ஒழுக்குக் கலப்பு

வேதியியலில், ஒழுக்குக் கலப்பு (hybridisation) என்பது அணுக்களுக்கிடையேயான பிணைப்புக்களை விளக்குவதற்காக மூலக்கூறிலுள்ள ஒவ்வொரு அணுவினதும் ஒழுக்குகளை பிணைப்பை உருவாக்கக்கூடியவாறு கலப்படையச் செய்து புதிய கலப்பு ஒழுக்கு உருவாவது பற்றிய எண்ணக்கருவாகும். ஒழுக்குக் கலப்பின் போது ஒரு அணுவின் வெவ்வேறு வகையான, வெவ்வேறு சக்தியையும் வடிவத்தையும் கொண்டுள்ள ஒழுக்குகள் ஒன்றோடொன்று கலப்படைந்து ஒரே வடிவம், ஒரே சக்தி, இயன்றளவுக்குச் சமதூரத்திலுள்ள புதிய ஒழுக்குகளை உருவாக்குகின்றன. வேதியியற் பிணைப்பைச் சரியான முறையில் விளக்குவதற்காகவே இக்கோட்பாடு உருவாக்கப்பட்டுள்ளது.

ஒழுக்குக் கலப்பின் வகைகள்

sp³ கலப்பு

நான்கு sp³ ஒழுக்குகள்.

கார்பன் நான்முகி வடிவச் சேர்வைகளை உருவாக்கும் போது இவ்வகை ஒழுக்குக் கலப்பில் ஈடுபடுகின்றது. பரிசோதனைகளின் போது கார்பன் அணு நான்கு ஐதரசன் அணுக்களுடனும் மேற்கொள்ளும் பிணைப்பின் கோணமும் தூரமும் சமனாக உள்ளதாகக் கண்டறியப்பட்டுள்ளது. எனினும் அருட்டப்படாத நிலையில் கார்பனில் இரண்டு s ஒழுக்குகளும் இரண்டு p ஒழுக்குகளும் உள்ளன; அருட்டிய நிலையில் ஒரு s ஒழுக்கும் மூன்று p ஒழுக்குகளும் உள்ளன. s ஒழுக்கு கோள வடிவமானது, p ஒழுக்கு dumbel வடிவமானது. p ஒழுக்கின் சக்தியும் s ஒழுக்கினதை விட அதிகமாக இருக்கும். எனினும் நான்முகி வடிவான CH₄ (மெத்தேன்)ஐ உருவாக்கும் போது மேற்கூறியவாறு நான்கு பிணைப்புக்களும் சமனானதாகவே இருந்தன. இவ்வாறு நிகழ்வதை விளக்கவே sp³ கலப்பு பயன்படுத்தப்படுகின்றது.

தாழ் சக்தி நிலையில் கார்பனின் இலத்திரன் நிலையமைப்பு பின்வருமாறு இருக்கும்:

C	↑↓	↑↓	↑	↑
	1s	2s	2px	2py	2pz

அருட்டப்பட்ட நிலையில் கார்பனின் இலத்திரன் நிலையமைப்பு:

C*	↑↓	↑	↑	↑	↑
	1s	2s	2px	2py	2pz

மேற்படி இரு நிலையமைப்புகளிலும் வலுவளவு ஓட்டிலுள்ள ஒழுக்குகளின் சக்தியும் வடிவமும் வேறுபட்டவையாக உள்ளன. இச்சக்தி வேறுபாட்டைச் சமப்படுத்த வலுவளவு ஓட்டிலுள்ள ஒரு s ஒழுக்கும் மூன்று p ஒழுக்குகளும் கலப்படைந்து நான்கு சர்வசமமான sp³ ஒழுக்குகளை உருவாக்கும். இப்புதிய ஒழுக்குகள் ஒன்றை மின்னியல் தள்ளுகை விசையால் தள்ளுவதால் நான்முகி வடிவில் கார்பன் அணுவைச் சுற்றிக் காணப்படும். ஐதரசனுடன் தாக்கத்தில் ஈடுபடாத 1s ஒழுக்கு கலப்பில் ஈடுபடுவதில்லை. தாக்கத்தில் ஈடுபடும் இலத்திரன்கள் உள்ள ஒழுக்குகளே கலப்பில் ஈடுபடுகின்றன.

C*	↑↓	↑	↑	↑	↑
	1s	sp3	sp3	sp3	sp3

CH₄ உருவாக்கத்தின் போது ஒவ்வொரு sp³ ஒழுக்குடனும் ஐதரசன் அணுக்களின் ஒவ்வொரு s ஒழுக்கு நேர்கோட்டு மேற்பொருந்துகையில் ஈடுபடுவதால் σ (சிக்மா பிணைப்பு) உருவாகின்றது. இவ்வாறு நான்கு sp³ ஒழுக்குகளும் நான்கு ஐதரசன் அணுக்களின் s ஒழுக்குகளுடன் மேற்பொருந்துவதால் sp³ கலப்பு உடைய மெத்தேன் மூலக்கூறு உருவாகின்றது. ஒற்றைப் பிணைப்புடைய கார்பனின் சேர்வைகளை விளக்குவதற்கு sp³ கலப்பைப் பயன்படுத்தலாம்.

sp² கலப்பு

இக்கலப்பின் போது மூன்று sp² கலப்பொழுக்குகளின் (இடது) தளத்துக்குச் செங்குத்தாக கலப்படையா p ஒழுக்கின் (வலது) தளம் உள்ளது.

