பாடங்கள் · அலகு 2 · பங்கீட்டுப் பிணைப்பு

பங்கீட்டுப் பிணைப்பும் லூயி கட்டமைப்புகளும்

முழுமையான பார்வை — பங்கீட்டுப் பிணைப்பு (Covalent Bond) ஏன் முக்கியம்?

நிலையற்ற இலத்திரன் நிலையமைப்பைக் கொண்ட மூலகங்கள், தம் வலுவளவு ஓட்டைப் பூர்த்தி செய்து உறுதித் தன்மையை அடைவதற்காகவே இரசாயனப் பிணைப்புகளை உருவாக்குகின்றன. இலகுவில் இலத்திரன்களைக் கைவிடவோ முற்றாக ஏற்கவோ முடியாத, ஒத்த அல்லது நெருங்கிய மின்னெதிர்த் தன்மை கொண்ட அலோகங்கள் இணையும்போது, அவை இலத்திரன்களைப் பங்கிட்டுக் கொள்வதன் மூலம் அவ்வுறுதியைப் பெறுகின்றன; இவ்வாறு உருவாகும் பிணைப்பே பங்கீட்டுப் பிணைப்பு (covalent bond) எனப்படுகின்றது. நீர், காபனீரொட்சைட்டு, அம்மோனியா போன்ற நாம் தினமும் அறிந்த மூலக்கூறுகளும், அலகு 7 முதல் அலகு 10 வரை விரியும் சேதன இரசாயனவியல் முழுவதும், இவ்வொரு பிணைப்பு வகையின் மீதே கட்டியெழுப்பப்படுகின்றன. ஒரு மூலக்கூறின் வடிவத்தையும், முனைவுத் தன்மையையும், கொதிநிலையையும் முன்னறிவதற்கான முதற்படி அதன் சரியான லூயியின் புள்ளிக்கோட்டுக் கட்டமைப்பை (Lewis dot structure) வரைவதேயாகும். எனவே இப்பகுதி தேர்வுக்கான அடிப்படை மட்டுமன்றி, தொடரும் அலகுகளின் அத்திவாரமாகவும் அமைகின்றது.

பங்கீட்டுப் பிணைப்பு உருவாகும் முறை

பங்கீட்டுப் பிணைப்பு — ஐதரசன்
*Covalent bond — hydrogen*
Wikipedia → · CC

ஒரே மூலகத்தின் இரு அணுக்களாலோ அல்லது வேறுபட்ட மூலகங்களின் இரு அணுக்களாலோ ஒரு சோடி இலத்திரன்கள் பங்கிடப்படும்பொழுது பங்கீட்டுப் பிணைப்பு உருவாகின்றது. இங்கு ஒவ்வோர் அணுவும் ஒவ்வோர் இலத்திரனை வழங்குவதன் மூலம் ஒரு இலத்திரன் சோடி (electron pair) உருவாக்கப்படுகின்றது. இவ்விலத்திரன் சோடியானது இரு அணுக்கருக்களாலும் ஒரே நேரத்தில் கவரப்படுவதால், அது இரு அணுக்களையும் ஒன்றாகப் பிணைத்து வைக்கின்றது.

இதன் விளைவாக, பிணைந்த ஒவ்வோர் அணுவும் தான் தனித்து இருந்தபோது இல்லாத மிகுதியான இலத்திரன்களைப் பங்கீட்டின் மூலம் தன் வலுவளவு ஓட்டில் கணக்கிட முடிகின்றது. எனவே, இரு அணுக்களும் தத்தம் வலுவளவு ஓட்டு இலத்திரன்களின் மொத்த எண்ணிக்கையைக் கருதும்போது உறுதியான இலத்திரன் அமைப்பைப் பெறுகின்றன. அயன் பிணைப்பு இலத்திரன்களை முற்றாக மாற்றுவதன் மூலம் கற்றயன், அனயன் ஆகியவற்றை உருவாக்க, பங்கீட்டுப் பிணைப்பு இலத்திரன்களைப் பகிர்வதன் மூலமே உறுதியை அடைகின்றது என்பது இவ்விரண்டுக்கும் இடையிலான அடிப்படை வேறுபாடாகும்.

இரசாயனப் பிணைப்பு வகைகள்

அட்டம விதியும் அதன் எல்லைகளும்

CO₂ அட்டம லூயி கட்டமைப்பு
*CO₂ octet Lewis structure*
Wikipedia → · CC

கஸ்வெல்லும் லூயியும் (Kossel மற்றும் Lewis ஆகியோர்), ஒரு மூலகத்தின் வலுவளவு ஓடு அதன் உச்சப் பெறுமானமான எட்டு (8) இலத்திரன்களால் நிரப்பப்படும்போது அம்மூலகம் உறுதியான இலத்திரன் நிலையமைப்பைப் பெறுகின்றது எனக் கருதினர். எட்டு இலத்திரன்களைக் கொண்ட இவ்வுறுதிநிலையே அட்டமம் (octet) எனப்படுவதால், இக்கருத்து அட்டம விதி (octet rule) என அழைக்கப்படுகின்றது.

இரண்டாம் ஆவர்த்தன மூலகங்களின் 2s, 2p ஓபிற்றல்கள் கொள்ளக்கூடிய உச்ச வலுவளவு இலத்திரன்களின் எண்ணிக்கை எட்டு என்பதால், C, N, O, F போன்ற இம்மூலகங்கள் இரசாயனப் பிணைப்புகளை உருவாக்கி அட்டம நிலையை அடைவது மிகவும் பொருத்தமானதாகும். எனினும், அட்டம விதி எல்லா மூலகங்களுக்கும் கட்டாயமாகப் பொருந்தாத சில சந்தர்ப்பங்கள் உள்ளன என்பதை அறிதல் முக்கியமானது.

