Polyhedral skeletal electron pair theory
வேதியியலில் பாலிஹெட்ரல் எலக்ட்ரான் ஜோடி கோட்பாடு (பி. எஸ். இ. பி. டி) போரேன் மற்றும் கார்பரேன் கிளஸ்டர்கள் போன்ற கிளஸ்டர்களின் கட்டமைப்புகளைக் கணிப்பதற்கு பயனுள்ள எலக்ட்ரான் எண்ணும் விதிகளை வழங்குகிறது. எலக்ட்ரான் எண்ணும் விதிகள் முதலில் கென்னத் வேட் என்பவரால் வகுக்கப்பட்டன, மேலும் மைக்கேல் மிங்கோஸ் உள்ளிட்ட மற்றவர்களால் மேலும் உருவாக்கப்பட்டன; அவை சில நேரங்களில் வேட் விதிகள் அல்லது வேட்-மிங்கோஸ் விதிகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. இந்த விதிகள் பிணைப்பின் மூலக்கூறு சுற்றுப்பாதை சிகிச்சையை அடிப்படையாகக் கொண்டவை. இந்த விதிகள் ஜெம்மிஸ் எம். என். ஓ விதிகளின் வடிவத்தில் நீட்டிக்கப்பட்டு ஒருங்கிணைக்கப்பட்டுள்ளன. கொத்து சேர்மங்களின் கட்டமைப்புகளைக் கணிப்பது ஒரு உச்சிக்கு எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையைப் பொறுத்து வெவ்வேறு விதிகள் (4n, 5n, அல்லது 6n) பயன்படுத்தப்படுகின்றன. பல போரேன்கள் மற்றும் கார்போரேன்களைப் போலவே, ஒரு உச்சிக்கு சுமார் 4 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட கொத்துக்களின் கட்டமைப்புகளைக் கணிப்பதில் 4n விதிகள் நியாயமான துல்லியமானவை. இத்தகைய கொத்துக்களுக்கு, கட்டமைப்புகள் டெல்டா ஹெட்ராவை அடிப்படையாகக் கொண்டவை, அவை ஒவ்வொரு முகமும் முக்கோணமாக இருக்கும் பாலிஹெட்ராவாகும். 4n கிளஸ்டர்கள் க்ளோசோ-, நிடோ-, அராக்னோ-அல்லது ஹைபோ-என வகைப்படுத்தப்படுகின்றன, அவை ஒரு முழுமையான (க்ளோசோ-) டெல்டாஹெட்ரானைக் குறிக்கிறதா அல்லது ஒன்று (நிடோ-), இரண்டு (அராக்னோ-) அல்லது மூன்று (ஹைபோ-) செங்குத்துகள் இல்லாத டெல்டாஹெட்ரானைக் குறிக்கிறதா என்பதை அடிப்படையாகக் கொண்டவை. இருப்பினும், ஹைபோ கிளஸ்டர்கள் ஒப்பீட்டளவில் அசாதாரணமானவை, ஏனெனில் எலக்ட்ரான் எண்ணிக்கை ஆன்டிபாண்டிங் சுற்றுப்பாதைகளை நிரப்புவதற்கும் 4n கட்டமைப்பை சீர்குலைப்பதற்கும் போதுமானதாக உள்ளது. எலக்ட்ரான் எண்ணிக்கை ஒரு உச்சிக்கு 5 எலக்ட்ரான்களுக்கு அருகில் இருந்தால், அமைப்பு பெரும்பாலும் 5n விதிகளால் நிர்வகிக்கப்படும் ஒன்றுக்கு மாறுகிறது, அவை 3-இணைக்கப்பட்ட பாலிஹெட்ராவை அடிப்படையாகக் கொண்டவை. எலக்ட்ரான் எண்ணிக்கை மேலும் அதிகரிக்கும் போது, 5n எலக்ட்ரான் எண்ணிக்கைகளைக் கொண்ட கிளஸ்டர்களின் கட்டமைப்புகள் நிலையற்றதாகின்றன, எனவே 6n விதிகளை செயல்படுத்த முடியும். 