రంగులు వెదజల్లే దీపావళి టపాసులు కాల్చడమంటే పిల్లలకు భలే సరదా. బంగారం, వెండి, ఇత్తడి, కంచు, ఉష్ణమాపకంలో ఉండే పాదరసం, అయస్కాంతాలు, పింకు రంగు KMnO4, నారింజ రంగు K2Cr2O7, లేత ఆకుపచ్చ రంగు FeSO4, గాల్వనైజ్ చేసిన ఇనుము ఇవన్నీ పరివర్తన మూలకాలకు సంబంధించినవే! తెలుసుకునే కొద్దీ పరివర్తన మూలకాల రసాయనశాస్త్రం చాలా ఆసక్తిగా ఉంటుంది.
ఈ మూలకాలను ఆవర్తన పట్టికలో s, p బ్లాకు మూలకాల మధ్య అమర్చారు. 'పరివర్తన' అంటే 'మార్పు' అని అర్థం. మూలకాల ధర్మాలు అధిక ధనాత్మకత (s బ్లాకు) నుంచి అల్ప ధనాత్మకత (p బ్లాకు) వైపు మారడం వల్ల వీటిని పరివర్తన మూలకాలు (3 - 11 గ్రూపులు) అంటారు. చివరగా వచ్చి చేరే ఎలక్ట్రాను 'd' ఉపస్థాయిలోకి ప్రవేశిస్తే ఆ మూలకాలను d బ్లాకు మూలకాలు అంటారు (3 - 12 గ్రూపులు). ఈ రెండింటికీ సాధారణ ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం
(n-1)d1-10 ns1-2 ఉంటుంది. II B కి చెందిన మూలకాలు Zn, Cd, Hg లను పరివర్తన మూలకాలుగా పరిగణించరు. పరివర్తన మూలకాలను 4 శ్రేణుల్లో (3d, 4d, 5d, 6d) అమర్చారు.
s బ్లాకు మూలకాల కంటే పరమాణు పరిమాణం చిన్నగా ఉండటం, అధిక కేంద్రకావేశం, జతకూడని d ఎలక్ట్రాన్ల మూలంగా పరివర్తన మూలకాలు కొన్ని ప్రత్యేక ధర్మాలను ప్రదర్శిస్తాయి.
ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం: Cr (4s13d5), Mo (5s14d5), W (5d56s1), Cu (3d104s1), Ag (4d105s1),
Au (5d106s1), Pd (4d106s0), Pt (5d106s0) మూలకాల ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం భిన్నంగా ఉంటుంది. స్థిరత్వం చేకూరడం కోసం అవి ఇలాంటి విన్యాసాన్ని పొందుతాయి. వీటి అయోనైజేషన్ పొటెన్షియల్ విలువలు అత్యధికం.
ఆక్సీకరణ స్థితులు:
ns, (n-1)d శక్తిస్థాయుల మధ్య శక్తిభేదం తక్కువగా ఉండటం వల్ల ns, (n-1)d స్థాయిలో ఉండే అన్ని ఎలక్ట్రానులు బంధాల్లో పాల్గొనడం వల్ల వీటి ఆక్సీకరణ స్థితులు మారుతుంటాయి. అంటే అనేక ఆక్సీకరణ స్థితులను పొందుతాయి. s, d ఎలక్ట్రాన్ల మొత్తం (7వ గ్రూపు వరకు) కలిపితే గరిష్ఠ ఆక్సీకరణ స్థితి వస్తుంది. క్రోమియం గ్రూపు మూలకాలకు ఉండే కనీస ఆక్సీకరణస్థితి +1. పరివర్తన మూలకాల సాధారణ ఆక్సీకరణ స్థితి +2. Ru, Os లు అత్యధిక ఆక్సీకరణస్థితి +8ని ప్రదర్శిస్తాయి. సగం నిండిన (Fe+3) లేదా పూర్తిగా నిండిన (Zn+2) ఉపస్థాయులుంటే వాటి స్థిరత్వం మిగతా వాటికంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఈ కారణంగానే ఫెర్రస్ కంటే ఫెర్రిక్ లవణాలకు అధిక స్థిరత్వం ఉంటుంది. Fe+2 (ఫెర్రస్) ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం [Ar] 4s03d6, Fe+3 (ఫెర్రిక్) ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం [Ar] 4s03d5. Fe+3 లో d ఉపస్థాయి ఎలక్ట్రాన్ సగం నిండటం వల్ల అధిక స్థిరత్వం వస్తుంది.
పరమాణు, అయానిక వ్యాసార్ధాలు: క్రోమియం గ్రూపు వరకు పరమాణు సంఖ్య పెరిగే కొద్దీ పరమాణు, అయానిక వ్యాసార్ధాలు పెరుగుతాయి. క్రోమియం తర్వాత గ్రూపు మూలకాలకు మరుగుపరిచే ప్రభావం పెరగడంతో వాటి పరమాణు అయానిక వ్యాసార్ధాలు దాదాపు స్థిరంగా ఉంటాయి. ఒకే మూలకం ధన ఆక్సీకరణ సంఖ్య పెరిగే కొద్దీ అయానిక పరిమాణం తగ్గుతుంది.
