ప్రశ్నలు - జవాబులు
1. నీటి అణువులో బంధకోణం 104.5o ఉంటుంది. ఎందువల్ల?
జ: H2O లో ఆక్సిజన్ SP3 సంకరీకరణం చెందుతుంది. దీనిమీద రెండు ఒంటరి ఎలక్ట్రాన్ జంటలు ఉంటాయి. ఒంటరి జంట - ఒంటరి జంటల వికర్షణ మూలంగా బంధకోణం 109o 28' నుంచి 104.5o లకు తగ్గుతుంది.
2. HF బాష్పీభవన స్థానం కంటే H2O బాష్పీభవన స్థానం ఎక్కువ. ఎందుకు?
జ: నీటి అణువు నాలుగు, HF అణువు రెండు హైడ్రోజన్ బంధాలను ఏర్పరచగలవు. వాయుస్థితిలో H2O అణువులు విడివిడిగా ఉంటే, HF మాత్రం బృహదణువుగా ఉంటుంది. అందుకే HF బాష్పీభవన స్థానం కంటే H2O బాష్పీభవన స్థానం ఎక్కువ.
5. Ca+2, Zn+2లలో ఏది స్థిరమైంది? ఎందువల్ల?
జ: Ca+2 లో స్థిర అష్టక విన్యాసం (2, 8, 8) ఉంది. కానీ Zn+2 లో మిథ్యా జడవాయు విన్యాసం (2, 8, 18) ( వాటి వేలన్సీ స్థాయిల్లో) ఉంది. కాబట్టి అయాన్ కంటే అష్టక విన్యాసమున్న Ca+2 కే ఎక్కువ స్థిరత్వం ఉంటుంది.
6. ఎ) C2H2 బి) C2H4 లో ఎన్ని సిగ్మా, పై బంధాలున్నాయి?
జ: ఎ)
C2H2 లో మొత్తం 3σ , రెండు Π బంధాలున్నాయి.
బి)
C2H4లో మొత్తం 5σ, ఒక Π బంధం ఉన్నాయి.
7. అమ్మోనియాలో నైట్రోజన్ SP3 సంకరీకరణాన్ని జరిపినప్పటికీ బంధకోణం మాత్రం 109o28'ఉండదు. వివరించండి.
నైట్రోజన్ SP3 సంకర ఆర్బిటాల్లో ఒక ఒంటరి ఎలక్ట్రాన్ జంట ఉండటం వల్ల, ఒంటరి ఎలక్ట్రాన్ - బంధ జంట ఎలక్ట్రాన్ వికర్షణ ఉంటుంది.
దీనివల్ల బంధకోణం 109o28'నుంచి 107oకు తగ్గుతుంది.
8. NH3, NF3 పిరమిడల్ ఆకృతిలో ఉన్నప్పటికీ, NF3 కంటే NH3కు ద్విధ్రువ భ్రామకం ఎక్కువ. ఎందువల్ల?
జ: NH3, NF3 రెండూ పిరమిడ్ ఆకృతిలో ఉంటాయి. ఒక ఒంటరి జంట ఎలక్ట్రాన్లను కలిగి ఉంటాయి. NH3లో ఆర్బిటాల్ ద్విధ్రువం, N - H బంధాల ద్విధ్రువ బ్రామకాలు ఒకే దిశలో ఉంటాయి. కాబట్టి NH3 ద్విధ్రువ భ్రామకం ఎక్కువగా ఉంటుంది. NF3లో ఇవి వ్యతిరేక దిశలో ఉంటాయి. అందుకే NH3 కంటే NF3 కు ద్విధ్రువ భ్రామకం తక్కువగా ఉంటుంది.
9. HF బాష్పీభవన స్థానం కంటే H2O బాష్పీభవన స్థానం ఎక్కువ. ఎందుకు?
జ: నీటి అణువు నాలుగు, HF అణువు రెండు హైడ్రోజన్ బంధాలను ఏర్పరచగలవు. వాయుస్థితిలో H2O అణువులు విడివిడిగా ఉంటే, HF మాత్రం బృహదణువుగా ఉంటుంది. అందుకే HF బాష్పీభవన స్థానం కంటే H2O బాష్పీభవన స్థానం ఎక్కువ.