6n கிளஸ்டர்கள் வளையங்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட கட்டமைப்புகளைக் கொண்டுள்ளன. 4n, 5n மற்றும் 6n வகைகளின் கொத்து சேர்மங்களின் பிணைப்பை சீரமைக்க ஒரு மூலக்கூறு சுற்றுப்பாதை சிகிச்சையைப் பயன்படுத்தலாம். 4n விதிகள் பின்வரும் பாலிஹெட்ரா க்ளோசோ பாலிஹெட்ரா ஆகும், மேலும் 4n விதிகளுக்கு அடிப்படையாகும்; இவை ஒவ்வொன்றும் முக்கோண முகங்களைக் கொண்டுள்ளன. கிளஸ்டரில் உள்ள செங்குத்துகளின் எண்ணிக்கை எந்த பாலிஹெட்ரான் கட்டமைப்பை அடிப்படையாகக் கொண்டது என்பதை தீர்மானிக்கிறது. எலக்ட்ரான் எண்ணிக்கையைப் பயன்படுத்தி, கணிக்கப்பட்ட கட்டமைப்பைக் காணலாம். n என்பது கிளஸ்டரில் உள்ள செங்குத்துகளின் எண்ணிக்கை. 4n விதிகள் பின்வரும் அட்டவணையில் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளன. ஒவ்வொரு கிளஸ்டருக்கும் எலக்ட்ரான்களை எண்ணும் போது, வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை கணக்கிடப்படுகிறது. தற்போதைய ஒவ்வொரு இடைநிலை உலோகத்திற்கும், மொத்த எலக்ட்ரான் எண்ணிக்கையிலிருந்து 10 எலக்ட்ரான்கள் கழிக்கப்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, Rh6 (CO) 16 இல் எலக்ட்ரான்களின் மொத்த எண்ணிக்கை = = 26 ஆக இருக்கும். எனவே, கிளஸ்டர் ஒரு க்ளோசோ பாலிஹெட்ரான் ஆகும், ஏனெனில், உடன். கிளஸ்டர்களின் கட்டமைப்பை கணிக்கும் போது பிற விதிகள் பரிசீலிக்கப்படலாம்ஃ பெரும்பாலும் இடைநிலை உலோகங்களைக் கொண்ட கிளஸ்டர்களுக்கு, இருக்கும் எந்தவொரு முக்கிய குழு உறுப்புகளும் பெரும்பாலும் செங்குத்துகளை விட ஈந்தணைவிகள் அல்லது இடைநிலை அணுக்களாக கணக்கிடப்படுகின்றன. பெரிய மற்றும் அதிக மின்காந்த அணுக்கள் உயர் இணைப்பின் உச்சிகளை ஆக்கிரமிக்க முனைகின்றன, மேலும் சிறிய மின்காந்த அணுக்கள் குறைந்த இணைப்பின் உச்சிகளை ஆக்கிரமிக்க முனைகின்றன. போரான் ஹைட்ரைடு கிளஸ்டர்களின் சிறப்பு வழக்கில், 3 அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட செங்குத்துகளுடன் இணைக்கப்பட்ட ஒவ்வொரு போரான் அணுவும் ஒரு முனைய ஹைட்ரைடைக் கொண்டுள்ளது, அதே நேரத்தில் இரண்டு செங்குத்துகளுடன் இணைக்கப்பட்ட ஒரு போரான் அணு இரண்டு முனைய ஹைட்ரஜன் அணுக்களைக் கொண்டுள்ளது. அதிக ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் இருந்தால், அவை செங்குத்துகளின் ஒருங்கிணைப்பு எண்ணை சமன் செய்ய திறந்த முக