రంగున్న అయాన్లు: దాదాపు అన్ని పరివర్తన మూలకాల అయాన్లకు రంగు ఉంటుంది. d ఉపస్థాయుల్లో ఉండే జతకూడని ఎలక్ట్రాన్లు,
d - d పరివర్తనల మూలంగా రంగును ప్రదర్శిస్తాయి. అయాన్ లేదా లైగాండ్ పరివర్తన మూలకాన్ని సమీపించినప్పుడు, d ఆర్బిటాళ్లు 2 సముదాయాలుగా విడిపోతాయి. అంటే తక్కువ శక్తి ఉండే
t2g (dxy, dyz and dxz) గా, ఎక్కువ శక్తి ఉండే eg (dx2-y2, dz2)గా మారతాయి. ఒక లవణం కాంతిని గ్రహించినప్పుడు ఎలక్ట్రాన్లు t2g నుంచి eg కి దూకుతాయి (కాంతి λ = 400 to 750 nm). ఈ రెండు సమూహాల మధ్య శక్తిభేదం తక్కువగా ఉండటంతో ఎలక్ట్రాన్లు తేలిగ్గా పరివర్తనం చెందుతాయి. పైస్థాయికి వెళ్లిన ఎలక్ట్రాన్లు కాంతిలో తమకు కావాల్సిన తరంగదైర్ఘ్యం ఉండే రంగులను గ్రహించి, మిగిలిన రంగులను బహిర్గతం చేస్తాయి. Sc+3, Ti+4, V+5 అయాన్లలో ఒంటరి d ఎలక్ట్రాన్లు లేనందున, Cu+1, Zn+2 అయాన్లలో d ఆర్బిటాళ్లలో ఎలక్ట్రాన్లు జతకూడటం వల్ల వాటికి రంగు ఉండదు. Cr2O7-2, CrO4-2, MnO4-లలో లోహాల d ఆర్బిటాళ్లు పూర్తి ఖాళీగా ఉన్నప్పటికీ, ఆవేశబదిలీ ప్రక్రియ కారణంగా అయాన్లకు రంగు వస్తుంది. ఒకే లోహానికి చెందిన వేర్వేరు ఆక్సీకరణ స్థితుల్లోని అయాన్లకు వేర్వేరు రంగులుంటాయి. ఉదా: Cr+2 కు నీలం, Cr+3 కి ఆకుపచ్చ, Cr+6 కు పసుపు రంగు ఉంటుంది.
CuCl కి రంగు ఉండదు. CuSO4 రంగులో ఉంటుంది. CuCl లో Cu+ ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం 3d10. d ఉపస్థాయిలో అన్ని ఎలక్ట్రాన్లు జతకూడి ఉంటాయి. ఒంటరి 'd' ఎలక్ట్రాన్లు లేనందున CuCl కి రంగు ఉండదు. అదే CuSO4 లో అయితే Cu+2 ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం 3d9. అంటే ఒక జతకూడని d ఎలక్ట్రాను d-d పరివర్తనకు దారితీయడంతో CuSO4 నీలిరంగులో ఉంటుంది (ఇది పసుపు రంగును శోషించడం వల్ల).
ఉత్ప్రేరక ధర్మాలు:
పరివర్తన మూలకాలు, వాటి సమ్మేళనాలు ఉత్ప్రేరకాలుగా పనిచేస్తాయి. ఈ మూలకాలు చర్య జరిగేందుకు అనువైన పెద్ద ఉపరితలాన్ని ఇవ్వడంవల్ల d- ఆర్బిటాళ్లు అసంపూర్తిగా నిండుతాయి. అవి (స్వేచ్ఛా సంయోజకతలు) ఉత్ప్రేరకాలుగా వ్యవహరిస్తాయి. అధిశోషణ సిద్ధాంతం ప్రకారం ఈ మూలకాలు అనువైన పెద్ద ఉపరితలం, స్వేచ్ఛా సంయోజకతల కారణంగా క్రియాజనకాలు ఉపరితలంపై అధిశోషణం చెందుతాయి. చర్యావేగాన్ని పెంచుతాయి. మధ్యస్థ సమ్మేళన సిద్ధాంతం ప్రకారమైతే క్రియాజనకాలు చర్య జరిపి అస్థిరంగా ఉండే మధ్యస్థ సమ్మేళనాలను ఇస్తాయి. ఇవి కొత్త మార్గంలో ఉత్తేజితశక్తి తగ్గేలా చర్యను ప్రోత్సహిస్తాయి.
ఉదా: V2O5 + SO2 → V2O4 + SO3
2V2O4 + O2 → 2V2O5
విధానం | ఉత్ప్రేరకం |
1º - ఆల్కహాల్లను ఆల్డిహైడ్లుగాఆక్సీకరణం చేయడం. |
FeSO4/H2O2 (ఫెంటాన్ కారకం) |
ఆస్వాల్డ్ పద్ధతిలో NH3 ని NO గా ఆక్సీకరణం చేయడం. | Pt/ Ir మిశ్రమం |
స్పర్శా పద్ధతిలో SO2ను SO3గా ఆక్సీకరణం చేయడం. | ప్లాటినైజ్ చేసిన రాతి నార. |
హేబర్ పద్ధతిలో NH3 ని తయారు చేయడం. | Fe & Mo |
అయస్కాంత ధర్మాలు
అయస్కాంత క్షేత్రంలో పదార్థాల ప్రవర్తనను బట్టి వాటిని పారా, డయా, ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలుగా వర్గీకరించారు.
