[Cu(NH3) 4] SO4 জটিল যৌগটি গঠনকালে প্রচলিত নিয়মে Cu2+ এর sp3 সংকরণ হওয়ার কথা ছিল। কিন্তু কেন sp2d সংকরণ হলো?

[Cu(NH3)4]SO4 একটি জটিল যৌগ, যার (Cu) Huggins তত্ত্ব অনুসারে sp2d সংকর অরবিটাল গঠনের ফলে কপার টেট্রা অ্যামিন কপার সালফেট লবণ গঠন করে। এটি রসায়নের একটি ব্যতিক্রম ধর্ম বলা যায়।তবে sp2d ও সর্বগ্রাহ্য নয়, দুই ধরণের দাবিরই কারণ ও ব্যাখ্যা রয়েছে এই যৌগটির সংকরীকরণ নিয়ে।

এখানে, সম্পূর্ণ যৌগের আয়নিতরূপে, [Cu(NH3)4]+ আয়নের এর যোজনী 2+ এবং SO4- এর যোজনী 2- । এখন৷ [Cu(NH3)4]2+ এর কেন্দ্রীয় পরমাণুর Cu এর যোজনী 2+ অনুসারে যৌগের এই অংশের যোজনী 2+ হয়েছে। Cu2+ এর সংকরণ sp3 হবে না। কারণ, যৌগটির গঠন পর্যবেক্ষণ করে দেখা গেছে, এটি বর্গাকৃতি। sp3 সংকরীকরণের যৌগ চতুস্তলকীয় হয়। তাছাড়াা

Cu(29): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1

Cu2+ (27): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d9

অর্থাৎ, এখানে ফাঁকা অরবিটাল ৪র্থ কক্ষপথের 4s, 4p, 4d এবং 3d তে একটি ইলেক্ট্রন আছে।

কিন্তু এর আকার হলো সমতলীয় বর্গাকার। যা দুই ধরণের সংকরীকরণেই হওয়া সম্ভব, হয় dsp2 বা sp2d অর্থাৎ হয় তৃতীয় কক্ষপথের একটি d এবং ৪র্থ কক্ষপথের ১ টিs , ২টি p একসাথে সংকর অরবিটাল গঠন করবে অথবা ৪র্থ কক্ষপথের ১টি s, ২টি p, ১টি d মিলে সংকর অরবিটাল গঠন করবে।তাহলে, dsp2 হতে পারে। এক্ষেত্রে 4pz অরবিটালে একটি ইলেক্ট্রন চলে যায়। মধ্যবর্তী ১টি d, ১টিs, ২টি p সংকরণে অংশ নিলে যৌগটি ওভাবে গঠিত হবে। এখন আপাত দৃষ্টিতে, sp2d হওয়া সম্ভব নয়। কারণ, p অরবিটালের শেষ 4pz অরবিটালটি ফাঁকা রেখে d অরবিটালের সাথে সংকরীকরণ করতে প্রচুর শক্তির প্রয়োজন হয়, যা প্রায় অসম্ভব। কিন্তু বিজ্ঞানী Huggins এর মতে dsp2ও সংকর অরবিটাল গঠন হবেনা। যার ব্যাখ্যা হলোঃ তত্ত্বীয়ভাবে, যেহেতু এটি অনেক উচ্চশক্তিসম্পন্ন পর্যায়ে অবস্থান করবে, অস্থিতিশীল থাকবে, তখন শেষ ইলেক্ট্রনটি কক্ষপথে থেকে বের হয়ে গেলে, Cu এর যোজনী 3+ হয়ে যাবে। ইলেক্ট্রন বের হয়ে যৌগটি অক্সিডেশন বিক্রিয়া প্রদর্শন করবে। Cu3+ হওয়া অসম্ভব। নিচের চিত্রের শেষে, এটি লেখা হয়েছে।

কিন্তু পরবর্তীতে পরীক্ষণ সাপেক্ষে তিনি পর্যবেক্ষণ করেন, sp2d ই এই যৌগের সঠিক সংকরীকরণ। কিন্তু এইক্ষেত্রে আয়নের অংশগ্রহণটা একটু ভিন্ন, এই ক্ষেত্রে অক্সিডেশন বিক্রিয়া ঘটে না। ওই 3d9 ইলেক্ট্রনটি অক্সিডেশন না করে স্থিতিশীলভাবেই থাকে।

ছবিসূত্রঃ ইউটিউব

বিজ্ঞানী Huggins তার গবেষণার ফলের ওপর ভিত্তি করে, এই যৌগে Cu এর সংকরীকরণ sp2d প্রদর্শন করেছেন। এনিয়ে বিভিন্ন মতভেদ রয়েছে। অনেকের ধারণা, এভাবে Cu3+ হয়ে অক্সিডেশনের মাধ্যমে তা পুনরায় আগের মতো হওয়া সম্ভব নয়, তাই এপদ্ধতিও ভুল। সংকরীকরণ dsp2 এর যথার্থতা এবং সর্বগ্রাহ্য হবার মূল কারণ তা, crystal field theory দ্বারা ব্যাখ্যা করা যায়।

CRYSTAL FIELD THEORY

এ তত্ত্ব অনুসারে, ৩টি বিষয় বোঝা যায়ঃ ১/ হাই ও লো স্পিন ; পজিটিভ ও নেগেটিভ পয়েন্ট চার্জ যেখানে লিগ্যান্ড নেগেটিভ পয়েন্ট চার্জ এবং কেন্দ্রীয় চার্জ পজিটিভ পয়েন্ট চার্জ হিসেবে কাজ করে। ২/ চৌম্বকীয় তত্ত্ব, ৩/ বর্ণ।