நிலைகளில் வைக்கப்படுகின்றன. இடைநிலை உலோகக் கொத்துகளின் சிறப்பு வழக்கில், உலோகங்களுக்கு நியாயமான ஒருங்கிணைப்பு எண்களை வழங்குவதற்காக உலோக மையங்களில் ஈந்தணைவிகள் சேர்க்கப்படுகின்றன, மேலும் ஏதேனும் ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் இருந்தால் அவை செங்குத்துகளின் ஒருங்கிணைப்பு எண்களை சமப்படுத்த பிரிட்ஜிங் நிலைகளில் வைக்கப்படுகின்றன. பொதுவாக, n செங்குத்துகளைக் கொண்ட நெருக்கமான கட்டமைப்புகள் n-வெர்டெக்ஸ் பாலிஹெட்ரா ஆகும். ஒரு நிடோ கிளஸ்டரின் கட்டமைப்பைக் கணிக்க, n + 1 செங்குத்துகளைக் கொண்ட க்ளோசோ கிளஸ்டர் ஒரு தொடக்க புள்ளியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது; கிளஸ்டர் சிறிய அணுக்களால் ஆனது என்றால் உயர் இணைப்பு உச்சி அகற்றப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் கிளஸ்டர் பெரிய அணுக்களால் ஆனது என்றால் குறைந்த இணைப்பு உச்சி அகற்றப்படுகிறது. ஒரு அராக்னோ கிளஸ்டரின் கட்டமைப்பைக் கணிக்க, n + 2 செங்குத்துகளைக் கொண்ட க்ளோசோ பாலிஹெட்ரான் தொடக்க புள்ளியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் மேலே உள்ள விதியைப் பின்பற்றுவதன் மூலம் n + 1 உச்சி நிடோ காம்ப்ளக்ஸ் உருவாக்கப்படுகிறது; கிளஸ்டர் பெரும்பாலும் சிறிய அணுக்களால் ஆனது என்றால் முதல் பக்கத்திற்கு அருகிலுள்ள இரண்டாவது உச்சி அகற்றப்படுகிறது, கிளஸ்டர் பெரும்பாலும் பெரிய அணுக்களால் ஆனது என்றால் முதல் பக்கத்திற்கு அருகில் இல்லாத இரண்டாவது உச்சி அகற்றப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டுஃ எலக்ட்ரான் எண்ணிக்கைஃ 10 × Pb + 2 (எதிர்மறை கட்டணத்திற்கு) = 10 × 4 + 2 = 42 எலக்ட்ரான்கள். n = 10,4n + 2 = 42 என்பதால், கொத்து ஒரு நெருக்கமான இருமுனை வர்க்க எதிர்ப்பொருள் ஆகும். எடுத்துக்காட்டுஃ எலக்ட்ரான் எண்ணிக்கைஃ 4 × S-2 (நேர்மறை மின்னூட்டத்திற்கு) = 4 × 6-2 = 22 எலக்ட்ரான்கள். n = 4,4n + 6 = 22 என்பதால், கொத்து அராக்னோ ஆகும். எண்முகத்திலிருந்து தொடங்கி, உயர் இணைப்பின் உச்சி அகற்றப்பட்டு, பின்னர் அருகிலுள்ள உச்சி அகற்றப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டுஃ os6 (CO) 18 எலக்ட்ரான் எண்ணிக்கைஃ 6 × os + 18 × CO-60 (6 ஓஸ்மியம் அணுக்களுக்கு) = 6 × 8 + 18 × 2-60 = 24 n = 6,4n = 24 என்பதால், கொத்து நெருக்கமாக மூடப்பட்டுள்ளது. ஒரு முக்கோண இருபிரமிட்டில் தொடங்கி, ஒரு