పారా అయస్కాంత పదార్థాలు: అయస్కాంత క్షేత్ర ఆకర్షణకు గురయ్యే పదార్థాలను (జతకూడని d ఎలక్ట్రాన్లు ఉన్నందున) వాటిని పారా అయస్కాంత పదార్థాలు అంటారు. వీటికి B > H (B అంటే పదార్థంలో క్షేత్రం, H అంటే ప్రయోగించిన అయస్కాంత క్షేత్రబలం).
ఉదా: Cr+3, Sc+2, Fe+3.
డయా అయస్కాంత పదార్థాలు: ఏ పదార్థాలనైతే అయస్కాంత క్షేత్రం వికర్షిస్తుందో (d ఎలక్ట్రాన్లు జతకూడినందు వల్ల) వాటిని డయా అయస్కాంత పదార్థాలు అంటారు. వీటికి B < H.
ఉదా: Zn+2, Cu+1, V+5, Ti+4.
ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలు:
అయస్కాంత క్షేత్రం బలంగా ఆకర్షించడం వల్ల శాశ్వత అయస్కాంతాలుగా మారే పదార్థాలను ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలు అంటారు. వీటికి B > > > H. జతకూడని 'd' ఎలక్ట్రాన్లు అనేకం ఉండటం వల్లే ఈ పదార్థాలకు ఈ ధర్మం వచ్చింది. ఉదా: Fe, Co, Ni.
అయస్కాంత ధర్మాన్ని B.M. (బోర్ మాగ్నటాన్) అంటారు.
ఎర్గ్ /గాస్
e = ఎలక్ట్రాన్ విద్యుదావేశం, h = ప్లాంక్ స్థిరాంకం,
M = ఎలక్ట్రాన్ ద్రవ్యరాశి, C = కాంతివేగం.
3d శ్రేణి మూలకాలకు అయస్కాంత భ్రామకం
ఇక్కడ n = జతకూడని ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య
4d, 5d శ్రేణి మూలకాలకు
ఇక్కడ S, L లు అన్ని ఎలక్ట్రాన్ల స్పిన్ క్వాంటం, ఎజిముతల్ క్వాంటం సంఖ్యల మొత్తం.
Au (I) డయా అయస్కాంత పదార్థం, రంగులేనిది. 5d ఉపస్థాయి పూర్తిగా నిండి ఉండటం వల్ల ఇలా జరుగుతుంది.
Au+ = [Xe] 4f146s05d10
Au (III) కి అయస్కాంత భ్రామకం 2.95 B.M., దీనికి ఆకుపచ్చ రంగు ఉంటుంది. జతకూడని "d" ఎలక్ట్రాన్లు ఉన్నందు వల్లే ఇలా జరుగుతుంది.
Au+3 = [Xe] 4f146s05d8
అల్పాంతరాళ సమ్మేళనాలు: పరివర్తన మూలకాల్లో ఉండే రంధ్రాలను H, B, C, N లాంటి మూలకాలు ఆక్రమించుకుని ఏర్పరిచే నాన్ స్టాయికియోమెట్రిక్ పదార్థాలను 'అల్పాంతరాళ సమ్మేళనాలు' అంటారు. వీటికి లోహ, పెళుసు స్వభావాలు ఉంటాయి. లోహ సాంద్రత కంటే వీటి సాంద్రత తక్కువ. వీటికి అధిక ద్రవీభవన, బాష్పీభవన ఉష్ణోగ్రతలు ఉంటాయి. ZnO చల్లగా ఉన్నప్పుడు తెల్లగా, వేడిగా ఉన్నప్పుడు పసుపుపచ్చగా ఉంటుంది. స్టాయికియోమెట్రిక్ సమ్మేళనం నాన్ స్టాయికియోమెట్రిక్గా మారడమే దీనికి కారణం.
eg: TiC, TiH2, Mn4N, Fe3H, MoC, Zr H2, Fe3C, Fe 0.89 S, Fe 0.82O, Ti H1.7 and VH0.56.
మిశ్రమ లోహాలు ఏర్పడటం: రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ లోహాలను లేదా వీటితోపాటు అర్ధలోహాలు లేదా అలోహాలను ద్రవస్థితిలో సజాతీయంగా కలిపితే ఏర్పడే, లోహ లక్షణాలను సంతరించుకున్న ఘన ద్రావణాలను మిశ్రమ లోహాలు అంటారు. కలిపే లోహాల పరమాణు పరిమాణ భేదం 15 శాతానికి మించకూడదు. మిశ్రమ లోహాలను విద్యుద్విశ్లేషణ నిక్షిప్తం, అమాల్గమేషన్, క్షయకరణం, భస్మలోహ నిష్కర్షణ, శమింపజేయడం ద్వారా తయారు చేయవచ్చు. ఇనుము కలిసిన మిశ్రమ లోహాలను ఫెర్రస్ మిశ్రమ లోహాలని, కలవని వాటిని నాన్ ఫెర్రస్ మిశ్రమ లోహాలని అంటారు.
