આયનીય બંધ અને કુલંબનો નિયમ

આયનીય બંધ એવા બંધ છે જે આયનીય સંયોજનને એક બીજા સાથે જકડી રાખે છે સામાન્ય રીતે તેઓ કેટાયન અને એનાયનને એક બીજાની સાથે જકડી રાખે છે અને એક એવા સંયોજનનું ઉદા જે આયનીય બંધ ધરાવે છે તે સોડિયમ ક્લોરાઇડ છે જેને આપણે તેને મીઠું પણ કહીએ છીએ અહીં આપણી પાસે સોડિયમ ક્લોરાઇડના સ્ફટિકનું ચિત્ર છે અને આ પ્રયોગ તમે જાતે ઘરે પણ કરી શકો તમે મીઠું લો અને પછી તેને પાણીમાં ઓગાળો અને પછી પાણીનું ધીમે ધીમે બાષ્પીભવન થવા દો અને પછી તમે જોશો તો તમને આ પ્રકારના સ્ફટિક જોવા મળશે આ પ્રકારના સ્ફટિકને જોવા એ રસાયણ વિજ્ઞાનની એ ખુબ જ સુંદર બાબત છે જો તમે આ સ્ફટિકના આકારને ખુબ જ નજીકથી જુઓ તો તમે અહીં સંમિતતા જોઈ શકો છો અને આ પ્રકારની સંમિતિ આપણને આણ્વીય સ્તરે તે સંયોજનનું બંધારણ કેવું છે તે સમજાવે છે તમે આ સ્ફટિકને ઝૂમ કરીને જોઈ શકો જેના માટે તમે વિવિધ સાધનનો ઉપયોગ કરી શકો એક્સ રે ક્રિસ્ટલોગ્રાફ તેમનું એક સાધન છે જો તમે તેને ઝૂમ કરીને જોશો તો તમને સ્ફટિકની જાળી એટલે કે ક્રિસ્ટાર લેટાઇસ જોવા મળશે જેના પરથી તમે ઘન પદાર્થમાં જુદા જુદા આયનો કઈ રીતે ગોઠવાયેલા હોય છે તેની માહિતી મેળવી શકો આયનો કઈ રીતે ગોઠવાયેલા હોય છે તેના આધારે આ સંયોજનોના ઘણા બધા ગુણધર્મો નક્કી કરી શકાય છે તેથી આ આયનીય બંધ અને આયનો કઈ રીતે ગોઠવાયેલા હોય છે તેના આધારે આપણે સંયોજનની દ્રાવ્યતા વિશે ઘણું બધું જાણી શકીએ અને સંયોજનના બીજા ગુણધર્મો જેવા કે ઉત્કલન બિંદુ તેમ જ ગલન બિંદુ વિશે પણ જાણી શકાય કોઈ પણ અયાન કેટલો સખ્ત છે તે પણ જાણી શકાય માટે અહીં સોડિયમ ક્લોરાઇડમાં જે આયનીય બંધ જોવા મળે છે તે સોડિયમ આયન અને ક્લોરાઇડ આયનને એક બીજા સાથે જકડી રાખે છે માટે સોડિયમ + અને ક્લોરાઇડ માઇનસ હવે આયનીય બંધની પ્રબળતા સ્થિત વિધુત બળ પર આધાર રાખે છે તેથી તેમની વચ્ચે લાગતું સ્થિત વિધુત બળ એટલે કે ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ફોર્સ હું સ્થિત વિધુત બળને Fe તરીકે દર્શાવીશું આ બે વિઘુતભરો વચ્ચે લાગતું બળ છે અને આના બરાબર કોઈક અચળાંક કે ગુણ્યાં બે વિઘુતભરો જેમની વચ્ચે આંતર ક્રિયા થઇ રહી છે ભાગ્યા તે બંને બિધુતભારો વચ્ચેના અંતરનો વર્ગ અહીં આ q1 અને q2 વીજભાર છે જો આપણે સોડિયમ ક્લોરાઇડના ઉદાની વાત કરીએ તો q1 = 1 + હોઈ શકે જે આપણને Na + આયન પરથી મળે છે અને q2 = 1 - હોઈ શકે જે આપણને ક્લોરાઇડ આયન પરથી મળે છે આપણે આ બંનેની અદ્દલ બદલી પણ કરી શકીએ આપણે q1 ને ક્લોરાઇડ આયન અને q2 ને સોડિયમ આયન તરીકે લઇ શકીએ અને તેનાથી આપણને અહીં જે પરિણામ મળે છે તેના પાર કોઈ અસર પડતી નથી અને અહીં આ જે r છે તે બે આયનો વચ્ચેનું અંતર છે અને આપણે અહીં r તરીકે અંદાજે જે બે આયનો સાથે કામ કરી રહ્યા છીએ તેમની આયનીય ત્રિજયાનો