முகம் மூடப்பட்டிருக்கும். தெளிவுக்காக கார்பனைல்கள் நீக்கப்பட்டுள்ளன. எடுத்துக்காட்டுஃ எலக்ட்ரான் எண்ணிக்கைஃ 5 × B + 5 × H + 4 (எதிர்மறை மின்னூட்டத்திற்கு) = 5 × 3 + 5 × 1 + 4 = 24 n = 5,4n + 4 = 24 என்பதால், கொத்து நிடோ ஆகும். எண்முகத்திலிருந்து தொடங்கி, செங்குத்துகளில் ஒன்று அகற்றப்படுகிறது. கார்போரேன்களின் கட்டமைப்பை கணிப்பதற்கும் இந்த விதிகள் பயனுள்ளதாக இருக்கும். எடுத்துக்காட்டுஃ C2B7H13 எலக்ட்ரான் எண்ணிக்கை = 2 × C + 7 × B + 13 × H = 2 × 4 + 7 × 3 + 13 × 1 = 42 இந்த விஷயத்தில் n என்பது 9,4n + 6 = 42 என்பதால், கிளஸ்டர் அராக்னோ ஆகும். டெல்டா ஹெட்ரல் கிளஸ்டர்களுக்கான கணக்கியல் சில நேரங்களில் எலக்ட்ரான்களின் மொத்த எண்ணிக்கைக்கு பதிலாக எலும்புக்கூடு எலக்ட்ரான்களை எண்ணுவதன் மூலம் மேற்கொள்ளப்படுகிறது. நான்கு வகையான டெல்டாஹெட்ரல் கிளஸ்டர்களுக்கான எலும்புக்கூடு சுற்றுப்பாதை (எலக்ட்ரான் ஜோடி) மற்றும் எலக்ட்ரான் எலக்ட்ரான் எண்கள் பின்வருமாறுஃ n-வெர்டெக்ஸ் க்ளோசோஃ n + 1 எலக்ட்ரான் சுற்றுப்பாதைகள், 2n + 2 எலக்ட்ரான் எலக்ட்ரான்கள் n-வெர்டெக்ஸ் நிடோஃ n + 2 எலக்ட்ரான் சுற்றுப்பாதைகள், 2n + 4 எலக்ட்ரான் எலக்ட்ரான்கள் n-வெர்டெக்ஸ் அராக்னோஃ n + 3 எலக்ட்ரான் சுற்றுப்பாதைகள், 2n + 6 எலக்ட்ரான் எலக்ட்ரான்கள் n-வெர்டெக்ஸ் ஹைபோஃ n + 4 எலக்ட்ரான் சுற்றுப்பாதைகள், 2n + 8 எலக்ட்ரான் எலக்ட்ரான் எலக்ட்ரான் எண்கள் எலக்ட்ரானின் எலக்ட்ரான்களின் மொத்த எண்ணிக்கையை கூட்டுவதன் மூலம் தீர்மானிக்கப்படுகின்றனஃ ஒவ்வொரு BH அலகு 3 இலிருந்து ஒரு உச்சிக்கு அதிக எலக்ட்ரான்கள் சேர்க்கப்படும்போது, ஒரு உச்சிக்கு எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை 5 ஐ நெருங்குகிறது. டெல்டா ஹெட்ராவை அடிப்படையாகக் கொண்ட கட்டமைப்புகளை ஏற்றுக்கொள்வதற்குப் பதிலாக, 5n-வகை கிளஸ்டர்கள் 3-இணைக்கப்பட்ட பாலிஹெட்ரா என்று அழைக்கப்படும் வெவ்வேறு தொடர் பாலிஹெட்ராவை அடிப்படையாகக் கொண்ட கட்டமைப்புகளைக் கொண்டுள்ளன, இதில் ஒவ்வொரு முனையும் மற்ற 3 செங்குத்துகளுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. 3-இணைக்கப்பட்ட பாலிஹெட்ரா டெல்டா ஹெட்ராவின் டூயல்கள் ஆகும். 