ఫెర్రస్ మిశ్రమ లోహాలు
* ఇన్వార్ (64% Fe + 35% Ni + Mn + C) : దీన్ని లోలకం కడ్డీల తయారీలో వాడతారు.
* నైక్రోమ్ (60% Ni + 15% Cr + 25% Fe): దీన్ని అగ్గిపొయ్యిలు, కొలుముల్లో ఉపయోగిస్తారు.
నాన్ ఫెర్రస్ మిశ్రమ లోహాలు
సంశ్లిష్ట సమ్మేళనాలు : జీవ వ్యవస్థలైన పత్రహరితం (క్లోరోఫిల్), హిమోగ్లోబిన్, విటమిన్ B-12, Ag, Au లోహ సంగ్రహణం, Ni ని శుద్ధి చేయడం, ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్, ఫొటోగ్రఫీ, గుణాత్మక విశ్లేషణలో Ni+2, Co+2, Fe+3, Zn+2, Cu+2, Hg+2 అయాన్ల గుర్తింపు, EDTA లాంటి ఘనపరిమాణాత్మక విశ్లేషణ, నీటి కాఠిన్యతను అంచనా వేయడంలో సంశ్లిష్ట సమ్మేళనాలు ముఖ్యపాత్ర వహిస్తున్నాయి.
* లోహ అయాన్తో లైగాండ్లు సమన్వయ సమయోజనీయ బంధాలను ఏర్పరచినప్పుడు వచ్చే సమ్మేళనాలను సంశ్లిష్ట సమ్మేళనాలు అంటారు. చిన్నగా ఉండే పరమాణు సైజు, అధిక ఆవేశం, అసంపూర్తిగా నిండిన d ఆర్బిటాళ్లు ఉండటం వల్ల పరివర్తన మూలకాలు సంశ్లిష్ట సమ్మేళనాలను ఏర్పరచగలుగుతున్నాయి.
* కేంద్రక లోహ అయాన్ లేదా పరమాణువుకు ఎలక్ట్రాన్ జంటలను దానం చేసి సమన్వయ సమయోజనీయ బంధాలను ఏర్పరిచే అయాన్/పరమాణువు/అణువును లైగాండ్ అంటారు. ఇవి అయాన్లు
(ఉదా. Cl-, CN-) లేదా తటస్థం (NH3, H2O) గా ఉంటాయి. లైగాండ్లు లూయీ క్షారాలు (ఎలక్ట్రాన్ జంట దాతలు), కేంద్రక లోహ పరమాణువు లూయీఆమ్లం (ఎలక్ట్రాన్ జంట స్వీకర్త)గా వ్యవహరిస్తాయి. వీటిలో మళ్లీ ఏకదంత (ఒక ఎలక్ట్రాన్ జంటదాత ఉదా: NH3, H2O), ద్విదంత (రెండు ఎలక్టాన్ జంటదాతలు ఉదా: ఆగ్జలేట్, గ్త్లెసినేట్), హెక్సాదంత (6 ఎలక్ట్రాన్ జంటదాతలు, ఉదా: EDTA) లైగాండ్లు ఉన్నాయి.
* సంశ్లిష్ట సమ్మేళనంలో కేంద్రక లోహ పరమాణువు చుట్టూ ఉండే లైగాండ్ల సంఖ్యను 'సమన్వయ సంఖ్య' (కో ఆర్డినేషన్ సంఖ్య) అంటారు. సంశ్లిష్ట అయాన్పై ధన ఆవేశం ఉంటే ఆ సమ్మేళనాన్ని కాటయానిక్ సంశ్లిష్టం అంటారు. ఉదా: [CO(NH3)6]Cl3 .
* రుణావేశం ఉంటే ఆ సమ్మేశనాన్ని ఆనయానిక్ సంశ్లిష్టం అంటారు. ఉదా:K4[Fe(CN)6], ఎలాంటి ఆవేశమూ లేకుంటే తటస్థ సంశ్లిష్టం అంటారు. ఉదా: [Ni(Co)4].
సంశ్లిష్ట సమ్మేళనాల నామకరణ విధానం
ఫార్ములా రాసేందుకు నియమాలు:
* ముందుగా కాటయాన్ను, తర్వాత ఆనయాన్ను రాయాలి.
* సంశ్లిష్టంలో కో ఆర్డినేషన్ క్షేత్రాన్ని [ ] లో రాయాలి.
* ముందుగా లోహ గుర్తును తర్వాత ఆకారాది క్రమంలో లైగాండ్ల పేర్లను బట్టి వాటి గుర్తులను లేదా ఫార్ములాలను రాయాలి. ఉదా: [Co(NH3)4 (H2O) Cl] Cl2 లైగాండ్ల ఆకారాది క్రమం అమైన్, ఆక్వా, క్లోరో.
* లోహం, లైగాండ్ల పేర్లను మధ్యలో ఎలాంటి ఖాళీ లేకుండా వరుసగా రాయాలి.
* en, Py లాంటి లైగాండ్ల అసలు పేరు మొదటి అక్షరాన్నే ఆకారాది క్రమంలో పరిగణించాలి.