10. ద్విధ్రువ భ్రామకం అంటే ఏమిటి?
జ: ధన, రుణావేశ కేంద్రాల మధ్య దూరం (r), ఆవేశం (Q) లబ్ధాన్నే ద్విధ్రువ భ్రామకం అంటారు.
యూనిట్లు: డిబై
1 డిబై = 3.34 × 10-30 కూలుంబ్.మీ.
11. ద్విధ్రువ భ్రామకం రెండు అనువర్తనాలను తెలపండి.
జ: సిస్ ఐసోమర్లకు ద్విధ్రువ భ్రామకం ఉంటుంది. ట్రాన్స్ ఐసోమర్ల ద్విధ్రువ భ్రామకం సున్నా.
ధ్రువ సంయోజనీయ సమ్మేళనాల అయానిక స్వభావ శాతాన్ని లెక్కించడానికి ఉపయోగపడుతుంది.
12. హైడ్రోజన్ బంధం అంటే ఏమిటి? వీటిలో ఉండే రకాలను ఉదాహరణలతో వివరించండి.
జ: ఒక అణువులో ఉన్న Hకు; అదే అణువు లేదా వేరే అణువుకు చెందిన O, N, F లాంటి అధిక రుణ విద్యుదాత్మకత ఉన్న పరమాణువుకు మధ్య ఉన్న బలహీన విద్యుత్ ఆకర్షణ బలాన్ని 'హైడ్రోజన్ బంధం' అంటారు.
అంతర్ అణుక హైడ్రోజన్ బంధం: రెండు అణువులకు చెందిన H, అధిక రుణ విద్యుదాత్మకత ఉన్న పరమాణువు మధ్య ఏర్పడే హైడ్రోజన్ బంధం.
ఉదా: HF, H2O, NH3
అణు అంతర హైడ్రోజన్ బంధం: ఒకే అణువుకు చెందిన H; అధిక రుణ విద్యుదాత్మకత ఉన్న పరమాణువు మధ్య ఏర్పడే హైడ్రోజన్ బంధం.
ఉదా: O - నైట్రో ఫీనాల్, O - హైడ్రాక్సీ బెంజాల్డిహైడ్.
13. నైట్రోజన్ అణువు యొక్క అణు ఆర్బిటాల్ సిద్ధాంతాన్ని వివరించండి. దీని బంధ క్రమాన్ని లెక్కించి, అయస్కాంత ధర్మాన్ని తెలపండి.
జ:
N N2 N
పరమాణు ఆర్బిటాల్ అణు ఆర్బిటాల్ పరమాణు ఆర్బిటాల్
N2 అణు ఆర్బిటాల్ విన్యాసం:
N2 బంధ క్రమం =
N2 అణువులోని ఆర్బిటాళ్లలో అన్ని ఎలక్ట్రాన్లు జత కూడినందువల్ల దీనికి డయా అయస్కాంత స్వభావం ఉంటుంది.
14. ఆక్సిజన్ అణువు యొక్క అణు ఆర్బిటాల్ సిద్ధాంతాన్ని వివరించండి. దీని బంధ క్రమాన్ని లెక్కించి, అయస్కాంత ధర్మాన్ని తెలపండి.
జ:
O O2 O
పరమాణు ఆర్బిటాల్ అణు ఆర్బిటాల్ పరమాణు ఆర్బిటాల్
O2 అణు ఆర్బిటాల్ విన్యాసం =
O2 బంధ క్రమం =
2 ఆర్బిటాళ్లలో జతకూడని బంధ ఎలక్ట్రాన్లు ఉండటం వల్ల, O2కు పారా అయస్కాంత ధర్మం ఉంటుంది.
15. VSEPR సిద్ధాంతంలోని ముఖ్యాంశాలు రాయండి.
జ: వేలన్సీ కక్ష్య ఎలక్ట్రాన్ జంట వికర్షణ (VSEPR) సిద్ధాంతం:
సరళ సమయోజనీయ సమ్మేళనాల ఆకృతులను నిర్ణయించడానికి సిడ్జివిక్, పోవెల్ VSEPR సిద్ధాంతాన్ని ప్రతిపాదించారు. ఈ సిద్ధాంతంలోని ముఖ్యమైన ప్రతిపాదనలు -
1) మధ్యస్థ పరమాణువు వేలన్సీ కక్ష్యలో బంధ జంటలు, ఒంటరి జంటలు ఉంటాయి.
