સંકલન સંયોજનો આધુનિક અકાર્બનિક અને જૈવ-અકાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્ર અને રાસાયણિક ઉદ્યોગનો આધાર છે.

પાછલા એકમમાં આપણે શીખ્યા કે સંક્રાંતિ ધાતુઓ મોટી સંખ્યામાં જટિલ સંયોજનો બનાવે છે જેમાં ધાતુના પરમાણુઓ ઇલેક્ટ્રોનના વહેંચણી દ્વારા ઘણા બધા એનાયનો અથવા તટસ્થ અણુઓ સાથે બંધાયેલા હોય છે. આધુનિક પરિભાષામાં આવા સંયોજનોને સંકલન સંયોજનો કહેવામાં આવે છે. સંકલન સંયોજનોનું રસાયણશાસ્ત્ર આધુનિક અકાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્રનો એક મહત્વપૂર્ણ અને પડકારજનક ક્ષેત્ર છે. રાસાયણિક બંધન અને આણ્વિક રચના ના નવા ખ્યાલોએ જૈવિક પ્રણાલીઓના મહત્વપૂર્ણ ઘટકો તરીકે આ સંયોજનોના કાર્યમાં સૂઝ પૂરી પાડી છે. ક્લોરોફિલ, હિમોગ્લોબિન અને વિટામિન $\mathrm{B}_{12}$ એ અનુક્રમે મેગ્નેશિયમ, આયર્ન અને કોબાલ્ટના સંકલન સંયોજનો છે. ધાતુકર્મ પ્રક્રિયાઓ, ઔદ્યોગિક ઉદ્દીપકો અને વિશ્લેષણાત્મક પ્રક્રિયકોની વિવિધતામાં સંકલન સંયોજનોનો ઉપયોગ સામેલ છે. સંકલન સંયોજનો વિદ્યુત-લેપન, ટેક્સ્ટાઇલ રંગકામ અને ઔષધીય રસાયણશાસ્ત્રમાં પણ ઘણી એપ્લિકેશનો ધરાવે છે.

9.1 સંકલન સંયોજનોની વર્નરની સિદ્ધાંત

આલ્ફ્રેડ વર્નર (1866-1919), એક સ્વિસ રસાયણશાસ્ત્રી, સંકલન સંયોજનોની રચનાઓ વિશે પોતાના વિચારો ઘડવામાં પ્રથમ હતા. તેમણે મોટી સંખ્યામાં સંકલન સંયોજનો તૈયાર કર્યા અને લાક્ષણિકતા આપી અને સરળ પ્રાયોગિક તકનીકો દ્વારા તેમના ભૌતિક અને રાસાયણિક વર્તનનો અભ્યાસ કર્યો. વર્નરે ધાતુ આયન માટે પ્રાથમિક સંયોજકતા અને ગૌણ સંયોજકતાનો ખ્યાલ રજૂ કર્યો. દ્વિપરમાણ્વિક સંયોજનો જેમ કે $\mathrm{CrCl_3}, \mathrm{CoCl_2}$ અથવા $\mathrm{PdCl_2}$ ની અનુક્રમે 3,2 અને 2 પ્રાથમિક સંયોજકતા છે. એમોનિયા સાથે કોબાલ્ટ(III) ક્લોરાઇડના સંયોજનોની શ્રેણીમાં, એવું જોવા મળ્યું કે ઠંડા માં વધારાનું સિલ્વર નાઈટ્રેટ દ્રાવણ ઉમેરવા પર કેટલાક ક્લોરાઇડ આયનોને $\mathrm{AgCl}$ તરીકે અવક્ષેપિત કરી શકાય છે પરંતુ કેટલાક દ્રાવણમાં રહી ગયા.