* కేవలం సంశ్లిష్ట అయాన్ను మాత్రమే రాస్తే బ్రాకెట్ కుడివైపు పైభాగాన ఆవేశాన్ని రాయాలి.
ఉదా: [Co(NH3)6]+3.
పేరు రాసేందుకు నియమాలు:
* సంశ్లిష్ట సమ్మేళనంలో ముందుగా కాటయాన్ పేరు, తర్వాత ఆనయాన్ పేరు రాయాలి.
* లోహం పేరు రాశాక దాని ఆక్సీకరణ స్థితిని రోమన్ సంఖ్యతో బ్రాకెట్లో తెలపాలి.
* రుణ లైగాండ్ల పేర్లు ''ఓ'' తో అంతమవుతాయి.
ఉదా: Cl- (క్లోరో), NO2- (నైట్రో), CN- (సయనో). 2004 IUPAC సిఫారసుల మేరకు Cl- ను క్లోరైడో, CN- ను సైనైడో, H- ను హైడ్రిడో అని పిలవాలి.
* ధన లైగాండ్ల పేర్ల చివర - ''ఇయమ్'' అని వస్తుంది.
ఉదా: NO+ (నైట్రసోనియం), NO2+ (నైట్రోనియం).
* తటస్థ లైగాండ్లకు ఎలాంటి ప్రత్యేక పేర్లు ఉండవు.
ఉదా: NH3 (ఎమైన్), H2O (ప్రస్తుత పేరు ఆక్వా, పాత పేరు ఆక్వో), Co (కార్బోనిల్).
* తటస్థ సంశ్లిష్టానికి ఒకే పదం ఉండే పేరు పెట్టాలి.
* తటస్థ, కాటయాన్ సంశ్లిష్టాల్లో లోహం పేరు మారదు.
* ఆనయాన్ సంశ్లిష్టాల్లో లోహం పేరు చివర ''ఏట్'' అని వస్తుంది.
ఉదా: Cr - క్రోమేట్, Fe - ఫెర్రేట్, Cu - క్యూప్రేట్, Co - కోబాల్టేట్.
* ఒకే లైగాండ్ 2, 3, 4, 5, 6 సార్లు పునరావృతమైతే వాటికి వరుసగా డై, ట్రై, టెట్రా, పెంటా, హెక్సా అనే పదాలను లైగాండ్ పేరుకు ముందే చేర్చాలి.
ఉదా : [Fe(CN)6]-4 - హెక్సా సయనో ఫెర్రేట్ ( I I ) అయాన్.
[Ni(Co)4] - టెట్రా కార్బొనైల్ నికెల్ (0)
[Co(NH3)3 Cl3] - ట్రైక్లోరో ట్రై ఎమైన్ కోబాల్ట్ (III) (పేరు నుంచి ఫార్ములా రాసేప్పుడు)
* ట్రై ఎమైన్ ట్రైక్లోరో కోబాల్ట్ (III) (ఫార్ములా నుంచి పేరు రాసేటప్పుడు)
K4[Ni(CN)4] - పొటాషియం టెట్రాసయనో నికెలేట్ (0)
K3[Co(CN)5NO] - పొటాషియం పెంటా సయనో నైట్రోసిల్ కోబాల్ట్ (II)
[Cr(H2O)4Cl2]NO3 - టెట్రా ఆక్వా డై క్లోరో క్రోమియం (III) నైట్రేట్
[Co(NH3)6]Cl3 - హెక్సా ఎమైన్ కోబాల్ట్ (III) క్లోరైడ్
సాదృశ్యం (ఐసోమెరిజం) : రెండు లేదా అంత కంటే ఎక్కువ రసాయన పదార్థాలకు ఒకే రసాయన ఫార్ములా ఉండి, వేర్వేరు నిర్మాణాత్మక లేదా ప్రాదేశిక అమరికలుంటే వాటిని ''ఐసోమర్లు'' అంటారు. ఈ దృగ్విషయాన్ని 'ఐసోమెరిజం' అంటారు. సంశ్లిష్ట సమ్మేళనాలు నిర్మాణాత్మక, త్రిమితీయ సాదృశ్యాలను ప్రదర్శిస్తాయి.
I. నిర్మాణాత్మక సాదృశ్యం: సంశ్లిష్ట సమ్మేళనాల్లో వాటి నిర్మాణాలు వేర్వేరుగా ఉన్నప్పుడు ఈ సాదృశ్యం వస్తుంది. ఈ సాదృశ్యాన్ని కింది విధంగా వర్గీకరించవచ్చు.
a. అయోనైజేషన్ సాదృశ్యం: సాదృశ్యకాల్లో ఒకే స్టాయికియోమెట్రిక్ సంఘననం ఉండి, ద్రావణంలో వేర్వేరు అయాన్లను ఇచ్చే దృగ్విషయాన్ని అయోనైజేషన్ సాదృశ్యం అంటారు.
ఉదా : (i) [Co (NH3)5 NO3] SO4 & [Co (NH3)5 SO4] NO3
(ii) [Pt (NH3)4 Cl2] Br2 & [Pt (NH3)4 Br2] Cl2
(b) హైడ్రేట్ సాదృశ్యం: సంశ్లిష్ట సమ్మేళనంలో నీటి అణువులు లైగాండ్లుగా (కోఆర్డినేషన్ క్షేత్రం లోపల), లేదా స్వేచ్ఛగా (కోఆర్డినేషన్ క్షేత్రం వెలుపల) ఉన్నప్పుడు ఉత్పన్నమయ్యే సాదృశ్యం.