2) ఒంటరి జంటలు ఎక్కువ ప్రదేశాన్ని, బంధ జంటలు తక్కువ ప్రదేశాన్ని ఆక్రమిస్తాయి.
3) మధ్యస్థ (కేంద్రక) పరమాణువుపై ఎలక్ట్రాన్ జంటలు తక్కువ వికర్షణ బంధాలుండే విధంగా సర్దుబాటవుతాయి.
4) బంధ ఎలక్ట్రాన్ జంటల మధ్య వికర్షణ బలాల పరిమాణాలు కేంద్రక పరమాణువు, దాంతో బంధితమైన ఇతర పరమాణువుల రుణ విద్యుదాత్మకతల మధ్య ఉండే తేడాలపై ఆధారపడి ఉంటాయి.
5) వికర్షణ బలాల క్రమం: ఒంటరి జంట - ఒంటరి జంట > ఒంటరి జంట - బంధ జంట > బంధ జంట - బంధ జంట.
6) అణువు ఆకృతి కేంద్రక పరమాణువు వేలన్సీ కక్ష్యలో ఉండే ఎలక్ట్రాన్ జంటలపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
7) 2, 3, 4, 5, 6 బంధ ఎలక్ట్రాన్ జంటలుంటే వాటికి రేఖీయ, త్రికోణీయ సమతల, చతుర్ముఖ, త్రికోణీయ బైపిరమిడల్, అష్టభుజీయ ఆకృతులు ఉంటాయి.
16. sp3d సంకరీకరణాన్ని ఉదాహరణతో వివరించండి.
జ: sp3d సంకరీకరణం: ఒక పరమాణువుకి చెందిన వేలన్సీ కక్ష్యలో ఉండే ఒక s, మూడు p, ఒక d ఆర్బిటాళ్లు కలిసిపోయి, సర్వసమానమైన అయిదు sp3d సంకర ఆర్బిటాళ్లను ఏర్పరిచే ప్రక్రియ.
ఉదా: PCl5.
P = 1s2 2s2 2p6 3s1 3px1 3py1 3pz1 (మొదటి ఉత్తేజిత స్థాయి).
ఒక 3s, మూడు 3p, ఒక 3d ఆర్బిటాళ్లు (p వేలన్సీ కక్ష్యకు చెందిన) కలిసిపోయి, అయిదు సర్వసమానమైన sp3d సంకర ఆర్బిటాళ్లను ఏర్పరుస్తాయి. ఇవి మళ్లీ Cl కు చెందిన p ఆర్బిటాళ్లతో అతిపాతం జరిపి ట్రైగోనల్ బైపిరమిడ్ ఆకృతిలో ఉండే PCl5 ని ఇస్తాయి. బంధకోణాలు 120o (భూ సమాంతర బంధాల మధ్య), 90o (అక్షీయ బంధాల మధ్య)
s శాతం = 20% d శాతం = 20% p శాతం = 60%
17. SF6 లో ఉండే సంకరీకరణాన్ని వివరించండి.
జ: sp3d2 సంకరీకరణం: ఒక పరమాణువుకి చెందిన వేలన్సీ కక్ష్యలో ఉండే ఒక s, మూడు p, రెండు d ఆర్బిటాళ్లు కలిసిపోయి, సర్వసమానమైన ఆరు sp3d2 సంకర ఆర్బిటాళ్లను ఏర్పరిచే ప్రక్రియ.
ఉదా: SF6.
S = 1s2 2s2 2p6 3s1 3px1 3py1 3pz1 3d1 3d1 (రెండో ఉత్తేజిత స్థాయి).
S వేలన్సీ కక్ష్యకు చెందిన ఒక 3s, మూడు 3p, రెండు 3d ఆర్బిటాళ్లు కలిసిపోయి, ఆరు సర్వసమానమైన sp3d2 సంకర ఆర్బిటాళ్లను ఏర్పరుస్తాయి. ఇవి మళ్లీ F కు చెందిన p ఆర్బిటాళ్లతో అతిపాతం జరిపి, ఆక్టాహెడ్రల్ ఆకృతిలో ఉండే SF6 ను ఇస్తాయి. బంధకోణాలు 90o, 90o.
s శాతం = 16.66%, p శాతం = 50%, d శాతం = 33.33%.