மூன்றாம் ஆவர்த்தனத்திலும் அதற்குக் கீழுள்ள மூலகங்களிலும் வலுவளவு ஓட்டில் காலியான d ஓபிற்றல்கள் இருப்பதால், அவை எட்டுக்கு மேற்பட்ட இலத்திரன்களைக் கொண்டிருக்கலாம். உதாரணமாக SF₆ இல் கந்தக அணுவின் வலுவளவு ஓட்டில் எட்டை விட அதிகமான இலத்திரன்கள் உள்ளன.
BF₃, AlCl₃ போன்ற இலத்திரன் பற்றாக்குறைச் சேர்வைகளில், மைய அணுவின் வலுவளவு ஓடு எட்டுக்குக் குறைவான இலத்திரன்களுடனேயே பூர்த்தி செய்யப்படாமல் காணப்படுகின்றது.
ஐதரசன் அணுவில் 1s ஓபிற்றல் மட்டுமே இருப்பதால், அதன் வலுவளவு ஓடு இரு இலத்திரன்களைக் கொண்டிருக்கும்போதே உறுதிநிலை அடையப்படுகின்றது.
NO, NO₂ போன்ற சேர்வைகள் வலுவளவு ஓட்டில் ஒற்றை எண்ணிக்கையான இலத்திரன்களைக் கொண்டுள்ளமையால் அட்டம அமைப்பைப் பூர்த்தி செய்வதில்லை.

லூயியின் புள்ளி வடிவமும் புள்ளிக்கோட்டுக் கட்டமைப்பும்

நீர் — தனிச்சோடி இலத்திரன்கள்
*Water — lone pair electrons*
Wikipedia → · CC

மூலக்கூறுகளிலும் அயன்களிலும் இலத்திரன் பரம்பலை விளக்குவதற்காக லூயி (Lewis) ஒரு மாதிரியுருவை அறிமுகப்படுத்தினார். அது லூயியின் புள்ளிக்கோட்டுக் கட்டமைப்பு என அறியப்படுகின்றது. இங்கு ஒரு அணுவின் வலுவளவு இலத்திரன்கள் அவ்வணுவின் இரசாயனக் குறியீட்டைச் சூழப் புள்ளிகளாகக் காட்டப்படுவது லூயியின் புள்ளி வடிவம் (Lewis dot symbol) எனப்படுகின்றது.

ஒரு கட்டமைப்பை வரையும்போது, பிணைப்பில் ஈடுபடும் இலத்திரன் சோடி இரு அணுக்களுக்கு இடையில் வரையப்படும் ஒரு குறுகிய கோட்டினால் காட்டப்படுகின்றது. பிணைப்பில் ஈடுபடாமல் ஒரு அணுவில் மட்டுமே தங்கியிருக்கும் இலத்திரன் சோடி தனிச்சோடி இலத்திரன்கள் (lone pair) எனப்பட்டு, அந்த அணுவைச் சூழப் புள்ளிச் சோடியாகக் குறிக்கப்படுகின்றது.

லூயியின் கட்டமைப்பு வரைவதற்கான படிமுறை

மைய அணுவையும் அதைச் சூழவுள்ள அணுக்களையும் இனம் காண வேண்டும். பல பிணைப்புகளை உருவாக்கவல்ல, தாழ் மின்னெதிர்த் தன்மை உடைய அணுவே பொதுவாக மைய அணுவாக இடப்படுகின்றது; H மற்றும் F ஆகியன ஒற்றைப் பிணைப்பை மட்டுமே உருவாக்குவதால் மைய அணுவாகக் கருதப்படுவதில்லை.
சூத்திரத்திலுள்ள ஒவ்வோர் அணுவின் வலுவளவு இலத்திரன்களையும் கூட்டி, மொத்த இலத்திரன்களின் எண்ணிக்கையைக் கணிக்க வேண்டும். அயன் ஒன்றாக இருப்பின், எதிரேற்றத்திற்குச் சமமான இலத்திரன்கள் கூட்டப்படவும், நேரேற்றத்திற்குச் சமமான இலத்திரன்கள் கழிக்கப்படவும் வேண்டும்.
மைய அணுவுடன் அதைச் சூழவுள்ள ஒவ்வோர் அணுவையும் ஆகக் குறைந்தது ஒரு பிணைப்பினால் இணைக்க வேண்டும்.
மிகுதியான இலத்திரன்களைத் தனிச்சோடிகளாகப் பகிர்ந்து, ஒவ்வோர் அணுவும் அட்டம அமைப்பை அடையுமாறு செய்ய வேண்டும்.

பணியிடப்பட்ட உதாரணங்கள்

ஒற்றை, இரட்டை, மும்மைப் பிணைப்புகளை விளக்கும் வகையில் சில எளிய மூலக்கூறுகளின் கட்டமைப்புகள் கீழே தரப்படுகின்றன.