ఉదా: (i) [Cr (H2O)6] Cl3 ఊదారంగు & [Cr (H2O) 5Cl] Cl2 . H2O ఆకుపచ్చరంగు
(ii) [Co(NH3)4 (H2O)Cl]Cl2 & [Co(NH3)4Cl2]Cl.H2O
(c) లైగాండ్ సాదృశ్యం: సంశ్లిష్ట సమ్మేళనాల్లో ఉండే లైగాండ్లే వేర్వేరు సాదృశ్యకాలుగా వ్యవహరించినప్పుడు ఉత్పన్నమయ్యే సాదృశ్యం.
ఉదా: NO2- & ONO- ; SCN- & NCS-
(i) [Cr(NH3)5 (SCN)] Cl2 & [Cr(NH3)5(NCS)]Cl2
(ii) [Cr(H2O)5 (SCN)]SO4 & [Cr(H2O)5 (NCS)]SO4
(d) కోఆర్డినేషన్ సాదృశ్యం: రెండు సంశ్లిష్ట సమ్మేళనాల మధ్య లైగాండ్ల మార్పిడిలో వచ్చే సాదృశ్యం.
ఉదా : (i) [Co(NH3)6] [Cr(CN)6] & [Co(CN)6] [Cr(NH3)6]
(ii) [Cr(NH3)6] [Co(C2O4)3] & [Cr(C2O4)3] [Co(NH3)6]
త్రిమితీయ సాదృశ్యం
సంశ్లిష్ట సమ్మేళనాల్లో ఒకే స్టాయికియోమెట్రిక్ సంఘటనం ఉండి, కేంద్రక పరమాణువు చుట్టూ ఉండే లైగాండ్ల ప్రాదేశిక అమరికలు మారడంలో వచ్చే సాదృశ్యం.
(a) క్షేత్ర సాదృశ్యం
ఒక సంశ్లిష్ట సమ్మేళనంలో లోహపరమాణువుచుట్టూ ఉండే ఒకే రకమైన లైగాండ్లు పక్కపక్కనే ఉంటే దాన్ని ''సిస్'' సాదృశ్యమని, ఎదురెదురుగా ఉంటే దాన్ని ''ట్రాన్స్'' సాదృశ్యమని దీన్ని మొత్తంగా క్షేత్ర సాదృశ్యమని అంటారు. టెట్రాహెడ్రల్ సమ్మేళనాలు MA4, MA3B, MAB3 , కోఆర్డినేషన్ సంఖ్య 2, 3, 4, (టెట్రాహెడ్రల్) ఉండే సమ్మేళనాలు క్షేత్ర సాదృశ్యాన్ని చూపవు.
సమతల చతురస్ర సమ్మేళనాలు (కోఆర్డినేషన్ సంఖ్య = 4) MA2B2 type, MA2BC type, M (AB)2, MABCD రకాలకు చెందితే అవి క్షేత్ర సాదృశ్యాన్ని చూపుతాయి. ఉదా: [ Pt (NH3)2 Cl2] [ Pt (gly)2].
కోఆర్డినేషన్ సంఖ్య 6 ఉండే [MA4B2], [MA2B4], [M(AA)2B2], [ M(AA)2 BC], [MA3B3], [MABCDEF] రకపు ఆక్టాహెడ్రల్ సమ్మేళనాలు క్షేత్ర సాదృశ్యాన్ని చూపుతాయి.
ఉదా: [CoCl2 (en)2], [Cr (NH3)4 Cl2], [Co (NH3)3Cl3] .
దృక్ సాదృశ్యం: ఒక కైరల్ సమ్మేళనం ధ్రువణతల కాంతిని కుడివైపు భ్రమణం చెందిస్తే దాన్ని డెక్స్ట్రో (Dextro) సాదృశ్యకం అని ఎడమవైపు భ్రమణం చెందిస్తే దాన్ని లావో (Laevo) సాదృశ్యకం అంటారు. దీనిలో కేంద్రక లోహపరమాణువు చుట్టూ ఉండే లైగాండ్లు రెండో సాదృశ్యకానికి ప్రతిబింబంగా ఉంటాయి.
[M(AA)3], [M(AA)2 B2], [M(AA)2 BC], [M(AA)B2C2] రకపు సంశ్లిష్ట సమ్మేళనాలు దృక్సాద్యశ్యాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి.