18. పరమాణు ఆర్బిటాళ్ల సంకరీకరణం అంటే ఏమిటి? సంకరీకరణాలను తగు ఉదాహరణలతో వివరించండి.
జ: దాదాపు సమాన శక్తులున్న పరమాణు ఆర్బిటాళ్లు ఒకదాంతో ఒకటి కలిసిపోయి, అదే సంఖ్యలో ఉండే సర్వసమానమైన (శక్తి, ఆకృతులు) కొత్త ఆర్బిటాళ్లను ఏర్పరిచే ప్రక్రియనే 'సంకరీకరణం' అంటారు.
సంకరీకరణాన్ని ఇలా వర్గీకరించవచ్చు.
sp సంకరీకరణం: ఒక పరమాణువుకి చెందిన వేలన్సీ కక్ష్యలో ఉండే ఒక s, ఒక p ఆర్బిటాళ్లు కలిసిపోయి, సర్వసమానమైన రెండు sp2 సంకర ఆర్బిటాళ్లను ఏర్పరిచే ప్రక్రియ.
Be వేలన్సీ కక్ష్యలోని ఒక 2s, ఒక 2p ఆర్బిటాళ్లు కలిసిపోయి రెండు సర్వసమానమైన sp సంకర ఆర్బిటాళ్లు ఏర్పడతాయి. ఇవి మళ్లీ క్లోరిన్లో ఉండే p ఆర్బిటాళ్లతో అతిపాతం జరిపి 'రేఖీయ' ఆకృతిలో ఉండే BCl2 ను ఇస్తాయి. బంధకోణం 180o. s శాతం = 50%, p శాతం = 50%.
sp2 సంకరీకరణం: ఒక పరమాణువుకి చెందిన వేలన్సీ కక్ష్యలో ఉండే ఒక s, రెండు p ఆర్బిటాళ్లు కలిసిపోయి, సర్వసమానమైన మూడు sp2 సంకర ఆర్బిటాళ్లను ఏర్పరిచే ప్రక్రియ. ఉదా: BCl3
B = 1s2 2s1 2px1 2py1 (మొదటి ఉత్తేజితస్థాయి)
బోరాన్ వేలన్సీ కక్ష్యలోని ఒక 2s, రెండు 2p ఆర్బిటాళ్లు కలిసిపోయి, సర్వసమానమైన మూడు sp2 సంకర ఆర్బిటాళ్లను ఇస్తాయి. ఇవి మళ్లీ Cl కు చెందిన p ఆర్బిటాళ్లతో అతిపాతం జరిపి, సమతల త్రిభుజాకృతిలో ఉండే BCl3 ని ఇస్తాయి. బంధకోణం 120o. s శాతం = 33.33%, p శాతం
= 66.67%.
sp3 సంకరీకరణం: ఒక పరమాణువుకి చెందిన వేలన్సీ కక్ష్యలో ఉండే ఒక s, మూడు p ఆర్బిటాళ్లు కలిసిపోయి, సర్వసమానమైన నాలుగు sp3 సంకర ఆర్బిటాళ్లను ఏర్పరిచే ప్రక్రియ.
ఉదా: CH4.
C = 1s2 2s1 2px1 2py1 2pz1 (మొదటి ఉత్తేజితస్థాయి)
కార్బన్ వేలన్సీ కక్ష్యకు చెందిన ఒక 2s, మూడు 2p ఆర్బిటాళ్లు కలిసిపోయి, నాలుగు సర్వసమానమైన sp3 సంకర ఆర్బిటాళ్లను ఏర్పరుస్తాయి. ఇవి మళ్లీ H కు చెందిన s ఆర్బిటాళ్లతో అతిపాతం జరిపి, టెట్రాహెడ్రల్ (చతుర్ముఖీయం) ఆకృతిలో ఉండే CH4 ను ఇస్తాయి. బంధకోణం 109o 28'. s శాతం = 25%; p శాతం = 75%.