VSEPR جیومیٹری اور سالماتی قطبیت

مرکزی ایٹم کے گرد الیکٹرانی خطے گننا

VSEPR ایک درست لیوس ساخت سے شروع ہوتا ہے۔ مرکزی ایٹم کے گرد الیکٹرانی خطے گنیں: ہر تنہا جوڑا ایک خطہ ہے، اور کسی دوسرے ایٹم سے ہر بندھن ایک خطہ ہے چاہے وہ اکہرا، دوہرا یا تہرا ہو۔ کل کو اکثر سٹیرک عدد کہا جاتا ہے۔ دوہرا بندھن ایک ہی بار گنا جاتا ہے کیونکہ اس کے الیکٹران دونوں ایٹموں کے درمیان خلا کے ایک ہی خطے میں رہتے ہیں۔

سٹیرک عدد الیکٹرانی خطے کی جیومیٹری طے کرتا ہے، یعنی وہ ترتیب جو خطوں کو سب سے دور رکھتی ہے۔ دو خطے خطی (180°) ہیں، تین سہ گوشہ مستوی (120°)، چار چہار وجہی (109.5°)، پانچ سہ گوشہ دو مخروطی (90° اور 120°)، اور چھ ہشت وجہی (90°)۔

ایک مختصر لیبل گنتی کا حساب رکھتا ہے۔ AXₘEₙ علامت نویسی میں A مرکزی ایٹم ہے، m بندھے ہوئے ایٹموں X کی تعداد ہے، اور n مرکزی ایٹم پر تنہا جوڑوں E کی تعداد ہے۔ پانی AX₂E₂ ہے: دو بندھے ایٹم اور دو تنہا جوڑے، سٹیرک عدد 4۔

الیکٹرانی خطے کی جیومیٹری بمقابلہ سالماتی شکل

تنہا جوڑے جگہ گھیرتے ہیں، لیکن وہ ایٹم نہیں ہیں، اس لیے وہ سالماتی شکل کے نام میں نظر نہیں آتے۔ سالماتی جیومیٹری صرف یہ بیان کرتی ہے کہ ایٹم کہاں ہیں۔ جب مرکزی ایٹم پر کوئی تنہا جوڑا نہ ہو تو دونوں جیومیٹریاں ایک ہی ہوتی ہیں؛ جب تنہا جوڑے ہوں تو وہ مختلف ہوتی ہیں۔

سہ گوشہ دو مخروطی میں مقامات مساوی نہیں ہوتے: تین استوائی مقام ایک دوسرے سے 120° کے فاصلے پر ہیں اور دو محوری مقام استوا سے 90° پر ہیں۔ تنہا جوڑے پہلے استوائی مقامات پر جاتے ہیں، کیونکہ استوائی جگہ کے 90° پر صرف دو ہمسائے ہوتے ہیں جبکہ محوری جگہ کے تین۔

• سٹیرک عدد 3: AX₃ سہ گوشہ مستوی؛ AX₂E خمیدہ، زاویہ 120° سے کم۔
• سٹیرک عدد 4: AX₄ چہار وجہی؛ AX₃E سہ گوشہ مخروطی؛ AX₂E₂ خمیدہ، زاویے 109.5° سے کم۔
• سٹیرک عدد 5: AX₅ سہ گوشہ دو مخروطی؛ AX₄E جھولا نما؛ AX₃E₂ T شکل؛ AX₂E₃ خطی۔
• سٹیرک عدد 6: AX₆ ہشت وجہی؛ AX₅E مربع مخروطی؛ AX₄E₂ مربع مستوی۔

تنہا جوڑے بندھن کے زاویے کیوں سکیڑتے ہیں

تنہا جوڑا صرف ایک مرکزے کے قبضے میں ہوتا ہے، اس لیے اس کی الیکٹرانی کثافت مرکزی ایٹم کے قریب بندھنی جوڑے کی نسبت زیادہ پھیلی ہوتی ہے۔ اس لیے دفع کی ترتیب یہ ہے: تنہا جوڑا–تنہا جوڑا > تنہا جوڑا–بندھنی جوڑا > بندھنی جوڑا–بندھنی جوڑا، اور ہر اضافی تنہا جوڑا باقی بندھنوں کو مزید قریب سکیڑ دیتا ہے۔