ஐதரசன் (H₂): ஒவ்வோர் ஐதரசன் அணுவும் ஒரு இலத்திரனை வழங்கி ஒரு பங்கீட்டுச் சோடியை உருவாக்குகின்றது. இதன் விளைவாக ஒவ்வோர் அணுவும் இரு இலத்திரன்களைப் பெற்று ஈலியத்தின் உறுதிநிலை அடைகின்றது. கட்டமைப்பு: H–H.
குளோரின் (Cl₂): ஒவ்வோர் அணுவும் ஒரு இலத்திரனை வழங்கி ஒரு ஒற்றைப் பிணைப்பை உருவாக்கின்றது; ஒவ்வோர் அணுவிலும் மூன்று தனிச்சோடி இலத்திரன்கள் எஞ்சுகின்றன. கட்டமைப்பு: Cl–Cl.
ஒட்சிசன் (O₂): ஒவ்வோர் அணுவும் இரு இலத்திரன்களைப் பகிர்வதால் இரட்டைப் பிணைப்பு (double bond) உருவாகின்றது. கட்டமைப்பு: O=O.
நைதரசன் (N₂): ஒவ்வோர் அணுவும் மூன்று இலத்திரன்களைப் பகிர்வதால் மும்மைப் பிணைப்பு (triple bond) உருவாகின்றது; ஒவ்வோர் அணுவிலும் ஒரு தனிச்சோடி எஞ்சுகின்றது. கட்டமைப்பு: N≡N.
நீர் (H₂O): ஒட்சிசன் அணு வலுவளவு ஓட்டில் இருந்து 6 இலத்திரன்களையும், இரு ஐதரசன் அணுக்கள் தலா ஒன்றாக 2 இலத்திரன்களையும் வழங்குவதால் மொத்தம் 8 வலுவளவு இலத்திரன்கள் உள்ளன. மைய ஒட்சிசன் இரு ஒற்றைப் பிணைப்புகளை உருவாக்கி, இரு தனிச்சோடி இலத்திரன்களைத் தக்க வைக்கின்றது.
காபனீரொட்சைட்டு (CO₂): மைய காபன் அணு ஒவ்வோர் ஒட்சிசனுடனும் ஒரு இரட்டைப் பிணைப்பை உருவாக்குகின்றது; ஒவ்வோர் ஒட்சிசன் அணுவிலும் இரு தனிச்சோடி இலத்திரன்கள் காணப்படுகின்றன. கட்டமைப்பு: O=C=O.
அம்மோனியா (NH₃): மைய நைதரசன் அணு மூன்று ஐதரசன் அணுக்களுடன் மூன்று ஒற்றைப் பிணைப்புகளை உருவாக்கி, ஒரு தனிச்சோடி இலத்திரனைத் தக்க வைக்கின்றது.

H₂, Cl₂, O₂, N₂, H₂O, CO₂, NH₃ ஆகியவற்றின் லூயியின் புள்ளிக்கோட்டுக் கட்டமைப்புகள் — பிணைப்புச் சோடிகள் கோடுகளாகவும், தனிச்சோடிகள் புள்ளிச் சோடிகளாகவும்

மூலக்கூறு	பிணைப்பு வகை	மைய அணுவின் தனிச்சோடிகள்
H₂	ஒற்றைப் பிணைப்பு	0
Cl₂	ஒற்றைப் பிணைப்பு	3 (ஒவ்வோர் அணுவிலும்)
O₂	இரட்டைப் பிணைப்பு	2 (ஒவ்வோர் அணுவிலும்)
N₂	மும்மைப் பிணைப்பு	1 (ஒவ்வோர் அணுவிலும்)
H₂O	இரு ஒற்றைப் பிணைப்பு	2
CO₂	இரு இரட்டைப் பிணைப்பு	0 (காபனில்)
NH₃	மூன்று ஒற்றைப் பிணைப்பு	1

ஒற்றை, இரட்டை, மும்மைப் பிணைப்புகள்

இரு அணுக்களுக்கு இடையில் ஒரு இலத்திரன் சோடி மட்டுமே பகிரப்படும்போது ஒற்றைப் பிணைப்பும், இரு இலத்திரன் சோடிகள் பகிரப்படும்போது இரட்டைப் பிணைப்பும், மூன்று இலத்திரன் சோடிகள் பகிரப்படும்போது மும்மைப் பிணைப்பும் உருவாகின்றன. பகிரப்படும் இலத்திரன் சோடிகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்க, இரு அணுக்களுக்கு இடையிலான கவர்ச்சி வலுப்பெறுவதால் பிணைப்பு மேலும் வலுவடைகின்றது; அதே வேளையில், இரு அணுக்கருக்கள் ஒன்றுக்கொன்று நெருங்குவதால் பிணைப்பின் நீளம் குறைகின்றது. எனவே N≡N இல் உள்ள மும்மைப் பிணைப்பு, O=O இரட்டைப் பிணைப்பை விடவும், H–H ஒற்றைப் பிணைப்பை விடவும் அதிக வலிமை கொண்டதாகும்.

ஒற்றை, இரட்டை, மும்மைப் பிணைப்புகளின் ஒப்பீடு — பகிரப்படும் இலத்திரன் சோடிகள் கூட பிணைப்பு குறுகி, வலுவடைகின்றது

தேர்வாளர் பார்வை

லூயியின் கட்டமைப்பு வரையும் வினாக்களில் மாணவர்கள் அடிக்கடி தனிச்சோடி இலத்திரன்களைக் குறிக்க மறந்துவிடுகின்றனர்; மொத்த வலுவளவு இலத்திரன்களின் எண்ணிக்கையைச் சரியாகக் கணித்து, பிணைப்புச் சோடிகளுக்குப் பின் எஞ்சும் அனைத்து இலத்திரன்களையும் தனிச்சோடிகளாகக் காட்ட வேண்டும். அயன்களுக்கு (உதாரணமாக OH⁻, NH₄⁺) ஏற்றத்திற்குச் சமமான இலத்திரன்களைக் கூட்டுவது அல்லது கழிப்பது தவறாமல் கவனிக்கப்பட வேண்டும். அட்டம விதியின் விதிவிலக்குகளான BF₃, SF₆, NO ஆகியன பகுதி I பல்தேர்வு வினாக்களில் பொதுவாக இடம்பெறுவதால், அவை ஏன் விதிவிலக்காகின்றன என்பதைக் காரணத்துடன் நினைவில் வைத்துக்கொள்வது நலம்.

சகப்பிணைப்பு
*Covalent bonding*
Credit: Wikimedia Commons · CC BY-SA 4.0
📖 மேலதிக தகவல் / More on Wikipedia →

📝 மேலும் பயிற்சி செய்ய

📝 வினாத்தொகுப்பு 📄 கடந்தகால வினாத்தாள்கள் 🧠 மைண்ட்மாப்கள்

🎯 MCQ பயிற்சி — 5 கேள்விகள் (questions)

விடையைத் தேர்ந்தெடுங்கள் — பிறகு ஒவ்வொரு (5) விருப்பத்திற்கும் ஏன் சரி / தவறு + ஆழமான விளக்கம் (deep explanation) காண்பிக்கப்படும்.