వేలన్సీబంధ సిద్ధాంతం : సంయోజకత, కోఆర్డినేషన్ సమ్మేళనాల నిర్మాణాలను అర్థం చేసుకోవడానికి లైనస్ పౌలింగ్ ఈ సిద్ధాంతాన్ని విస్తృతపరిచారు. దీని ప్రకారం లోహ పరమాణువులు ఎలక్ట్రాన్లను కోల్పోయి కాటయాన్లను ఏర్పరుస్తాయి. లోహం కోల్పోయిన ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య దాని ఆక్సిడేషన్ సంఖ్యకు సమానం. లైగాండ్లు దానం చేసిన ఎలక్ట్రాన్ జంటలు, సంకర ఆర్బిటాళ్లను ఆక్రమించుకుంటాయి. లోహ అయాన్లోని ఖాళీ ఆర్బిటాళ్లు సంశ్లిష్టానికుండే ఆకృతి రావటానికి అవసరమైన సంకరీకరణం చెందుతాయి. లైగాండ్లకు చెందిన ఆర్బిటాళ్లు లోహంలోని ఖాళీ ఆర్బిటాళ్లతో అతిపాతం చెంది సమయోజనీయ బంధాలను ఏర్పరుస్తాయి. లోహం దాని తర్వాత ఉండే సమీప జడవాయు విన్యాసాన్ని లేదా దాదాపు సమీప విన్యాసాన్ని పొందుతుంది.
కేంద్రక లోహ పరమాణువు అంతర ఆర్బిటాళ్లు [(n - 1) d] లేదా బాహ్య ఆర్బిటాళ్లను (nd) ఉపయోగించుకుని వరుసగా అంతర ఆర్బిటాల్ సంశ్లిష్టాలను, బాహ్య ఆర్బిటాల్ సంశ్లిష్టాలను ఏర్పరుస్తాయి.
అంతర ఆర్బిటాల్ సంశ్లిష్టాలు: ఈ సంశ్లిష్టాలను హైపర్ లైగేటెడ్ లేదా అతి బలక్షేత్ర లేదా అల్పభ్రమణ లేదా భ్రమణ యుగళ సమ్మేళనాలు అంటారు. జతకూడని ఎలక్ట్రాన్లన్నీ జతకూడితే ఆ సమ్మేళనం పారా లేదా డయా అయస్కాంత పదార్థం అవుతుంది. CO, CN- , NH3 లైగాండ్లు బలమైనవి. జతకూడని (n - 1) d ఎలక్ట్రాన్లు పునరమరిక చెంది అంతర ఆర్బిటాల్ సంశ్లిష్టాలను ఏర్పరుస్తాయి.
ఉదా: ఫెర్రోసయనైడ్ సమ్మేళనం అయాన్ [Fe(CN)6]-4 ఏర్పడటం
[(Fe(CN)6]-4 ఏర్పడటం
ఈ అయాన్ ఆక్టాహైడ్రల్ ఆకృతిని, డయా అయస్కాంత ధర్మాన్ని (అన్ని ఎలక్ట్రాన్లు జతగా ఉండటం వల్ల) కలిగి ఉంటుంది.
బాహ్య ఆర్బిటాల్ సమ్మేళనాలు : ఈ సంశ్లిష్ట సమ్మేళనాలను హైపో లైగేటెడ్ లేదా దుర్బలక్షేత్ర లేదా అధిక భ్రమణ లేదా స్వేచ్ఛా ఆత్మభ్రమణ సమ్మేళనాలు అని కూడా అంటారు. ఈ సంశ్లిష్టాలలో జతకూడని ఎలక్ట్రాన్లు అధిక సంఖ్యలో ఉండటం వల్ల లోహ ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం స్థిరంగా ఉంటుంది. ఎలక్ట్రాన్లు జతకూడటం, పునరమరికలు జరగవు. F-, Cl-, H2O లైగాండ్లు బలహీనమైనవి. ఇవి సాధారణంగా nd ఎలక్ట్రాన్ల సంకరీకరణంలో పాల్గొన్నప్పుడు బాహ్య ఆర్బిటాల్ సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తాయి.
[Ni(CO)4] లో బలమైన లైగాండ్ CO ఉన్నప్పటికీ 4s ఎలక్ట్రాన్లు 3d ఆర్బిటాళ్లలో పునరమరిక చెందడంతో sp3 ఆర్బిటాళ్లను ఇస్తాయి.
ఉదా : [FeF6]-4
Fe+ లో sp3d2 సంకర ఆర్బిటాళ్లు :
ఈ అయాన్ ఆక్టాహెడ్రల్ ఆకృతి, పారా అయస్కాంత ధర్మాన్ని (జతకూడని ఎలక్ట్రాన్లు ఉన్నందువల్ల) కలిగి ఉంటుంది.
వెర్నర్ సిద్ధాంతం: సంశ్లిష్ట సమ్మేళనాలు ఏర్పడే చర్యా విధానాన్ని సంతృప్తికరమైన రీతిలో వివరించటానికి వెర్నర్ ఈ సిద్ధాంతంలో కొన్ని ప్రతిపాదనలు చేశారు.
ముఖ్యమైన ప్రతిపాదనలు
* ప్రతి సంశ్లిష్ట సమ్మేళనంలో కేంద్రక పరమాణువు లేదా అయాను ఉంటుంది.
* ఇది రెండు రకాల సంయోజకతలను ప్రదర్శిస్తుంది.
ప్రైమరీ వేలన్సీ (సంయోజకత) : ఇది కేంద్రక పరమాణువు ఆక్సీకరణ స్థితికి సమానం. ఇది అయనీకరణం చెందే వేలన్సీ. దీనికి దిశ ఉండదు. దీన్ని .................. గీతతో సూచిస్తారు.