چہار وجہی خاندان اس رجحان کو دکھاتا ہے۔ میتھین، CH₄، میں کوئی تنہا جوڑا نہیں اور H–C–H زاویے 109.5° ہیں۔ امونیا، NH₃، میں ایک تنہا جوڑا ہے اور H–N–H زاویے کچھ چھوٹے ہیں۔ پانی میں دو تنہا جوڑے ہیں اور H–O–H زاویہ 104.5° ہے، جو OpenStax Chemistry 2e میں دی گئی قدر ہے۔ متعدد بندھن بھی ایسا ہی، مگر چھوٹا، اثر رکھتے ہیں، کیونکہ دوہرا بندھن اکہرے بندھن سے زیادہ الیکٹرانی کثافت رکھتا ہے۔

VSEPR ان انحرافات کی سمت کی قابل اعتماد پیش گوئی کرتا ہے، ان کے قطعی سائز کی نہیں۔ جب کوئی سوال تنہا جوڑوں والے سالمے میں زاویہ پوچھے تو، ناپے گئے اعداد و شمار نہ ہونے کی صورت میں، "مثالی قدر سے ذرا کم" جواب دیں۔

حل شدہ مثالیں: کلورین ٹرائی فلورائیڈ اور زینون ٹیٹرا فلورائیڈ

کلورین ٹرائی فلورائیڈ، ClF₃۔ گرفتی الیکٹران: 7 + 3(7) = 28۔ تین Cl–F اکہرے بندھن 6 الیکٹران استعمال کرتے ہیں، اور تین فلورین ہشتک مکمل کرنے میں 3 × 6 = 18 لگتے ہیں، کل 24۔ باقی 4 الیکٹران کلورین پر دو تنہا جوڑوں کی صورت میں جاتے ہیں۔ کلورین کے تین بندھن اور دو تنہا جوڑے ہیں، اس لیے یہ AX₃E₂ ہے جس کا سٹیرک عدد 5 اور الیکٹرانی خطے کی جیومیٹری سہ گوشہ دو مخروطی ہے۔

دونوں تنہا جوڑے استوائی مقامات لیتے ہیں۔ اس سے ایک فلورین استوائی مستوی میں اور دو محوری مقامات پر رہ جاتے ہیں، اس لیے ایٹم T شکل بناتے ہیں۔ تنہا جوڑے محوری فلورینوں کو استوائی فلورین کی طرف دھکیلتے ہیں، اس لیے F–Cl–F زاویے 90° سے ذرا کم ہیں۔ T شکل میں تینوں Cl–F بندھنی ڈائپول منسوخ نہیں ہوتے، اس لیے ClF₃ قطبی ہے۔

زینون ٹیٹرا فلورائیڈ، XeF₄۔ گرفتی الیکٹران: 8 + 4(7) = 36۔ چار Xe–F بندھن 8 الیکٹران استعمال کرتے ہیں اور فلورین کے تنہا جوڑے 4 × 6 = 24، کل 32۔ باقی 4 الیکٹران زینون پر دو تنہا جوڑے ہیں۔ چار بندھنوں اور دو تنہا جوڑوں کے ساتھ زینون AX₄E₂ ہے، سٹیرک عدد 6، ہشت وجہی الیکٹرانی خطے کی جیومیٹری۔

ہشت وجہی میں ہر مقام مساوی ہے، اس لیے پہلا تنہا جوڑا کہیں بھی جا سکتا ہے؛ دوسرا ٹھیک اس کے سامنے، 180° دور، جاتا ہے تاکہ تنہا جوڑا–تنہا جوڑا دفع کم سے کم ہو۔ چاروں فلورین پھر ایک ہی مستوی میں اپنے ہمسایوں سے 90° پر ہوتی ہیں: مربع مستوی۔ ہر Xe–F بندھن قطبی ہے، لیکن مخالف بندھن بالکل الٹی سمتوں میں ہیں، اس لیے ڈائپول منسوخ ہو جاتے ہیں اور XeF₄ غیر قطبی ہے۔

سالماتی قطبیت معلوم کرنے کے لیے بندھنی ڈائپول جمع کرنا

مختلف برق منفیت والے ایٹموں کے درمیان بندھن قطبی ہوتا ہے، جس میں زیادہ برق منفی ایٹم پر جزوی منفی چارج (δ−) ہوتا ہے۔ ہر بندھنی ڈائپول کا سائز اور سمت ہوتی ہے، اس لیے وہ سمتیے کی طرح برتاؤ کرتا ہے۔ سالماتی ڈائپول معیارِ اثر تمام بندھنی ڈائپولوں کا سمتیہ مجموعہ ہے، جو عموماً ڈیبائی (1 D ≈ 3.336 × 10⁻³⁰ C·m) میں بتایا جاتا ہے۔