Q1 / 5 ★★★★★

பின்வருவனவற்றில் தவறான Lewis கட்டமைப்பு:

(1) :C=O (single bond, 3 LP on O)

தவறு. CO = single bond → C-இல் octet குறை. நிலையான CO = :C≡O:.

(2) H-Cl (1 single bond, 3 LP on Cl)

HCl octet ✓

(3) O=O (double bond, 2 LP on each O)

O₂ octet ✓ (Lewis-படி, MO different)

(4) N≡N (triple bond, 1 LP on each N)

N₂ octet ✓

(5) :C≡O: (triple bond, 1 LP on C and 1 LP on O)

CO triple bond, formal charge C=−1, O=+1 ✓

ஆழமான விளக்கம் (Deep): CO-இல் C-O triple bond → C-இல் 1 LP + 3 BP, O-இல் 1 LP + 3 BP, இரண்டிலும் octet. Formal charges C=−1, O=+1 → dipole திசை C → O (μ சிறிது மட்டும், isoelectronic with N₂).

Q2 / 5 ★★★★☆

Resonance ஆகாதது (NOT a resonance structure):

(1) SO₂ — 2 சம S-O

SO₂ resonance ✓

(2) CH₄ — 4 சம C-H

தவறு. CH₄ எல்லா C-H ஒத்தவை ஆனால் resonance அல்ல — π e⁻ delocalisation இல்லை. அவை identical localised σ bonds.

(3) CO₃²⁻ — 3 சம C-O பிணைப்புகள் (bond order 4/3)

CO₃²⁻ resonance ✓

(4) NO₃⁻ — 3 சம N-O

NO₃⁻ resonance ✓

(5) O₃ — 2 சம O-O

O₃ resonance ✓

ஆழமான விளக்கம் (Deep): Resonance நிபந்தனை: π e⁻ அல்லது lone pair-களின் delocalisation. CH₄-இல் σ bonds மட்டும், delocalised π electron இல்லை → resonance பொருந்தாது. CO₃²⁻, NO₃⁻, O₃, SO₂ அனைத்திலும் delocalised π system உள்ளது.

Q3 / 5 ★★★★★

N₂ vs O₂ bond order:

(1) Both 2

N₂ triple bond.

(2) N₂ = 2, O₂ = 3

reversed.

(3) N₂ = 3, O₂ = 2

சரி. N≡N (triple, BO=3); O=O (double, BO=2).

(4) Both 3

O₂ double.

(5) N₂ = 3, O₂ = 1

O₂ double not single.

ஆழமான விளக்கம் (Deep): N₂ bond order 3 → 942 kJ/mol, 110 pm (குறுகிய + வலிமை). O₂ BO 2 → 498 kJ/mol, 121 pm. MO-படியும் N₂ BO=(8−2)/2=3, O₂ BO=(8−4)/2=2.

Q4 / 5 ★★★★☆

Coordinate (dative) bond எது?

(1) CO₃²⁻ resonance

π-delocalisation, dative அல்ல.

(2) σ + π in C=C

normal covalent.

(3) H–Cl-இல் shared pair

ஒவ்வொன்றும் 1 e⁻ கொடுக்கின்றன.

(4) NH₄⁺-இல் N → H⁺ bond

சரி. N தனது LP-ஐ முழுவதுமாக H⁺-உடன் பகிர்கிறது.

(5) O₂-இல் double bond

ஒவ்வொன்றும் e⁻ கொடுக்கின்றன.

ஆழமான விளக்கம் (Deep): Dative / coordinate bond = ஒரு அணு இரு e⁻-களும் கொடுத்து bond உருவாக்குதல். எடுத்துக்காட்டுகள்: NH₄⁺ (N→H⁺), H₃O⁺ (O→H⁺), BF₃·NH₃ adduct (N→B), CO (C→O dative + 2 normal).

Q5 / 5 ★★★★☆

Bond enthalpy எதைப் பொறுத்தது அல்ல?

(1) overlap extent (σ vs π)

σ overlap > π overlap → bond strength மாறுபடும்.

(2) bond length

length ↑ → enthalpy ↓.

(3) bond order

order ↑ → enthalpy ↑.

(4) EN difference

EN ↑ → ionic character ↑ → enthalpy ↑.

(5) நுணுக்கம் / pressure of room

சரி. bond enthalpy = ஒரு gas-phase மூலக்கூறை உடைக்க தேவை — அறை அழுத்தம் தொடர்பற்றது.

ஆழமான விளக்கம் (Deep): Bond dissociation enthalpy = ΔH-ம் A–B(g) → A(g) + B(g) வினைக்கு. Intrinsic property of the bond, not the surroundings.

📜 தேர்வுக் கேள்விகள் (exam-style questions)

🟢 உறுதி (Confirmed) = AL வினாத்தாள் PDF-இலிருந்து நேரடியாக எடுக்கப்பட்டது. 🟡 பாங்கு (Pattern) = NIE textbook + past-paper வடிவத்தில் கட்டமைக்கப்பட்ட பயிற்சிக் கேள்வி — உண்மையான தேர்வுக் கேள்வி அல்ல, ஆனால் தேர்வில் தோன்றக்கூடிய வடிவமே.

2017 · P1 · Q2 🟢 உறுதி (confirmed)

CO₂, BF₃, PF₃, CF₄, XeF₂, SF₆ — பின்வரும் கூற்றுகளில் தவறானது:

அனைத்திலும் துருவ-கொவலண்ட் (polar covalent) பிணைப்புகள் உள்ளன.
அனைத்திற்கும் வேறுபட்ட வடிவங்கள் (different shapes).
அனைத்தும் octet விதியை மீறுகின்றன (do not obey octet rule).
அனைத்தும் துருவமற்றவை (nonpolar).
இரண்டு மூலக்கூறுகளில் மட்டும் மைய அணுவில் lone pair-கள் உள்ளன.

