ఆక్సిజన్ (O): పరమాణు నిర్మాణం మరియు రసాయన బంధం
పరమాణు పరామితులకు పరిచయం
ఆక్సిజన్ (O) ఆవర్తన పట్టికలో ఎనిమిదవ మూలకం, గ్రూప్ 16 (చాల్కోజెన్లు) మరియు పీరియడ్ 2కు చెందుతుంది. ఇది అత్యంత క్రియాశీలక అలోహం.
- పరమాణు సంఖ్య (Z): 8
- కేంద్రకంలో 8 ప్రోటాన్లను సూచిస్తుంది.
- తటస్థ ఆక్సిజన్ పరమాణువులో 8 ఎలక్ట్రాన్లను సూచిస్తుంది.
- ద్రవ్యరాశి సంఖ్య (A): 16 (అత్యంత సాధారణ ఐసోటోప్, ¹⁶O కోసం)
- మొత్తం 16 న్యూక్లియాన్లను (ప్రోటాన్లు + న్యూట్రాన్లు) సూచిస్తుంది.
- న్యూట్రాన్ల సంఖ్య = ద్రవ్యరాశి సంఖ్య - పరమాణు సంఖ్య = 16 - 8 = 8 న్యూట్రాన్లు.
- పరమాణు ద్రవ్యరాశి: 15.999 u (సహజ ఐసోటోపిక్ సమృద్ధిని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే సగటు పరమాణు ద్రవ్యరాశి).
ఉపకక్ష్య ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం
ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం పరమాణు ఆర్బిటాళ్లలో ఎలక్ట్రాన్ల పంపిణీని వివరిస్తుంది.
- పూర్తి విన్యాసం: 1s² 2s² 2p⁴
- జడ వాయువు విన్యాసం: [He] 2s² 2p⁴
ఆర్బిటాల్ రేఖాచిత్ర వివరణ
ఆర్బిటాల్ రేఖాచిత్రం ఎలక్ట్రాన్ల అమరికను వాటి సంబంధిత ఉపకక్ష్యలలో, హుండ్ నియమం (గరిష్ట బహుళత్వం) మరియు పౌలీ వర్జన నియమం ప్రకారం వివరిస్తుంది.
- 1s ఆర్బిటాల్: 2 ఎలక్ట్రాన్లను కలిగి ఉంటుంది (స్పిన్-జతచేయబడినవి).
[↑↓] 1s - 2s ఆర్బిటాల్: 2 ఎలక్ట్రాన్లను కలిగి ఉంటుంది (స్పిన్-జతచేయబడినవి).
[↑↓] 2s - 2p ఆర్బిటాళ్లు: 4 ఎలక్ట్రాన్లను కలిగి ఉంటాయి. హుండ్ నియమం ప్రకారం, ఎలక్ట్రాన్లు మొదట సమాన శక్తి గల ఆర్బిటాళ్లలో ఒకే స్పిన్తో ఒంటరిగా నిండిన తర్వాత జతకడతాయి.
ఈ విన్యాసం 2p ఉపకక్ష్యలో రెండు జతచేయబడని ఎలక్ట్రాన్లను సూచిస్తుంది, ఇది ఆక్సిజన్ యొక్క పారా అయస్కాంత స్వభావానికి మరియు రెండు సమయోజనీయ బంధాలను ఏర్పరచే దాని ప్రవృత్తికి కారణమవుతుంది.[↑↓] [↑ ] [↑ ] 2px 2py 2pz
వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్లు & వేలన్సీ
- వేలన్సీ కక్ష్య: బయటి కక్ష్య 2వ కక్ష్య.
- వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్లు: ఆక్సిజన్కు 6 వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్లు ఉన్నాయి (2s నుండి 2 మరియు 2p నుండి 4).
- ప్రవృత్తి: స్థిరమైన అష్టక విన్యాసాన్ని (నియాన్ వలె, [He] 2s² 2p⁶) సాధించడానికి, ఆక్సిజన్ సాధారణంగా 2 ఎలక్ట్రాన్లను పొందుతుంది లేదా 2 జతల ఎలక్ట్రాన్లను పంచుకుంటుంది.