సెకండరీ వేలన్సీ : * ఇది సంశ్లిష్ట సమ్మేళనంలోని కేంద్రక పరమాణువు కోఆర్డినేషన్ సంఖ్యకు సమానం. ఇది అయనీకరణం చెందని వేలన్సీ. దిశా లక్షణం ఉంటుంది. దీన్ని _____ గీతతో సూచిస్తారు.
* కొన్ని సంశ్లిష్టాల్లో రుణ లైగాండ్లు ప్రైమరీ, సెకండరీ వేలన్సీలను సంతృప్తి పరుస్తాయి.
వెర్నర్ సిద్ధాంతంలో లోపాలు:
* సంశ్లిష్ట సమ్మేళనాల రంగు, అయస్కాంత ధర్మాలను ఈ సిద్ధాంతం వివరించలేదు.
* కేంద్రక పరమాణువు ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసానికి, సంశ్లిష్ట సమ్మేళనం ఏర్పడటానికి మధ్య సంబంధాన్ని తెలపలేదు.
EAN నియమం: ఈ నియమాన్ని ఎన్.వి. సిడ్విక్ ప్రతిపాదించారు. ఈ నియమం ప్రకారం సంశ్లిష్ట సమ్మేళనంలోని కేంద్రక లోహ పరమాణువు, దానికి సమీపంలో ఉండే జడవాయు ఎలక్టాన్ విన్యాసం పొందేవరకు లైగాండ్ల నుంచి ఎలక్ట్రాన్లను స్వీకరిస్తుంది. ''కోఆర్డినేషన్ తర్వాత కేంద్రలోహ పరమాణువు (సంశ్లిష్ట సమ్మేళనంలో) పై ఉండే ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్యను EAN అంటారు''.
EAN (ప్రభావిత పరమాణు సంఖ్య) = Z - లోహ పరమాణువు కోల్పోయిన ఎలక్టాన్ల సంఖ్య + లైగాండ్ల నుంచి గ్రహించిన ఎలక్టాన్ల సంఖ్య.
ఉదా : (i) K4 [Fe(CN)6] లో Fe కి EAN
EAN = 26-2 + (6 × 2) = 24 + 12 = 36
(ii) [Co(H2O)6] (NO3)3 లో Co కు EAN
EAN = 27-3 + (6 × 2) = 24 + 12 = 36
లాంథనైడ్లు : IIIB గ్రూపులోని లాంథనైడ్లు (Ce = 58 నుంచి Lu = 71), ఆక్టినైడ్లను (Th = 90 నుంచి
Lr = 103) కలిపి అంతర పరివర్తన మూలకాలు అంటారు. వీటిని f బ్లాకులో ఆవర్తన పట్టిక కింద భాగంలో రెండు శ్రేణుల్లో అమర్చారు. వీటి సాధారణ ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం (n-2) f1-14 (n-1) d0-1 ns2. వీటికి సాధారణంగా +3 ఆక్సీకరణ స్థితి ఉంటుంది. 4f శ్రేణిని విరళమృత్తికలు (లాంథనైడ్లు), 5f శ్రేణిని ట్రాన్స్యురేనియం మూలకాలని (ఆక్టినైడ్లు) అంటారు. వీటికి రంగు ఉంటుంది. ఇవి మంచి ఉష్ణ, విద్యుత్ వాహకాలు. వీటి ద్రవీభవన, బాష్పీభవన ఉష్ణోగ్రతలు, సాంద్రతలు La నుంచి Lu వరకు పెరుగుతాయి. వీటిని మోనజైట్ ఇసుక నుంచి సంగ్రహిస్తారు. అయోనైజేషన్ పొటెన్షియల్ తక్కువగా ఉన్నందు వల్ల వీటి చర్యాశీలత అధికంగా ఉంటుంది. గాలిలో చర్య జరిపి M2O3 లేదా MO2 రకం, నీటితో చర్య జరిపి M(OH)3 రకం సమ్మేళనాలను ఇస్తాయి. +3 ఆక్సీకరణ స్థితిలో 4 fn విన్యాసం ఉన్న లాంథనైడ్కి, 4 f14-n విన్యాసం ఉండే లాంథనైడ్కి ఒకే రంగు ఉంటుంది.
ఉదా: Nd+3 (4f3) & Er+3 (4f14-3) - Pink
Sm+3 (4f5) & Dy+3 (4f 14 - 5) - Yellow
లాంథనైడ్ సంకోచం: వ్యాపించి ఉన్న f ఆర్బిటాళ్ల ఆకృతి, అతి తక్కువగా ఉండే పరిరక్షక ప్రభావం మూలంగా 14 లాంథనాయిడ్ మూలకాల్లో పరమాణు, అయానిక వ్యాసార్ధాలు క్రమేపీ తగ్గడాన్ని ''లాంథనైడ్ సంకోచం'' అంటారు.
లాంథనైడ్ సంకోచ ఫలితాలు: 4d, 5d మూలకాలకు సన్నిహిత రసాయన ధర్మాలు ఉంటాయి.
* ఒకే స్ఫటిక నిర్మాణం, రసాయన ధర్మాలు ఉన్నందు వల్ల లాంథనైడ్ మూలకాలను వాటి మిశ్రమం నుంచి వేరుచేయడం కష్టం.