3-இணைக்கப்பட்ட பாலிஹெட்ராவின் பொதுவான வகைகள் கீழே பட்டியலிடப்பட்டுள்ளன. 5n விதிகள் பின்வருமாறு. எடுத்துக்காட்டுஃ P4 எலக்ட்ரான் எண்ணிக்கை 4 × P = 4 × 5 = 20 இது n = 4 கொண்ட 5n அமைப்பு, எனவே இது நாற்கர அமைப்பு எடுத்துக்காட்டுஃ P4S3 எலக்ட்ரான் எண்ணிக்கை 4 × P + 3 × S = 4 × 5 + 3 × 6 = 38 இது n = 7 கொண்ட 5n + 3 அமைப்பு. மூன்று செங்குத்துகள் விளிம்புகளில் செருகப்படுகின்றன எடுத்துக்காட்டுஃ P4O6 எலக்ட்ரான் எண்ணிக்கை 4 × P + 6 × O = 4 × 5 + 6 × 6 = 56 இது n = 10 உடன் 5n + 6 கட்டமைப்பாகும். 6n விதிகளின் விளிம்புகளில் ஆறு செங்குத்துகள் செருகப்படுகின்றன, 5n கிளஸ்டரில் அதிக எலக்ட்ரான்கள் சேர்க்கப்படுவதால், ஒரு உச்சிக்கு எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை 6 ஐ நெருங்குகிறது. 4n அல்லது 5n விதிகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட கட்டமைப்புகளை ஏற்றுக்கொள்வதற்குப் பதிலாக, கிளஸ்டர்கள் 6n விதிகளால் நிர்வகிக்கப்படும் கட்டமைப்புகளைக் கொண்டுள்ளன, அவை வளையங்களை அடிப்படையாகக் கொண்டவை. 6n கட்டமைப்புகளுக்கான விதிகள் பின்வருமாறு. எடுத்துக்காட்டுஃ S8 எலக்ட்ரான் எண்ணிக்கை = 8 × S = 8 × 6 = 48 எலக்ட்ரான்கள். n = 8,6n = 48 என்பதால், கிளஸ்டர் 8 உறுப்பினர்களைக் கொண்ட வளையமாகும். ஹெக்சேன் (C6H14) எலக்ட்ரான் எண்ணிக்கை = 6 × C + 14 × H = 6 × 4 + 14 × 1 = 38 n = 6,6n = 36 மற்றும் 6n + 2 = 38 என்பதால், கிளஸ்டர் 6-உறுப்பு சங்கிலியாகும். ஐசோலோபல் வெர்டெக்ஸ் அலகுகள் ஒரு வெர்டெக்ஸ் அலகு BH உடன் தனிமைப்படுத்தப்பட்டிருந்தால், BH மற்றும் CH ஐசோ எலக்ட்ரானிக் அல்ல என்றாலும், கொள்கையளவில் குறைந்தபட்சம் ஒரு BH அலகுக்கு மாற்றாக இருக்கலாம். CH + அலகு தனிமைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது, எனவே விதிகள் கார்போரேன்களுக்கு பொருந்தும். எல்லைப்புற சுற்றுப்பாதை சிகிச்சை காரணமாக இதை விளக்க முடியும். கூடுதலாக தனிமைப்படுத்தப்பட்ட இடைநிலை மாற்றம்-உலோக அலகுகள் உள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, Fe (CO) 3 2 எலக்ட்ரான்களை வழங்குகிறது. இதன் வழித்தோன்றல் சுருக்கமாக பின்வருமாறுஃ Fe இல் 8 வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன. உள் σ-மற்றும் π-பிணைப்பு 14 எலக்ட்ரான்களை உருவாக்கும் கணக்கில் எடுத்துக் கொள்ளப்பட்ட பிறகு ஒவ்வொரு கார்பனைல் குழுவும் நிகர 2 எலக்ட்ரான் நன்கொடையாளர் ஆகும். 