આ અવલોકનો, સાથે સાથે દ્રાવણમાં વાહકતા માપનના પરિણામો સમજાવી શકાય છે જો (i) કુલ છ જૂથો, ક્યાં તો ક્લોરાઇડ આયનો અથવા એમોનિયા અણુઓ અથવા બંને, પ્રક્રિયા દરમિયાન કોબાલ્ટ આયન સાથે બંધાયેલા રહે અને (ii) સંયોજનોને કોષ્ટક 9.1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે ઘડવામાં આવે, જ્યાં ચોરસ કૌંસની અંદરના પરમાણુઓ એક એકમ બનાવે છે જે પ્રક્રિયાની પરિસ્થિતિઓમાં વિભાજિત થતા નથી. વર્નરે ધાતુ આયન સાથે સીધા બંધાયેલા જૂથોની સંખ્યા માટે ગૌણ સંયોજકતા શબ્દ રજૂ કર્યો; આ દરેક ઉદાહરણોમાં ગૌણ સંયોજકતા છ છે.

કોષ્ટક 9.1: કોબાલ્ટ(III) ક્લોરાઇડ-એમોનિયા સંકીર્ણોનું સૂત્રીકરણ

નોંધ લો કે કોષ્ટક 9.1 માં છેલ્લા બે સંયોજનોનું અનુભવસિદ્ધ સૂત્ર સમાન છે, $\mathrm{CoCl_3} .4 \mathrm{NH_3}$, પરંતુ અલગ ગુણધર્મો ધરાવે છે. આવા સંયોજનોને સમભાવી કહેવામાં આવે છે. વર્નરે 1898 માં, સંકલન સંયોજનોનો તેમનો સિદ્ધાંત રજૂ કર્યો. મુખ્ય સિદ્ધાંતો છે:

1. સંકલન સંયોજનોમાં ધાતુઓ બે પ્રકારના જોડાણો (સંયોજકતા) દર્શાવે છે- પ્રાથમિક અને ગૌણ.

2. પ્રાથમિક સંયોજકતા સામાન્ય રીતે આયનીકરણીય હોય છે અને નકારાત્મક આયનો દ્વારા સંતોષાય છે.

3. ગૌણ સંયોજકતા આયનીકરણીય નથી. આ તટસ્થ અણુઓ અથવા નકારાત્મક આયનો દ્વારા સંતોષાય છે. ગૌણ સંયોજકતા સંકલન સંખ્યા જેટલી હોય છે અને ધાતુ માટે નિશ્ચિત હોય છે.

4. ધાતુ સાથે ગૌણ જોડાણો દ્વારા બંધાયેલા આયનો/જૂથો વિવિધ સંકલન સંખ્યાઓને અનુરૂપ લાક્ષણિક અવકાશી વ્યવસ્થા ધરાવે છે.

આધુનિક સૂત્રીકરણમાં, આવી અવકાશી વ્યવસ્થાઓને સંકલન બહુફલક કહેવામાં આવે છે. ચોરસ કૌંસની અંદરની સ્પીસીઝ સંકલન એકમો અથવા સંકીર્ણો છે અને ચોરસ કૌંસની બહારના આયનોને પ્રતિ-આયનો કહેવામાં આવે છે.

તેમણે આગળ સૂચવ્યું કે સંક્રાંતિ ધાતુઓના સંકલન સંયોજનોમાં અષ્ટફલકીય, ચતુષ્ફલકીય અને ચોરસ સમતલ ભૌમિતિક આકારો વધુ સામાન્ય છે. આમ, $\left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH_3}\right)_{6}\right]^{3+},\left[\mathrm{CoCl}\left(\mathrm{NH_3}\right)_5\right]^{2+}$ અને $\left[\mathrm{CoCl_2}\left(\mathrm{NH_3}\right)_4\right]^+$ અષ્ટફલકીય એકમો છે, જ્યારે $\left[\mathrm{Ni}(\mathrm{CO})_4\right]$ અને $\left[\mathrm{PtCl_4}\right]^{2-}$ અનુક્રમે ચતુષ્ફલકીય અને ચોરસ સમતલ છે.