Cu একটি ধাতু বা metal, metal সবসময় ৪টি লিগ্যান্ড যুক্ত করে যৌগ গঠন করে। কারণ, ধাতুতে z অক্ষ বরাবর লিগ্যান্ড যুক্ত থাকে না, ফলে, d অরবিটালের x ও y যুক্ত সেটগুলোর শক্তি বেড়ে যায়। যোজ্যতা স্তর d orbital এর সাথে যখন NH3 যুক্ত হয়, তখন লিগ্যান্ড অ্যমোনিয়ার সাথে বিকর্ষিত হবার কারণে d orbital উচ্চ ও নিম্ন শক্তিস্তরে বিভক্ত হয়ে যায়। NH3 একটি ডাইপোল ও নেগেটিভ লিগ্যান্ড যা মেটালের সাথে যুক্ত হয়।। d orbital এর প্রথম তিনটি সেটকে dxy, dxz, dyz→ t2g লেভেল বলে, এই সেটগুলো অক্ষের মধ্যেই অবস্থান করে, এদের মধ্যে রিপালশন কম হয়। ফলে শক্তমাত্রাও কমে যায়। শেষ দুটি সাবসেট dz2 and dx2-y2 orbitals কে eg orbitals বলে যেগুলো অক্ষের বাইরে অবস্থান করে। এই d orbital টি যখন কোনো লিগ্যান্ড ফিল্ডের ওপর বিভক্ত হয়। eg orbitals এর রিপালশন বেড়ে যায়, এবং এর সাথে সাথে x এবং y অক্ষের শক্তিক্রম বেড়ে যাবে। তাদের আকর্ষণ ক্ষমতাও বাড়বে। লিগ্যান্ড যখন মেটালের কাছাকাছি অবস্থান করে, তখন x অক্ষ সর্বোচ্চ শক্তি অর্জন করে। x-y প্লেনে অবস্থিত dxy অরবিটালে শক্তিক্রম বাড়তে থাকবে, যতটা লিগ্যান্ড ও মেটাল কাছাকাছি থাকবে। এর ফলে গড় অরবিটালের শক্তি কমবেশি হতে থাকে, কিন্তু গড় শক্তি বাড়তে থাকে। অর্থাৎ এজন্য নির্দিষ্ট বিকর্ষণ হতে থাকে, বিকর্ষণ বাড়লে স্থিতিশীলতা নষ্ট হয়। crystal field splitting হয়। CRYSTAL FIELD THEORY এর মতে পয়েন্ট চার্জ হিসেবে পজিটিভ ও নেগেটিভ চার্জটিকে গণ্য করা হয়।

চারটি লিগ্যান্ড হলে, সর্বোচ্চ কোণে সর্বনিম্ন বিকর্ষণ করে। মেটালের ক্ষেত্রে, ধাতু ইলেক্ট্রন দাতা এবং অপর লিগ্যান্ডটি গ্রহীতা হয়।। তারা তাই ১৮০° দূরত্বে থাকে, যেন, সহজে বিকর্ষিত না হতে পারে। এবং তাদের দ্বারা গঠিত যৌগটি স্থিতিশীল থাকে। এর ফলে, Cu এর চতুর্থ কক্ষপথের 4pz অরবিটালে 3d9 ইলেক্ট্রনটি স্থানান্তর হবে। যেহেতু 3d এর তুলনায় 4pz উচ্চ শক্তিস্তর। আকর্ষণ বেশি। তাই এটিই গ্রহণযোগ্যতা পায়। এর ফলে, 4pz এ 3d9 তম ইলেক্ট্রনটি চলে যাবে। এখানে, ১টি d, ১টি s, ২টি p ফাঁকা হয়ে গেলে 4টি NH3 সন্নিবেশ সমযোজী বন্ধনে লিগ্যান্ড হিসেবে যুক্ত হয়ে যাবে। এরকম হয় বিধায়, এর আকৃতি square planar হয়। যেহেতু, NH3 একটি শক্তিশালী লিগ্যান্ড। তার অভ্যন্তরীণ শক্তির মাধ্যমে Cu এর d অরবিটাল NH3 দ্বারা পূর্ণ হয়ে যায়। এবং সবশেষের pz অরবিটালটি ফাঁকা থাকে। তাই সংকরীত অরবিটাল dsp2 গঠিত হয় যা মোটামুটিভাবে সর্ব গ্রাহ্য।

অধিক্রমণের সময় আয়নিত অবস্থায় ইলেক্ট্রনের স্থির তড়িৎক্ষেত্র তৈরি হয়। ঐ শক্তির ওপর নির্ভর করে, মৌলের কোন অরবিটালটা আগে সংকরীকরণে অংশ নেবে। অবস্থান্তর ধাতুর (Cu) সাথে লিগ্যান্ডের বন্ধনের প্রক্রিয়াটি ব্যাখ্যা করে।

সাধারণত লবণটির দুটো আয়ন যুক্ত হবার সময় অনিয়ত ইলেক্ট্রনের স্থির তড়িৎক্ষেত্রের কারণে, d orbital ভেঙে যেতে পারে। তাইএক্ষেত্রে সংকরণে একটি s, ২টি p অরবিটালের সাথে একটি d অরবিটাল সংকরণে অংশ নিয়ে সমশক্তি অর্জন করে, স্থিতিশীল হয়। এবং এভাবেই জটিল যৌগটি গঠন হয়।