3 ஜோடிகள் Fe-CO σ-பிணைப்பில் ஈடுபட்டுள்ளதாகக் கருதப்படுகின்றன, மேலும் 3 ஜோடிகள் π-பின்னிணைப்பில் ஈடுபட்டுள்ளன, இது 14 முதல் 2 வரை குறைகிறது. கிளஸ்டர் சேர்மங்களில் நெருக்கமான பிணைப்பு-போரான் அணுக்கள் எண்முகத்தின் ஒவ்வொரு முனையிலும் உள்ளன மற்றும் sp கலப்பினமாக்கப்படுகின்றன. ஒரு sp-கலப்பினம் ஹைட்ரஜன் அணுவுடன் பிணைப்பை உருவாக்கும் கட்டமைப்பிலிருந்து விலகி கதிர்வீச்சு செய்கிறது. மற்ற sp-கலப்பினம் கட்டமைப்பின் மையத்திற்குள் கதிர்வீச்சு செய்து கிளஸ்டரின் மையத்தில் ஒரு பெரிய பிணைப்பு மூலக்கூறு சுற்றுப்பாதையை உருவாக்குகிறது. மீதமுள்ள இரண்டு கலப்படமற்ற சுற்றுப்பாதைகள் கோளத்தின் தொடுகோடு போன்ற கட்டமைப்பில் உள்ளன, இது போரான் செங்குத்துகளுக்கு இடையில் அதிக பிணைப்பு மற்றும் பிணைப்பு எதிர்ப்பு சுற்றுப்பாதைகளை உருவாக்குகிறது. சுற்றுப்பாதை வரைபடம் பின்வருமாறு உடைகிறதுஃ 18 போரான் அணு சுற்றுப்பாதைகளிலிருந்து பெறப்பட்ட 18 கட்டமைப்பின் மூலக்கூறு சுற்றுப்பாதைகள் (எம்ஓ): கிளஸ்டரின் மையத்தில் 1 பிணைப்பு எம்ஓ மற்றும் 6 எஸ்பி-ரேடியல் கலப்பின சுற்றுப்பாதைகளிலிருந்து 5 பிணைப்பு எதிர்ப்பு எம்ஓக்கள் 6 பிணைப்பு எம்ஓக்கள் மற்றும் 12 தொடுகோடு பி-சுற்றுப்பாதைகளிலிருந்து 6 பிணைப்பு எதிர்ப்பு எம்ஓக்கள். எனவே மொத்த எலும்பு பிணைப்பு சுற்றுப்பாதைகள் 7 ஆகும், அதாவது. . இடைநிலை உலோகக் கொத்துகள் இடைநிலை உலோகக் கொத்துகள் பிணைப்புக்கு டி சுற்றுப்பாதைகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. எனவே, அவை போரான் மற்றும் முக்கிய குழு கொத்துக்களில் நான்கு மட்டுமே இருப்பதற்குப் பதிலாக ஒன்பது பிணைப்பு சுற்றுப்பாதைகளைக் கொண்டுள்ளன. பி. எஸ். இ. பி. டி இடைநிலை அணுக்களைக் கொண்ட உலோகக் குழுக்களுக்கும் பொருந்தும் அவற்றின் பெரிய ஆரங்கள் காரணமாக, இடைநிலை உலோகங்கள் பொதுவாக முக்கிய குழு உறுப்புகளை விட பெரிய கொத்துக்களை உருவாக்குகின்றன. அவற்றின் அதிகரித்த அளவின் ஒரு விளைவாக, இந்த கொத்துக்கள் பெரும்பாலும் அவற்றின் மையங்களில் அணுக்களைக் கொண்டுள்ளன. ஒரு முக்கிய உதாரணம் [Fe6C (CO) 16] 2-ஆகும். இத்தகைய சந்தர்ப்பங்களில், எலக்ட்ரான் எண்ணிக்கையின் விதிகள் இடைநிலை அணு அனைத்து வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்களையும் கொத்து பிணைப்புக்கு பங்களிக்கிறது என்று கருதுகின்றன. இந்த வழியில், [ஃபே6சி (சிஓ) 16] 2-என்பது [ஃபே6 (சிஓ) 16] 6-அல்லது [ஃபே6 (சிஓ) 18] 2-க்கு சமம். குறிப்புகள் பொது குறிப்புகள் வேதியியல் பிணைப்பு கனிம வேதியியல் கரிம உலோக வேதியியல் கிளஸ்டர் வேதியியல்