ઉદાહરણ 9.1 જલીય દ્રાવણો સાથે કરેલા નીચેના અવલોકનોના આધારે, નીચેના સંયોજનોમાં ધાતુઓને ગૌણ સંયોજકતા સોંપો:

ઉકેલ

(i) ગૌણ 4

(ii) ગૌણ 6

(iii) ગૌણ 6

(iv) ગૌણ 6

(v) ગૌણ 4

દ્વિગુણિત ક્ષાર અને સંકીર્ણ વચ્ચેનો તફાવત

દ્વિગુણિત ક્ષારો તેમજ સંકીર્ણો બંને સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક ગુણોત્તરમાં બે અથવા વધુ સ્થિર સંયોજનોના સંયોજન દ્વારા બને છે. જો કે, તેઓ એ હકીકતમાં અલગ પડે છે કે દ્વિગુણિત ક્ષારો જેમ કે કાર્નેલાઇટ, $\mathrm{KCl} \cdot \mathrm{MgCl_2} \cdot 6 \mathrm{H_2} \mathrm{O}$, મોહરનો ક્ષાર, $\mathrm{FeSO_4} \cdot\left(\mathrm{NH_4}\right)_2 \mathrm{SO_4} \cdot 6 \mathrm{H_2} \mathrm{O}$, પોટાશ ફિતકીરી, $\mathrm{KAl}\left(\mathrm{SO_4}\right)_2 \cdot 12 \mathrm{H_2} \mathrm{O}$, વગેરે પાણીમાં ઓગળવા પર સંપૂર્ણપણે સરળ આયનોમાં વિભાજિત થાય છે. જો કે, સંકીર્ણ આયનો જેમ કે $\left[\mathrm{Fe}(\mathrm{CN})_6\right]^{4-}$ નો $\mathrm{K_4}\left[\mathrm{Fe}(\mathrm{CN})_6\right]$ $\mathrm{Fe}^{2+}$ અને $\mathrm{CN}^-$ આયનોમાં વિભાજિત થતા નથી.

વર્નરનો જન્મ 12 ડિસેમ્બર, 1866 ના રોજ ફ્રેન્ચ પ્રાંત એલ્સાસના એક નાના સમુદાય મુલહાઉસમાં થયો હતો. રસાયણશાસ્ત્રનો તેમનો અભ્યાસ કાર્લસ્રુહે (જર્મની) માં શરૂ થયો અને ઝુરિચ (સ્વિટ્ઝરલેન્ડ) માં ચાલુ રહ્યો, જ્યાં 1890 માં તેમના ડોક્ટરલ થીસીસમાં, તેમણે સમભાવિતાના આધારે નાઇટ્રોજન ધરાવતા કેટલાક કાર્બનિક પદાર્થોના ગુણધર્મોમાં તફાવત સમજાવ્યો. તેમણે વાન્ટ હોફના ચતુષ્ફલકીય કાર્બન પરમાણુના સિદ્ધાંતને વિસ્તૃત કર્યો અને નાઇટ્રોજન માટે તેને સુધાર્યો. વર્નરે ભૌતિક માપનના આધારે સંકીર્ણ સંયોજનો વચ્ચેના પ્રકાશીય અને વિદ્યુતીય તફાવતો બતાવ્યા. હકીકતમાં, વર્નર કેટલાક સંકલન સંયોજનોમાં પ્રકાશીય સક્રિયતા શોધનારા પ્રથમ હતા. તેમણે, 29 વર્ષની ઉંમરે 1895 માં ઝુરિચની ટેકનિશે હોચસ્કુલમાં સંપૂર્ણ પ્રોફેસર બન્યા. આલ્ફ્રેડ વર્નર એક રસાયણશાસ્ત્રી અને શિક્ષણવિદ્ હતા. તેમની સિદ્ધિઓમાં સંકલન સંયોજનોના સિદ્ધાંતનો વિકાસ સામેલ હતો. આ સિદ્ધાંત, જેમાં વર્નરે પરમાણુઓ અને અણુઓ કેવી રીતે એકસાથે જોડાયેલા છે તે વિશે ક્રાંતિકારી વિચારો રજૂ કર્યા, માત્ર ત્રણ વર્ષની અવધિમાં, 1890 થી 1893 સુધીમાં ઘડવામાં આવ્યો હતો. તેમની કારકિર્દીનો બાકીનો સમય તેમના નવા વિચારોને માન્ય કરવા માટે જરૂરી પ્રાયોગિક સમર્થન એકત્ર કરવામાં વીતાવ્યો. વર્નર પરમાણુઓના જોડાણ અને સંકલન સિદ્ધાંત પરના તેમના કાર્ય માટે 1913 માં નોબલ પુરસ્કાર જીતનારા પ્રથમ સ્વિસ રસાયણશાસ્ત્રી બન્યા.