- సాధారణ వేలన్సీ: 2
- ఆక్సీకరణ స్థితులు:
- -2: అత్యంత సాధారణ ఆక్సీకరణ స్థితి (ఉదా., H₂O, MgO, CO₂). ఆక్సిజన్ తన అష్టకాన్ని పూర్తి చేయడానికి రెండు ఎలక్ట్రాన్లను పొందినప్పుడు ఇది జరుగుతుంది.
- -1: పెరాక్సైడ్లలో (ఉదా., H₂O₂, Na₂O₂), ఇక్కడ ఆక్సిజన్ పరమాణువులు ఒకదానికొకటి బంధించబడి ఉంటాయి.
- -½: సూపర్ఆక్సైడ్లలో (ఉదా., KO₂), ఇక్కడ O₂⁻ రాడికల్ ఉంటుంది.
- 0: మూలక ఆక్సిజన్ (O₂)లో.
- +1, +2: ఫ్లోరిన్తో బంధించబడినప్పుడు మాత్రమే గమనించబడుతుంది, ఇది మరింత రుణవిద్యుదాత్మకతను కలిగి ఉంటుంది (ఉదా., O₂F₂, OF₂).
బంధ స్వభావం
ఆక్సిజన్ యొక్క అధిక రుణవిద్యుదాత్మకత (పౌలింగ్ స్కేల్లో 3.44) మరియు చిన్న పరమాణు పరిమాణం దాని బంధాన్ని గణనీయంగా ప్రభావితం చేస్తాయి.
సమయోజనీయ బంధం
ఆక్సిజన్ ప్రధానంగా సమయోజనీయ బంధాలను ఏర్పరుస్తుంది, స్థిరమైన అష్టకాన్ని సాధించడానికి ఎలక్ట్రాన్లను పంచుకుంటుంది.
- ఏక సమయోజనీయ బంధాలు: ఆక్సిజన్ ప్రతి జతచేయబడని ఎలక్ట్రాన్ మరొక పరమాణువు నుండి వచ్చే ఎలక్ట్రాన్తో జతకట్టినప్పుడు రెండు ఏక సమయోజనీయ బంధాలను ఏర్పరుస్తుంది.
- ఉదాహరణ: నీరు (H₂O)
- ఆక్సిజన్ పరమాణువు sp³ సంకరీకరణకు లోనవుతుంది.
- రెండు sp³ సంకరీకరణ ఆర్బిటాళ్లు హైడ్రోజన్ పరమాణువులతో సిగ్మా బంధాలను ఏర్పరుస్తాయి.
- మిగిలిన రెండు sp³ సంకరీకరణ ఆర్బిటాళ్లు ఒంటరి జతలను కలిగి ఉంటాయి.
- జ్యామితి: ఒంటరి జత-బంధ జత వికర్షణ కారణంగా వంగిన లేదా V-ఆకారంలో ఉంటుంది (బంధ కోణం ~104.5°).
- ఉదాహరణ: నీరు (H₂O)
- ద్వి సమయోజనీయ బంధాలు: ఆక్సిజన్ మరొక పరమాణువుతో ద్వి బంధాన్ని (ఒక సిగ్మా మరియు ఒక పై బంధం) రెండు జతల ఎలక్ట్రాన్లను పంచుకోవడం ద్వారా ఏర్పరచగలదు.
- ఉదాహరణ: కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO₂)
O=C=O- కేంద్ర కార్బన్ sp సంకరీకరణకు లోనవుతుంది.
- ప్రతి ఆక్సిజన్ కార్బన్తో ద్వి బంధాన్ని ఏర్పరుస్తుంది.
- జ్యామితి: సరళ.
