન એમ. ઓ. ત્રણેય કેન્દ્રોમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે, અને બિન-બંધન એમ. ઓ. પરિધીય કેન્દ્રો પર સ્થાનિક બને છે. આ મોડેલનો ઉપયોગ કરીને, એક કેન્દ્રીય અણુ પર હાયપરવેલન્ટ બોન્ડિંગ વિચારણાઓને બોલાવવાની જરૂરિયાતને બાજુએ મૂકી દે છે, કારણ કે બોન્ડિંગ ઓર્બિટલ અસરકારક રીતે બે 2-સેન્ટર-1-ઇલેક્ટ્રોન બોન્ડ્સ ધરાવે છે (જે એકસાથે ઓક્ટેટ નિયમનું ઉલ્લંઘન કરતા નથી), અને અન્ય બે ઇલેક્ટ્રોન બિન-બોન્ડિંગ ઓર્બિટલ પર કબજો કરે છે. વેલન્સ બોન્ડ (કુદરતી બોન્ડ ઓર્બિટલ) વર્ણન 3c-4e બોન્ડિંગના કુદરતી બોન્ડ ઓર્બિટલ દ્રષ્ટિકોણમાં, ટ્રાયયોડાઇડ આયન ડાયોડાઇન (I2) σ મોલેક્યુલર ઓર્બિટલ્સ અને આયોડાઇડ (I−) લોન જોડીના સંયોજનથી બનેલો છે. I-એકલ જોડી 2-ઇલેક્ટ્રોન દાતા તરીકે કાર્ય કરે છે, જ્યારે I2 σ * એન્ટિબોન્ડિંગ ઓર્બિટલ 2-ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારનાર તરીકે કાર્ય કરે છે. દાતા અને સ્વીકારનારને ઇન-ફેઝ અને આઉટ-ઓફ-ફેઝ સંયોજનોમાં જોડવાથી જમણી બાજુએ દર્શાવેલ આકૃતિમાં પરિણમે છે (આકૃતિ 2). દાતા એકલ જોડીને સ્વીકારનાર σ * એન્ટિબોન્ડિંગ ઓર્બિટલ સાથે જોડવાથી સૌથી વધુ કબજો ધરાવતી ઓર્બિટલ (si2) ની ઊર્જામાં એકંદરે ઘટાડો થાય છે. જ્યારે આકૃતિ 2 માં દર્શાવેલ આકૃતિ જમણા હાથના અણુને દાતા તરીકે દર્શાવે છે, ત્યારે દાતા તરીકે ડાબા હાથના અણુનો ઉપયોગ કરીને સમકક્ષ આકૃતિ બનાવી શકાય છે. આ બંધન યોજનાને નીચેની બે પ્રતિધ્વનિ રચનાઓ દ્વારા સંક્ષિપ્તમાં સારાંશ આપવામાં આવે છેઃ I-I···I−I−··I−I (જ્યાં "-" એક બંધને રજૂ કરે છે અને "···" ઔપચારિક બંધ ક્રમ 0 સાથે "ડમી બોન્ડ" ને રજૂ કરે છે જેનો હેતુ ફક્ત જોડાણ સૂચવવાનો હોય છે), જે જ્યારે સરેરાશ કુદરતી બંધ ભ્રમણકક્ષાના વિશ્લેષણ અને પરમાણુ ભ્રમણકક્ષાના સિદ્ધાંત બંનેમાંથી મેળવેલા I-I બંધ ક્રમને પુનઃઉત્પાદિત કરે છે. વધુ તાજેતરની સૈદ્ધાંતિક તપાસો એક નવીન પ્રકારની દાતા-સ્વીકારનાર ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું અસ્તિત્વ સૂચવે છે જે કહેવાતી "ઊંધી ઇલેક્ટ્રોનગેટિવિટી" સાથે ટ્રાયટોમિક પ્રજાતિઓમાં પ્રભુત્વ ધરાવે છે; એટલે કે, એવી પરિસ્થિતિ જેમાં કેન્દ્રીય અણુ પેરિફેરલ અણુઓ કરતાં વધુ ઇલેક્ટ્રોનગેટિવ હોય છે. નિયોન ડિફ્લુરાઇડ (NeF2) અને બેરિલિયમ ડિલિથાઇડ (BeLi2) જેવા સૈદ્ધાંતિક જિજ્ઞાસાના અણુઓ ઊંધી ઇલેક્ટ્રોનગેટિવિટીના ઉદાહરણો રજૂ કરે છે. અસામાન્ય બંધનની પરિસ્થિતિના પરિણામે, દાતા એકલ જોડી કેન્દ્રીય અણુ પર નોંધપાત્ર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા સાથે સમાપ્ત થાય છે, જ્યારે સ્વીકારનાર પેરિફેરલ અણુઓ પર પી ઓર્બિટલ્સનું "આઉટ-ઓફ-ફેઝ" સંયોજન છે. આ બંધન યોજનાને સૈદ્ધાંતિક ઉમદા ગેસ ડાયહાઇડ NeF2 માટે આકૃતિ 3 માં દર્શાવવામાં આવી છે. SN2 સંક્રમણ સ્થિતિ મોડેલિંગ સંયોજકતા બંધનનું વર્ણન અને તેની સાથેની પ્રતિધ્વનિ રચનાઓ A-B··C−′A−··B−C સૂચવે છે કે 3c-4e બંધનનું પ્રદર્શન કરતા અણુઓ બાયમોલેક્યુલર ન્યુક્લિયોફિલિક અવેજી પ્રતિક્રિયાઓની સંક્રમણ સ્થિતિઓનો અભ્યાસ કરવા માટે નમૂના તરીકે કામ કરી શકે છે. હાયપરવેલન્ટ પરમાણુ ત્રણ-કેન્દ્ર બે-ઇલેક્ટ્રોન બોન્ડ સંદર્ભો પણ જુઓ