9.2 સંકલન સંયોજનો સંબંધિત કેટલાક મહત્વપૂર્ણ શબ્દોની વ્યાખ્યાઓ

( a ) સંકલન એકમ

સંકલન એકમ એક કેન્દ્રીય ધાતુ પરમાણુ અથવા આયન ધરાવે છે જે નિશ્ચિત સંખ્યાના આયનો અથવા અણુઓ સાથે બંધાયેલો હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, $\left[\mathrm{CoCl_3}\left(\mathrm{NH_3}\right)_3\right]$ એક સંકલન એકમ છે જેમાં કોબાલ્ટ આયન ત્રણ એમોનિયા અણુઓ અને ત્રણ ક્લોરાઇડ આયનો દ્વારા ઘેરાયેલો છે. અન્ય ઉદાહરણો $\left[\mathrm{Ni}(\mathrm{CO})_4\right],\left[\mathrm{PtCl_2}\left(\mathrm{NH_3}\right)_2\right],\left[\mathrm{Fe}(\mathrm{CN})_6\right]^{4-},\left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH_3}\right)_6\right]^{3+}$ છે.

( b ) કેન્દ્રીય પરમાણુ/આયન

સંકલન એકમમાં, પરમાણુ/આયન કે જેની આસપાસ નિશ્ચિત ભૌમિતિક વ્યવસ્થામાં નિશ્ચિત સંખ્યાના આયનો/જૂથો બંધાયેલા હોય છે, તેને કેન્દ્રીય પરમાણુ અથવા આયન કહેવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સંકલન એકમોમાં કેન્દ્રીય પરમાણુ/આયન: $\left[\mathrm{NiCl_2}\left(\mathrm{H_2} \mathrm{O}\right)_4\right]$, $\left[\mathrm{CoCl}\left(\mathrm{NH_3}\right)_5\right]^{2+}$ અને $\left[\mathrm{Fe}(\mathrm{CN})_6\right]^{3-}$ અનુક્રમે $\mathrm{Ni}^{2+}, \mathrm{Co}^{3+}$ અને $\mathrm{Fe}^{3+}$ છે. આ કેન્દ્રીય પરમાણુઓ/આયનોને લુઇસ એસિડ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.

( c ) લિગેન્ડ

સંકલન એકમમાં કેન્દ્રીય પરમાણુ/આયન સાથે બંધાયેલા આયનો અથવા અણુઓને લિગેન્ડ કહેવામાં આવે છે. આ સરળ આયનો જેમ કે $\mathrm{Cl}^{-}$, નાના અણુઓ જેમ કે $\mathrm{H_2} \mathrm{O}$ અથવા $\mathrm{NH_3}$, મોટા અણુઓ જેમ કે $\mathrm{H_2} \mathrm{NCH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{NH_2}$ અથવા $\mathrm{N}\left(\mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{NH_2}\right)_{3}$ અથવા મેક્રોમોલેક્યુલ્સ, જેમ કે પ્રોટીન હોઈ શકે છે.