بندھنی ڈائپول اس وقت منسوخ ہوتے ہیں جب ایک جیسے بندھن مرکزی ایٹم کے گرد تشاکلی طور پر ترتیب پائیں۔ ایسا AX₂ خطی، AX₃ سہ گوشہ مستوی، AX₄ چہار وجہی، AX₅ سہ گوشہ دو مخروطی اور AX₆ ہشت وجہی سالموں کے لیے ہوتا ہے جب تمام X ایٹم ایک جیسے ہوں، اور AX₄E₂ مربع مستوی اور AX₂E₃ خطی شکلوں کے لیے بھی، جہاں تنہا جوڑے تشاکلی طور پر ترتیب پاتے ہیں اور ہر بندھن ایک مماثل بندھن کے عین مخالف ہوتا ہے۔ شکل اور متبادلات کے دوسرے امتزاج عموماً خالص ڈائپول چھوڑ دیتے ہیں۔

حل شدہ موازنہ: سلفر ڈائی آکسائیڈ اور سلفر ٹرائی آکسائیڈ۔ SO₂ میں 6 + 2(6) = 18 گرفتی الیکٹران ہیں؛ اس کی لیوس ساخت سلفر پر دو بندھنی خطے اور ایک تنہا جوڑا رکھتی ہے (AX₂E)، اس لیے سالمہ خمیدہ ہے۔ دونوں S–O ڈائپول جزوی طور پر ایک ہی سمت میں ہیں، ان کا مجموعہ صفر نہیں، اور SO₂ قطبی ہے۔ SO₃ میں 6 + 3(6) = 24 گرفتی الیکٹران ہیں اور سلفر پر تین بندھنی خطے ہیں جن میں کوئی تنہا جوڑا نہیں (AX₃)، اس لیے یہ سہ گوشہ مستوی ہے۔ ایک دوسرے سے 120° پر تین مساوی ڈائپول کا مجموعہ صفر ہوتا ہے، اور SO₃ غیر قطبی ہے حالانکہ اس کا ہر بندھن قطبی ہے۔

شکل اور قطبیت کی عام غلطیاں

زیادہ تر غلطیاں لیوس ساخت چھوڑ دینے یا صفحے پر چپٹی ڈرائنگ کو یوں پڑھنے سے آتی ہیں جیسے وہ حقیقی شکل ہو۔ ایک فوری معمول انہیں پکڑ لیتا ہے: لیوس ساخت بنائیں، مرکزی ایٹم پر خطے گنیں، الیکٹرانی خطے کی جیومیٹری کا نام لیں، سالماتی شکل کا نام لینے کے لیے تنہا جوڑے ہٹائیں، پھر بندھنی ڈائپول تین ابعاد میں جمع کریں۔

آخری قدم میں طبعی ماڈل یا محتاط ویج اور ڈیش خاکہ مدد کرتا ہے۔ اگر آپ سالمے کو یوں گھما سکیں کہ ایک بندھنی ڈائپول کا مخالف سمت میں کوئی جوڑ نہ ہو تو سالمہ قطبی ہے۔ اگر ہر بندھن کا دوسری طرف مماثل بندھن سے، یا 120° پر تین بندھنوں جیسے تشاکلی مجموعے سے جوڑ ہو تو وہ غیر قطبی ہے۔

• جب سوال سالماتی شکل پوچھے تو الیکٹرانی خطے کی جیومیٹری کا نام لینا۔ پانی کے خطے چہار وجہی ہیں؛ اس کی شکل خمیدہ ہے۔
• مرکزی ایٹم کے تنہا جوڑے بھول جانا، جس سے NH₃ غلطی سے سہ گوشہ مستوی سالمہ بن جاتا ہے۔
• دوہرے یا تہرے بندھن کو دو یا تین خطے گننا۔
• یہ نتیجہ نکالنا کہ سالمہ قطبی ہے کیونکہ اس کے بندھن قطبی ہیں، یہ دیکھے بغیر کہ ڈائپول منسوخ ہوتے ہیں یا نہیں۔
• چپٹی ڈرائنگ سے تشاکل کا فیصلہ کرنا۔ CH₂Cl₂ کاغذ پر تشاکلی لگتا ہے مگر چہار وجہی ہے جس میں دو مختلف قسم کے بندھن ہیں، اس لیے یہ قطبی ہے۔
• سہ گوشہ دو مخروطی کے محوری مقامات پر تنہا جوڑے رکھنا، جو SF₄، ClF₃ اور XeF₂ کی غلط شکل دیتا ہے۔