விடை: (3) தவறு. CO₂ + CF₄ octet-ஐ பின்பற்றுகின்றன; BF₃ (incomplete), PF₃ (octet), XeF₂ (expanded), SF₆ (expanded) → "அனைத்தும் octet-ஐ மீறுகின்றன" தவறு. (1) சரி — EN வேறுபாடு உள்ளது. (2) சரி — linear, trigonal planar, trigonal pyramidal, tetrahedral, linear, octahedral. (4) சரி — symmetry due to vector cancellation. (5) சரி — PF₃ + XeF₂ மட்டும்.

2018 · P1 · Q5 🟢 உறுதி (confirmed)

Thiocyanate அயனிக்கு (SCN⁻) மிக-ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய (most acceptable) Lewis கட்டமைப்பு:

:S=C=N̈:⁻ (S = 0, C = 0, N = −1) (different valence)
S—C≡N:²⁻
⁻:S̈—C≡N: (S = −1, C = 0, N = 0)
:S̈=C=N:⁻ (S = 0, C = 0, N = −1)
:S̈≡C—N:²⁻ (S = +1, C = 0, N = −2)

விடை: (2) :S̈=C=N:⁻. Formal charges: S = 0, C = 0, N = −1 → மொத்தம் −1 ✓. N-இல் ஏற்றம் (N அதிக EN). எல்லா அணுக்களும் octet. (1) S-க்கு −1, S-ஐ விட N அதிக EN ஆனதால் N-இல் ஏற்றம் அமர்வது சிறந்தது. விதி: formal charges 0-க்கு அருகில், −ve அதிக EN அணுவில்.

2006 · P1 · Q01 🟢 உறுதி (confirmed)

CH₂Cl₂ இலுள்ள காபன் அணுவினுடைய ஒட்சியேற்ற எண்ணும் வலுவளவும் (valence) முறையே எவை?

−2 உம் 4 உம்
+2 உம் 4 உம்
0 உம் 4 உம்
+4 உம் 0 உம்
0 உம் +2 உம்

விடை: (3) 0 உம் 4 உம். ஒட்சியேற்ற எண்: H=+1 (×2=+2), Cl=−1 (×2=−2); நடுநிலை மூலக்கூற்றில் தொகை பூச்சியம்: C + 2 + (−2) = 0 ⟹ C = 0. வலுவளவு (valence/covalency): காபன் எப்போதும் நான்கு பிணைப்புகளை உருவாக்கும் (2 C–H + 2 C–Cl) — இங்கும் நான்கு σ பிணைப்புகள் உள்ளதால் வலுவளவு = 4. ஒட்சியேற்ற எண் என்பது மின்னெதிர்த்தன்மை வேறுபாட்டின் அடிப்படையில் மின்னிணைப் பங்கீட்டைக் கருதி வரையறுக்கப்படும் கணக்கீட்டு எண் மட்டுமே — உண்மையான பிணைப்புகள் அனைத்தும் பங்கீட்டுப் (covalent) பிணைப்புகளே.

2019 · P2 · Q1(b)(i) 🟢 உறுதி (confirmed)

மூலக்கூறு SO₃F₂ (எலும்புக்கூடு: S ஐ மையமாகக் கொண்டு, ஒரு O நேரடியாக S உடன், மற்றொரு O நேரடியாக S உடன், ஒரு F ஒரு O வழியாக S உடன் (S–O–F), மற்றொரு F நேரடியாக S உடன்) இற்கு மிகவும் ஏற்றுக்கொள்ளத்தக்க (குறைந்தபட்ச முறையான ஏற்றம் கொண்ட) லூயிஸின் புள்ளி-குறுக்குக் கட்டமைப்பை வரைந்து, ஒவ்வொரு அணுவின் முறையான ஏற்றத்தையும் (formal charge) கணக்கிட்டு உறுதிப்படுத்துக.

விடை: S=O (×2, மேல் மற்றும் இடது O), S–O–F (வலது), S–F (கீழ்) — S இல் 12 இலத்திரன்கள் (விரிவாக்கப்பட்ட எண்முகம்). S ஆனது period 3 மூலகம் என்பதால் d ஆர்பிற்றல்களைப் பயன்படுத்தி எண்முக விதியை மீற முடியும். இரு O க்களுடன் இரட்டைப் பிணைப்பு (ஒவ்வொன்றும் 2 தனிச்சோடிகளுடன்), ஒரு O உடன் ஒற்றைப் பிணைப்பு (அந்த O மேலும் F உடன் ஒற்றைப் பிணைக்கப்பட்டு, ஒவ்வொன்றும் 2/3 தனிச்சோடிகளுடன்), மற்றும் F உடன் நேரடி ஒற்றைப் பிணைப்பு (3 தனிச்சோடிகள்). முறையான ஏற்றக் கணக்கீடு: S: 6−0−½(12)=0; இரட்டைப் பிணைக்கப்பட்ட ஒவ்வொரு O: 6−4−½(4)=0; S–O–F சங்கிலியின் நடு O: 6−4−½(4)=0; இரு F அணுக்களும்: 7−6−½(2)=0. அனைத்து அணுக்களும் பூச்சிய முறையான ஏற்றத்தைக் கொண்டுள்ளதால் இதுவே மிகவும் ஏற்றுக்கொள்ளத்தக்க கட்டமைப்பு.

2019 · P2 · Q1(b)(ii) 🟢 உறுதி (confirmed)

மூலக்கூறு H₃N₃O இற்கு மிகவும் உறுதியான கட்டமைப்பு H–O–N=N–N(H)–H (அனைத்து அணுக்களும் பூச்சிய முறையான ஏற்றம்) எனத் தரப்பட்டுள்ளது. இதிலிருந்து இரண்டு பரிவுக் (charge-separated) கட்டமைப்புகளை வரைந்து, அவற்றுள் எது ஒப்பீட்டளவில் மிக உறுதியற்றது என நியாயப்படுத்துக.