જ્યારે લિગેન્ડ બે દાતા પરમાણુઓ દ્વારા બંધાઈ શકે છે જેમ કે $\mathrm{H_2} \mathrm{NCH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{NH_2}$ (ઇથેન-1,2-ડાયમાઇન) અથવા $\mathrm{C_2} \mathrm{O_4}{ }^{2-}$ (ઑક્સાલેટ) માં, લિગેન્ડને દ્વિદંતુક કહેવામાં આવે છે અને જ્યારે એક જ લિગેન્ડમાં ઘણા દાતા પરમાણુઓ હાજર હોય છે જેમ કે $\mathrm{N}\left(\mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{NH_2}\right)_{3}$ માં, લિગેન્ડને બહુદંતુક કહેવામાં આવે છે. ઇથાઇલિનડાયમાઇનટેટ્રાએસિટેટ આયન (EDTA ${ }^{4-}$ ) એક મહત્વપૂર્ણ ષષ્ઠદંતુક લિગેન્ડ છે. તે કેન્દ્રીય ધાતુ આયન સાથે બે નાઇટ્રોજન અને ચાર ઓક્સિજન પરમાણુઓ દ્વારા બંધાઈ શકે છે.

જ્યારે દ્વિ- અથવા બહુદંતુક લિગેન્ડ એક જ ધાતુ આયન સાથે બંધાવા માટે તેના બે અથવા વધુ દાતા પરમાણુઓનો એકસાથે ઉપયોગ કરે છે, ત્યારે તેને ચીલેટ લિગેન્ડ કહેવામાં આવે છે. આવા લિગેટિંગ જૂથોની સંખ્યાને લિગેન્ડની દંતુકતા કહેવામાં આવે છે. આવા સંકીર્ણો, જેને ચીલેટ સંકીર્ણો કહેવામાં આવે છે, તે એકદંતુક લિગેન્ડ ધરાવતા સમાન સંકીર્ણો કરતાં વધુ સ્થિર હોય છે. લિગેન્ડ જે બે અલગ અલગ દાતા પરમાણુઓ ધરાવે છે અને સંકીર્ણમાં બેમાંથી કોઈ પણ લિગેટ કરે છે તેને ઉભયદંતુક લિગેન્ડ કહેવામાં આવે છે. આવા લિગેન્ડના ઉદાહરણો $\mathrm{NO_2}^{-}$ અને $\mathrm{SCN}^{-}$ આયનો છે. $\mathrm{NO_2}^{-}$ આયન કેન્દ્રીય ધાતુ પરમાણુ/આયન સાથે નાઇટ્રોજન અથવા ઓક્સિજન દ્વારા સંકલન કરી શકે છે.

એ જ રીતે, SCN– આયન સલ્ફર અથવા નાઇટ્રોજન પરમાણુ દ્વારા સંકલન કરી શકે છે.

( d ) સંકલન સંખ્યા

સંકીર્ણમાં ધાતુ આયનની સંકલન સંખ્યા $(\mathrm{CN})$ ને લિગેન્ડ દાતા પરમાણુઓની સંખ્યા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે જેના સાથે ધાતુ સીધું બંધાયેલું છે. ઉદાહરણ તરીકે, સંકીર્ણ આયનો, $\left[\mathrm{PtCl_6}\right]^{2-}$ અને $\left[\mathrm{Ni}\left(\mathrm{NH_3}\right)_4\right]^{2+}$ માં, $\mathrm{Pt}$ અને $\mathrm{Ni}$ ની સંકલન સંખ્યા અનુક્રમે 6 અને 4 છે. એ જ રીતે, સંકીર્ણ આયનો, $\left[\mathrm{Fe}\left(\mathrm{C_2} \mathrm{O_4}\right)_3\right]^{3-}$ અને $\left[\mathrm{Co}(\mathrm{en})_3\right]^{3+}$ માં, બંને, $\mathrm{Fe}$ અને $\mathrm{Co}$ ની સંકલન સંખ્યા 6 છે કારણ કે $\mathrm{C_2} \mathrm{O_4} ^{2-}$ અને en (ઇથેન-1,2-ડાયમાઇન) દ્વિદંતુક લિગેન્ડ છે.

અહીં નોંધવું મહત્વપૂર્ણ છે કે કેન્દ્રીય પરમાણુ/આયનની સંકલન સંખ્યા ફક્ત લિગેન્ડ દ્વારા કેન્દ્રીય પરમાણુ/આયન સાથે બનેલા સિગ્મા બંધની સંખ્યા દ્વારા નક્કી થાય છે. pi બંધ, જો લિગેન્ડ અને કેન્દ્રીય પરમાણુ/આયન વચ્ચે બને છે, તો આ હેતુ માટે ગણવામાં આવતા નથી.