- ఉదాహరణ: మూలక ఆక్సిజన్ (O₂)
O=O- రెండు ఆక్సిజన్ పరమాణువులను ద్వి బంధం కలుపుతుంది. అయితే, అణు ఆర్బిటాల్ సిద్ధాంతం దాని పారా అయస్కాంత స్వభావాన్ని (యాంటీబంధన π* ఆర్బిటాళ్లలో రెండు జతచేయబడని ఎలక్ట్రాన్లు) బాగా వివరిస్తుంది.
- ఉదాహరణ: కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO₂)
- ఓజోన్ (O₃):
- పాక్షిక ద్వి బంధ స్వభావంతో అనునాద నిర్మాణాలను కలిగి ఉంటుంది.
- కేంద్ర ఆక్సిజన్ పరమాణువు sp² సంకరీకరణకు లోనవుతుంది.
- జ్యామితి: వంగిన (బంధ కోణం ~116.8°).
అయానిక బంధం
ఆక్సిజన్ అత్యంత ధనవిద్యుదాత్మక లోహాలతో (సాధారణంగా గ్రూప్ 1 మరియు గ్రూప్ 2 లోహాలు) రెండు ఎలక్ట్రాన్లను పొందడం ద్వారా ఆక్సైడ్ అయాన్ (O²⁻)ను ఏర్పరుస్తుంది.
- O²⁻ ఏర్పడటం:
- O (1s² 2s² 2p⁴) + 2e⁻ → O²⁻ (1s² 2s² 2p⁶) (నియాన్తో ఐసోఎలక్ట్రానిక్)
- ఉదాహరణలు:
- సోడియం ఆక్సైడ్ (Na₂O): ప్రతి ఒక O²⁻ అయాన్కు రెండు Na⁺ అయాన్లు.
- మెగ్నీషియం ఆక్సైడ్ (MgO): ప్రతి ఒక O²⁻ అయాన్కు ఒక Mg²⁺ అయాన్.
సమన్వయ సమయోజనీయ బంధం (డేటివ్ బంధం)
ఆక్సిజన్, తన రెండు ఒంటరి జత ఎలక్ట్రాన్లతో, సమన్వయ సమయోజనీయ బంధాలను ఏర్పరచడానికి ఎలక్ట్రాన్ జత దాతగా పనిచేయగలదు.
- ఉదాహరణ: హైడ్రోనియం అయాన్ (H₃O⁺)
- నీటిలో (H₂O), ఒక ఆక్సిజన్ పరమాణువు తన ఒంటరి జతలలో ఒకదానిని ప్రోటాన్తో (H⁺) సమన్వయ సమయోజనీయ బంధాన్ని ఏర్పరచడానికి ఉపయోగిస్తుంది.
- H₃O⁺లోని ఆక్సిజన్ పరమాణువు sp³ సంకరీకరణకు లోనవుతుంది మరియు అయాన్ త్రిభుజాకార పిరమిడల్ జ్యామితిని కలిగి ఉంటుంది.
హైడ్రోజన్ బంధం
దాని అధిక రుణవిద్యుదాత్మకత మరియు చిన్న పరిమాణం కారణంగా, O-H బంధాలలో ఉన్న ఆక్సిజన్ పరమాణువులు బలమైన అంతరణుక హైడ్రోజన్ బంధాలను ఏర్పరచగలవు.
- ఉదాహరణ: నీరు (H₂O)
- ప్రతి నీటి అణువు ప్రక్కన ఉన్న నీటి అణువులతో నాలుగు హైడ్రోజన్ బంధాల వరకు ఏర్పరచగలదు, ఇది నీటి యొక్క ప్రత్యేక లక్షణాలకు (ఉదా., అధిక మరుగు స్థానం, తలతన్యత) దోహదపడుతుంది.
లోహ బంధం
ఆక్సిజన్ ఒక అలోహం మరియు లోహ బంధాన్ని ప్రదర్శించదు. దాని పరమాణువులు ఘన లేదా ద్రవ స్థితిలో బలహీన అంతరణుక శక్తుల (వాన్ డెర్ వాల్స్ శక్తులు) లేదా సమయోజనీయ బంధాల (O₂ లేదా O₃లో వలె) ద్వారా కలిసి ఉంటాయి.