விடை: கட்டமைப்பு A: H–O–N(⊖)–N=N(⊕)(H)–H (எதிர் ஏற்றம் N¹ மேல், நேர் ஏற்றம் N³ மேல் — N³ இற்கு 2 H பிணைப்புகள் + N²=N³ இரட்டைப் பிணைப்பு). கட்டமைப்பு B: H–O(⊕)=N–N(⊖)–N(H)–H (நேர் ஏற்றம் O மேல், எதிர் ஏற்றம் நடு N² மேல்). கட்டமைப்பு B மிக உறுதியற்றது. பௌலிங்கின் விதிகளின்படி, நேர் முறையான ஏற்றம் ஒருபோதும் மிக அதிக மின்னெதிர்த்தன்மையுடைய அணுவில் (இங்கு O) இருக்கக் கூடாது — இது மிகவும் சாதகமற்ற மின்னியல் அமைப்பு. கட்டமைப்பு A வில் நேர் ஏற்றம் N இல் (அம்மோனியம்-வகை N⁺ போல மிகவும் பொதுவானது) இருப்பதால், அது B ஐ விட ஒப்பீட்டளவில் சாதகமானது.

2025 · P2 · Q1(b)(iii) 🟢 உறுதி (confirmed)

HN₂O₂⁻ அயனிற்கு ஓர் உறுதியான லூயி குற்று-கோட்டுக் கட்டமைப்பு கீழே தரப்பட்டுள்ளது: H–N(தனிச்சோடி)=N(⊕)(–O:⊖)(–O:⊖) — அதாவது N² அணு N¹ உடன் இரட்டைப் பிணைப்பையும், இரு தனித்தனி O அணுக்களுடன் ஒற்றைப் பிணைப்புகளையும் (ஒவ்வொரு O வும் −1 ஏற்றத்துடன்) கொண்டுள்ளது. இக் கட்டமைப்பிலிருந்து, N¹–N² இரட்டைப் பிணைப்பின் π இலத்திரன் சோடியை N¹ இல் ஒரு தனிச்சோடியாக மாற்றி, அதே நேரம் N²–O ஒற்றைப் பிணைப்புகளில் ஒன்றை N²=O இரட்டைப் பிணைப்பாக மாற்றுவதன் மூலம் இரு கூடுதல் பரிவுக் கட்டமைப்புகளை வரையலாம் (ஒவ்வொன்றும் வேறுபட்ட O அணுவில் இரட்டைப் பிணைப்பைக் கொண்டு). கொடுக்கப்பட்ட கட்டமைப்புடன் ஒப்பிடுகையில் இவ்விரு புதிய கட்டமைப்புகளின் நிலைப்புத்தன்மை பற்றிய சரியான கூற்று எது?

புதிய கட்டமைப்புகள் செல்லுபடியற்றவை (எண்முக விதியை மீறுகின்றன)
ஒரு புதிய கட்டமைப்பு மட்டும் நிலையானது, மற்றது இல்லை
இரண்டு புதிய கட்டமைப்புகளும் கொடுக்கப்பட்டதை விட நிலையானவை (N இற்கு நிறை எண்முகம் கிடைப்பதால்)
இரண்டு புதிய கட்டமைப்புகளும் கொடுக்கப்பட்டதை விடக் குறைந்தளவே நிலையானவை (எதிர் ஏற்றம் O விலிருந்து குறைந்த மின்னெதிர்த்தன்மையுடைய N இற்கு மாறுவதால்)
மூன்று கட்டமைப்புகளும் சமமாக நிலையானவை

விடை: (2) இரண்டு புதிய கட்டமைப்புகளும் கொடுக்கப்பட்டதை விடக் குறைந்தளவே நிலையானவை. புதிய கட்டமைப்புகளில்: H–N(⊖)–N(⊕)(=O)(–O:⊖) மற்றும் அதன் மாற்றுரு H–N(⊖)–N(⊕)(–O:⊖)(=O) (இரட்டைப் பிணைப்பு எந்த O விலோ என்பதில் மட்டும் வேறுபடும்). இவ்விரண்டிலும் N¹ இப்போது −1 ஏற்றத்தையும், N² +1 ஏற்றத்தையும், ஒரு O பூச்சிய ஏற்றத்தையும் (இரட்டைப் பிணைப்பு பெற்றது), மறு O −1 ஏற்றத்தையும் கொண்டுள்ளன — மொத்த ஏற்றம் இன்னும் −1 ஆகவே இருப்பினும், எதிர் ஏற்றம் இப்போது ஒரு O விலிருந்து குறைந்த மின்னெதிர்த்தன்மையுடைய N¹ இற்கு மாற்றப்பட்டுள்ளது. பௌலிங்கின் பரிவு நிலைப்புத்தன்மை விதிகளின்படி, எதிர் ஏற்றம் எப்போதும் அதிக மின்னெதிர்த்தன்மையுடைய அணுவில் (O) இருப்பதே சிறந்தது — N இல் எதிர் ஏற்றம் இருப்பது குறைவான சாதகமான நிலை. எனவே கொடுக்கப்பட்ட கட்டமைப்பே (இரு O க்களிலும் மட்டும் எதிர் ஏற்றம்) மிக நிலையானது; இரு புதிய கட்டமைப்புகளும் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்தளவே நிலையானவை.

2019 · P1 · Q3 🟢 உறுதி (confirmed)

ஒக்சலேற்று அயன் [C₂O₄²⁻ / (O₂C–CO₂)²⁻] இற்கு வரையத்தக்க உறுதியான பரிவுக் கட்டமைப்புகளின் எண்ணிக்கை:

விடை: (3) 4. ஒக்சலேற்று அயன் இரு தனித்தனி கார்பொக்சிலேற்று (–CO₂⁻) தொகுதிகளால் ஆனது, ஒரு C–C ஒற்றைப் பிணைப்பால் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. ஒவ்வொரு –CO₂⁻ தொகுதியும் தனித்தனியாக 2 சமான பரிவுக் கட்டமைப்புகளைக் கொண்டுள்ளது (C=O இரட்டைப் பிணைப்பு இரு O அணுக்களில் ஏதேனும் ஒன்றில் இருக்கலாம், மறு O ஆனது C–O⁻ ஒற்றைப் பிணைப்புடன்). இரு தொகுதிகளும் ஒன்றையொன்று சாராமல் சுயேச்சையாக இவ்விரு நிலைகளில் இருக்கக்கூடும் என்பதால், மொத்த தனித்துவமான பரிவுக் கட்டமைப்புகள் = 2 (இடது தொகுதி) × 2 (வலது தொகுதி) = 4.