இரட்டைப் பிணைப்புடைய சேர்வைகளில் sp² கலப்பு இடம்பெறும். உதாரணமாக எத்தீனில் (C₂H₄) இரண்டு கார்பனுக்கிடையிலும் இரட்டைப் பிணைப்பிருப்பதாலும் இங்கு மூன்று தள்ளுந்தொகுதிகளே இருப்பதாலும் இங்கு sp² கலப்பே நடைபெறுகின்றது. இவ்வுதாரணத்தில் sp² கலப்பின் போது கார்பன் அணுவின் ஒரு s ஒழுக்கும் இரண்டு p ஒழுக்குகளும் கலப்படைந்து மூன்று sp² கலப்பொழுக்குகளை உருவாக்குகின்றன. sp² கலப்படைந்த பின் கார்பன் அணுவின் இலத்திரன் நிலையமைப்பு பின்வருமாறு காணப்படும்:

C*	↑↓	↑	↑	↑	↑
	1s	sp2	sp2	sp2	2p

இதன் போது இரண்டாம் சக்திப்படியில் கலப்படையா p ஒழுக்கு ஒன்று எஞ்சியிருக்கும். ஒரு C₂H₄ மூலக்கூறில் கார்பன் அணுக்களும் ஐதரசன் அணுக்களும் σ பிணைப்பால் இணைக்கப்பட்டிருக்கும். இதன்போது கார்பன் அணுவின் கலப்படைந்த sp² ஒழுக்கும் ஐதரசனின் கலப்படையா 1s ஒழுக்கும் நேர்கோட்டு ரீதியாக மேற்பொருந்தி σ பிணைப்பை உருவாக்குகின்றன. இரண்டு கார்பன் அணுக்களுக்கிடையிலுள்ள இரட்டைப் பிணைப்பில் ஒரு பிணைப்பு sp² கலப்பொழுக்கும் மற்றைய கார்பனின் sp² கலப்பொழுக்கும் நேர்கோட்டு ரீதியாக மேற்பொருந்தி உருவாகும் σ பிணைப்பாகும். இரட்டைப் பிணைப்பில் மற்றையது கார்பன் அணுக்களின் கலப்படையா 2p ஒழுக்குகள் பக்கப்பாட்டு ரீதியாக மேற்பொருந்தி உருவாகும் π பிணைப்பாகும். எனவே மொத்தமாக எத்தீனில் 5 சிக்மா பிணைப்புகளும் ஒரு பை பிணைப்பும் உள்ளன.

sp கலப்பு

sp கலப்பு. கலப்படையா p ஒழுக்குகள் வலப்பக்கம் காட்டப்பட்டுள்ளன.

மும்மைப் பிணைப்புள்ள சேர்வைகளின் மூலக்கூற்றுக் கட்டமைப்பை விளக்க sp கலப்புக் கோட்பாடு பயன்படுத்தப்படுகின்றது. பொதுவாக இதை விளக்கப் பயன்படும் உதாரணமாக மும்மைப் பிணைப்புள்ள கார்பன் சேர்வையான அசிட்டலீன் (C₂H₂) பயன்படுத்தப்படுகின்றது இச்சேர்வையின் மூலக்கூறில் இரு கார்பன் அணுக்களுக்கிடையே மூன்று பிணைப்புகள் உள்ளன. இம்மூன்று பிணைப்புகளில் ஒரு பிணைப்பு மாத்திரமே சிக்மா பிணைப்பாகும். ஏனையவை பை பிணைப்புகள் கார்பனுக்கும் ஐதரசனுக்குமிடையே சிக்மா பிணைப்பு மாத்திரமே உள்ளது. sp கலப்பின் பின் கார்பனின் இலத்திரன் நிலையமைப்பு:

C*	↑↓	↑	↑	↑	↑
	1s	sp	sp	2p	2p

இரண்டு கார்பன் அணுக்களில் ஒவ்வொன்றினதும் கலப்படையா இரண்டு 2p ஒழுக்குகளும் பக்கவாட்டு மேற்பொருந்துகையால் இரண்டு π பிணைப்புகளை உருவாக்குகின்றன.

குறியீடுகளுக்கான விளக்கம்

sp³, sp², sp என்பன ஒழுக்குக் கலப்பின் போது உருவாகும் கலப்பொழுக்குகளின் குறியீடுகளாகும். இங்கு குறிக்கப்பட்டுள்ள எண்கள் கலப்பொழுக்குகளை ஆக்கிய மூல ஒழுக்குகளின் எண்ணிக்கையைக் குறிக்கின்றன. உதாரணமாக sp³ கலப்பொழுக்கு ஒரு s ஒழுக்காலும் மூன்று p ஒழுக்குகளாலும் ஆனது என்பதை அதன் குறியீடு குறிக்கின்றது. σ என்பது அணுக்களின் ஒழுக்குகளிடையே நேர்கோட்டு மேற்பொருந்துகையால் உருவாகும் பிணைப்புக்கான குறியீடாகும். π என்பது அணுக்களின் ஒழுக்குகள் (பொதுவாக கலப்படையா தூய ஒழுக்குகள்) பக்கவாட்டாக மேற்பொருந்துவதால் உருவாகும் பிணைப்புக்கான குறியீடாகும்.