(e) સંકલન ક્ષેત્ર

કેન્દ્રીય પરમાણુ/આયન અને તેની સાથે જોડાયેલા લિગેન્ડ ચોરસ કૌંસમાં બંધ કરવામાં આવે છે અને સામૂહિક રીતે સંકલન ક્ષેત્ર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આયનીકરણીય જૂથો કૌંસની બહાર લખવામાં આવે છે અને તેમને પ્રતિ-આયનો કહેવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સંકીર્ણ $\mathrm{K_4}\left[\mathrm{Fe}(\mathrm{CN})_6\right]$ માં, સંકલન ક્ષેત્ર $\left[\mathrm{Fe}(\mathrm{CN})_6\right]^{4-}$ છે અને પ્રતિ-આયન $\mathrm{K}^{+}$ છે.

(f) સંકલન બહુફલક

લિગેન્ડ પરમાણુઓની અવકાશી વ્યવસ્થા જે સીધા કેન્દ્રીય પરમાણુ/આયન સાથે જોડાયેલા હોય છે તે કેન્દ્રીય પરમાણુની આસપાસ સંકલન બહુફલકને વ્યાખ્યાયિત કરે છે. સૌથી સામાન્ય સંકલન બહુફલકો અષ્ટફલકીય, ચોરસ સમતલ અને ચતુષ્ફલકીય છે. ઉદાહરણ તરીકે, $\left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH_3}\right)_6\right]^{3+}$ અષ્ટફલકીય છે, $\left[\mathrm{Ni}(\mathrm{CO})_4\right]$ ચતુષ્ફલકીય છે અને $\left[\mathrm{PtCl_4}\right]^{2-}$ ચોરસ સમતલ છે. ફિગ. 9.1 વિવિધ સંકલન બહુફલકોના આકારો બતાવે છે.

ફિગ. 9.1: વિવિધ સંકલન બહુફલકોના આકારો. M કેન્દ્રીય પરમાણુ/આયનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે અને L, એકદંતુક લિગેન્ડ.

(g) કેન્દ્રીય પરમાણુની ઑક્સિડેશન સંખ્યા

સંકીર્ણમાં કેન્દ્રીય પરમાણુની ઑક્સિડેશન સંખ્યાને તે વીજભાર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે જો બધા લિગેન્ડોને કેન્દ્રીય પરમાણુ સાથે વહેંચાયેલા ઇલેક્ટ્રોન જોડી સાથે દૂર કરવામાં આવે. ઑક્સિડેશન સંખ્યા સંકલન એકમના નામ પછી કૌંસમાં રોમન અંક દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, $\left[\mathrm{Cu}(\mathrm{CN})_4\right]^{3-}$ માં તાંબાની ઑક્સિડેશન સંખ્યા +1 છે અને તે $\mathrm{Cu}(\mathrm{I})$ તરીકે લખવામાં આવે છે.

(h) સમલિગેન્ડી અને વિષમલિગેન્ડી સંકીર્ણો

સંકીર્ણો જેમાં ધાતુ ફક્ત એક પ્રકારના દાતા જૂથો સાથે બંધાયેલી હોય છે, ઉદા., $\left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH_3}\right)_6\right]^{3+}$, તેને સમલિગેન્ડી તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. સંકીર્ણો જેમાં ધાતુ એક કરતાં વધુ પ્રકારના દાતા જૂથો સાથે બંધાયેલી હોય છે, ઉદા., $\left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH_3}\right)_4 \mathrm{Cl_2}\right]^+$, તેને વિષમલિગેન્ડી તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

9.3 સંકલન સંયોજનોની નામકરણ પદ્ધતિ

સંકલન રસાયણશાસ્ત્રમાં નામકરણ મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે સૂત્રોનું વર્ણન કરવા અને વ્યવસ્થિત નામો લખવા માટે એક અસંદિગ્ધ પદ્ધતિ હોવી