2020 · P2 · Q1(b)(i) 🟢 உறுதி (confirmed)

அயன் N₂O₃²⁻ இற்கு மிகவும் ஏற்றுக்கொள்ளத்தக்கூடிய லூயி குற்றை-கோட்டுக் கட்டமைப்பை வரைக். அதன் அடிப்படைக் கட்டமைப்பு (skeleton, N-N இணைப்புச் சங்கிலி, ஒரு N இல் ஓர் O கிளையுடன்) கீழே தரப்பட்டுள்ளது: O=N(–O)–N–O.

விடை: மொத்த இணைதிற இலத்திரன்கள் = 2N(5 வீதம்)+3O(6 வீதம்)+2(ஏற்றத்திற்கு) = 10+18+2 = 30. கொடுக்கப்பட்ட எலும்புக்கூட்டைப் பயன்படுத்தி, ஒவ்வொரு அணுவும் அட்டகம் விதியை நிறைவுசெய்யவும், முறையான ஏற்றங்கள் மொத்தமாக −2 ஆகவும் அமையும் வகையில் கட்டமைக்கும்போது:

:Ö⁻–N(–N̈=Ö)–Ö⁻: — அதாவது, மையப் N ஆனது இரு தனி-பிணைப்புள்ள O அணுக்களுடனும் (ஒவ்வொன்றும் 3 தனிச்சோடிகளுடன், முறையான ஏற்றம் −1) இரண்டாம் N உடனும் (ஒற்றைப் பிணைப்பு) இணைந்துள்ளது; இரண்டாம் N ஆனது ஒரு தனிச்சோடியுடனும், ஒரு இறுதி O உடன் இரட்டைப் பிணைப்புடனும் (முறையான ஏற்றம் 0) உள்ளது.

முறையான ஏற்ற சரிபார்ப்பு: ஒவ்வொரு ஒற்றை-பிணைப்புள்ள O (3 தனிச்சோடி) = 6−6−1 = −1 (இரண்டு உள்ளன ⟹ −2 மொத்தம்); மையப் N (3 ஒற்றைப் பிணைப்பு + 1 தனிச்சோடி) = 5−2−3 = 0; இரண்டாம் N (1 ஒற்றை+1 இரட்டைப் பிணைப்பு+1 தனிச்சோடி) = 5−2−3 = 0; இறுதி =O (1 இரட்டைப் பிணைப்பு+2 தனிச்சோடி) = 6−4−2 = 0. மொத்த ஏற்றம் = −1−1+0+0+0 = −2 ✓ (அயனின் மொத்த ஏற்றத்துடன் பொருந்துகிறது).

அட்டக சரிபார்ப்பு: ஒவ்வொரு அணுவைச் சுற்றியும் உள்ள இலத்திரன்கள்: இரு O⁻ அணுக்கள் ஒவ்வொன்றும் 8 (1 பிணைப்பு×2+3 தனிச்சோடி×2); மையப் N 8 (3 பிணைப்பு×2+1 தனிச்சோடி×2); இரண்டாம் N 8 (1 ஒற்றை×2+1 இரட்டை×4+1 தனிச்சோடி×2); இறுதி O 8 (1 இரட்டை×4+2 தனிச்சோடி×4). அனைத்து அணுக்களும் அட்டகத்தை நிறைவுசெய்கின்றன — இதுவே இக்கட்டமைப்பை "மிகவும் ஏற்றுக்கொள்ளத்தக்கூடியதாக" ஆக்குகிறது (குறைந்தபட்ச ஏற்றப் பிரிவினையுடன் முழு அட்டகமும் நிறைவு).

மொத்த இலத்திரன் எண்ணிக்கைச் சரிபார்ப்பு: பிணைப்பு இலத்திரன்கள் (3 ஒற்றை+1 இரட்டை = 5 சோடிகள்) = 10; தனிச்சோடி இலத்திரன்கள் (2×3+1+1+2 = 10 சோடிகள்) = 20; மொத்தம் = 10+20 = 30 ✓.

2020 · P2 · Q1(b)(ii) 🟢 உறுதி (confirmed)

இவ்வயனுக்கு (N₂O₃²⁻) மேலும் மூன்று லூயி குற்றை-கோட்டுக் கட்டமைப்புகளை (பிரிவுக் கட்டமைப்புகள்) வரைக. மேலே (i) இல் வரையப்பட்ட மிகவும் ஏற்றுக்கொள்ளத்தக்க கட்டமைப்புடன் ஒப்பிடும்போது நீர் வரைந்த கட்டமைப்புகளின் சார் உறுதிநிலைகளை "குறைந்த உறுதியுள்ளது" அல்லது "உறுதியற்றது" என எழுதுவதன் மூலம் காட்டுக.

விடை: ஒவ்வொரு மாற்று அமைப்பும் அதே எலும்புக்கூட்டில் இரட்டைப் பிணைப்பையும் ஏற்றங்களையும் வேறிடத்தில் நகர்த்திப் பெறப்படுகிறது; ஒவ்வொன்றின் நிலைத்தன்மையையும் முறையான ஏற்றங்களின் எண்ணிக்கை/பரம்பலைக் கொண்டு (i) உடன் ஒப்பிடலாம்:

கட்டமைப்பு 2: ⁻O–N⁺(=N̈⁻)–O⁻ (இடப்புற O⁻ ஒற்றைப் பிணைப்பு; மையப் N இரு O⁻ உடனும் ஒற்றைப் பிணைப்பையும் வலப்புற N உடன் இரட்டைப் பிணைப்பையும் கொண்டு ⊕; வலப்புற N 2 ஒற்றைப் பிணைப்பு+2 தனிச்சோடியுடன் ⊖). முறையான ஏற்றங்கள்: −1,+1,−1,0 → மொத்தம் −2 ✓; ஆனால் 3 அணுக்கள் மீது ஏற்றம் (i) இன் 2 ஐ விடக் கூடுதல் — "குறைந்த உறுதியுள்ளது".

கட்டமைப்பு 3: O=N⁺(–O⁻)–N̈⁻–O⁻ (இடப்புற terminal O இரட்டைப் பிணைப்பு, நடுநிலை; மையப் N ஆனது terminal O உடன் இரட்டையும், கிளை O⁻ உடனும் வலப்புற N⁻ உடனும் ஒற்றையும் கொண்டு ⊕; வலப்புற N ஆனது 2 ஒற்றைப் பிணைப்பு + 2 தனிச்சோடியுடன் ⊖; இறுதி O⁻ ஒற்றைப் பிணைப்பு). முறையான ஏற்றங்கள்: 0,+1,−1,−1,−1 → மொத்தம் −2 ✓; 4 அணுக்கள் மீது ஏற்றம் (மிக அதிகம்) — "உறுதியற்றது".

கட்டமைப்பு 4 (கட்டமைப்பு 2 உடன் ஒத்த வகை, இரட்டைப் பிணைப்பு இடம்மாற்றப்பட்டது): ⁻O–N⁺(=O)–N̈⁻–O⁻ — இதுவும் 4 அணுக்கள் மீது ஏற்றத்துடன் (0,+1,−1,−1,−1 → −2 ✓) — "உறுதியற்றது".

பொது விதி: Pauling இன் முறையான-ஏற்றத் தேர்வு விதிகளின்படி, குறைந்தபட்ச எண்ணிக்கையிலான முறையான ஏற்றங்களைக் கொண்ட கட்டமைப்பே மிகவும் ஏற்றுக்கொள்ளத்தக்கது; (i) இல் வெறும் 2 அணுக்கள் மட்டுமே ஏற்றம் கொண்டிருந்தன (இதுவே சிறந்தது), (குறைந்த உறுதி) கட்டமைப்பில் 3 அணுக்கள், (உறுதியற்ற) கட்டமைப்புகளில் 4 அணுக்கள் ஏற்றம் கொண்டுள்ளன — ஏற்றங்களின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்க அதிகரிக்க உறுதித்தன்மை குறைகிறது.

2012 · P1 · Q26 🟢 உறுதி (confirmed)

NH₂OH, NO, NO₂⁻ மற்றும் NO₃⁻ களில் N-O பிணைப்புத் தூரங்களின் சரியான இறங்குவரிசை எது?

NO₃⁻ > NO₂⁻ > NO > NH₂OH
NO > NO₂⁻ > NO₃⁻ > NH₂OH
NH₂OH > NO₃⁻ > NO₂⁻ > NO
NO > NO₃⁻ > NO₂⁻ > NH₂OH
NO₂⁻ > NO₃⁻ > NO > NH₂OH

விடை: (4) NH₂OH > NO₃⁻ > NO₂⁻ > NO. பிணைப்புத் தூரம் பிணைப்பு வரிசை (bond order) அதிகரிக்க அதிகரிக்கக் குறையும். பிணைப்பு வரிசைகள்: NH₂OH இல் N-O தூய ஒற்றைப்பிணைப்பு (வரிசை=1, பரிவு இல்லை); NO₃⁻ இல் பரிவால் சராசரி வரிசை=4/3≈1.33 (3 சமான N-O பிணைப்புகள் இடையே); NO₂⁻ இல் சராசரி வரிசை=3/2=1.5 (2 பிணைப்புகள் இடையே); NO இல் வரிசை≈2.5 (ஏறத்தாழ மும்மைப்பிணைப்பு தன்மை). பிணைப்பு வரிசை அதிகரிக்கும் வரிசை: NH₂OH(1)குறையும் வரிசையாகும், அதாவது இறங்குவரிசையில்: NH₂OH > NO₃⁻ > NO₂⁻ > NO.

2012 · P1 · Q42 🟢 உறுதி (confirmed)

முதலாம் கூற்று: NO₂Cl இல் உள்ள இரு N-O பிணைப்பு நீளங்களும் சமமானவை. இரண்டாம் கூற்று: NO₂Cl இற்கு இரு ஏற்கத்தக்க, நிலைப்புடைய பரிவுக் கட்டமைப்புகளை வரையலாம்.

இரண்டும் உண்மை, திருத்தமான விளக்கமன்று
முதலாம் உண்மை, இரண்டாம் பொய்
முதலாம் பொய், இரண்டாம் உண்மை
இரண்டும் பொய்
இரண்டும் உண்மை, திருத்தமான விளக்கம்

விடை: (1) இரண்டும் உண்மை, திருத்தமான விளக்கம். முதலாம் கூற்று உண்மை -- NO₂Cl இல் இரு N-O பிணைப்புகளும் சமச்சீர்மையால் (resonance) சமமான நீளத்தைக் கொண்டவை (சோதனை ரீதியாகவும் உறுதிசெய்யப்பட்டவை). இரண்டாம் கூற்று உண்மை -- இரு N-O பிணைப்புகளில் ஒன்று N=O இரட்டைப்பிணைப்பாகவும் மற்றது N-O⁻ ஒற்றைப்பிணைப்பாகவும் வரையக்கூடிய இரு சமான, நிலைப்புடைய பரிவுக் கட்டமைப்புகள் உள்ளன. இரண்டாம் கூற்று முதலாம் கூற்றைச் சரியாக விளக்குகிறது -- இரு பரிவு கட்டமைப்புகளுக்கிடையேயான சராசரியாக்கல் காரணமாகவே இரு N-O பிணைப்புகளும் நடைமுறையில் ஒரே சராசரி (இடைநிலை) நீளத்தைக் கொண்டவையாகின்றன.

← அலகு 2