સરવાળો લઈએ છીએ આયનીય ત્રિજ્યાનો સરવાળો હવે આપણે આયનીય બંધની પ્રબળતા સાથે સંબંધિત કેટલાક ગુણધર્મોને સમજાવવા કુલમના નિયમનો ઉપયોગ કરી શકીએ અને આપણે આ જે ગુણધર્મોના ઉદા તરીકે ગલન બિંદુ એટલે કે મેલ્ટીં પોઇન્ટ લઈશું આપણે ગલન બિંદુના જુદા જુદા વલણ વિશે સમજીશું અને તેને કુલમના નિયમના જુદા જુદા ચલ સાથે સંબંધિત કરવાનો પ્રયત્ન કરીશું સૌ પ્રથમ આપણે બે સંયોજનની સરખામણી કરીએ એક સંયોજન સોડિયમ ફ્લોરાઈડ છે અને બીજુંસંયોજન મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડ છે સોડિયમ ફ્લોરાઈડનું ગનલ બિંદુ 993 ડિગ્રી સેલ્સિયસ છે અને મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડનું ગલન બિંદુ 2852 ડિગ્રી સેલ્સિયસ છે હવે આપણે આ બંને સંયોજન વિશે એક બીજી બાબત પણ જાણીએ છીએ અને તે આયનીય ત્રિજ્યા છે અહીં આ બંને આયન વચ્ચેનું અંતર આ બંને આયન વચ્ચેના અંતરને સમાન હોય છે તેઓ તદ્દન એક સમાન હોતા નથી પરંતુ તે એક બીજાની નજીક છે હવે જો આપણે એમ કહીએ કે આ બંને માટે r ની કિંમત સમાન છે તો આપણે તેમની વચ્ચેનું તફાવત સમજાવવા વીજભારનો ઉપયોગ કરી શકીએ આયનને તોડવા માટે તમારે આ આયનીય સંયોજનમાં કેટલી ઉર્જા ઉમેરવી પડશે તેનું માપન આ ગલન બિંદુ દર્શાવે છે આપણે અહીં એવું અનુમાન લગાવીએ છીએ કે જેમ Fe વધે સ્થિત વિધુત બળ વધે તેમ અહીં ગલન બિંદુ પણ વધે છે જેમ જેમ આ બંને આયન વચ્ચેનું સ્થિત વિધુત બળ વધે તેમ તેમ તે આયનને તોડવા આપણે તેમને વધારે ઉર્જા આપવી પડે અને આપણે તેને આપણા પ્રથમ ઉદામાં જોઈ શકીએ જો આપણે આ મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડના વીજભારની વાત કરીએ તો મેગ્નેશિયમ પાસે 2 + વીજભાર હોય છે અને આ ઓક્સાઇડ પાસે 2 માઇનસ વીજભાર હોય છે તેવી જ રીતે જો સોડિયમ ફ્લોરાઈડની વાત કરીએ તો સોડિયમ પાસે +1 અને ફ્લોરાઈડ પાસે 1 - વીજભાર હોય છે અહીં આ બંને માટે r ની કિંમત સમાન છે તેથી મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડનો વીજભાર સોડિયમ ફ્લોરાઈડના વીજભાર કરતા 4 ગણો વધારે છે માટે મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડમાં આ q1 q2 નો ગુણાકાર સોડિયમ ફ્લોરાઈડ કરતા 4 ગણો વધારે છે આ મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડ માટે q1 અને q2 નો ગુણાકાર વધારે છે જેના કારણે આપણે એવું અનુમાન લગાવીએ છીએ કે તેનું ગલન બિંદુ વધારે છે હવે આપણે સોડિયમ ક્લોરાઇડ અને સોડિયમ ફ્લોરાઈડની સરખામણી કરી શકીએ હવે અહીં સોડિયમ ક્લોરાઇડનું ગલન બિંદુ 801 ડિગ્રી સેલ્સિયસ છે અને સોડિયમ ફ્લોરાઈડનું ગલન બિંદુ 993 ડિગ્રી સેલ્સિયસ છે જે આપણે અહીં જોઈ ગયા આ વખતે આયન પરનો વિધુતભાર સમાન છે બંને સંયોજનમાં જો સોડિયમની વાત કરીએ તો તેની પરનો વિભૂતભાર 1 + છે આ પ્રમાણે અને જો તેવી જ રીતે અહીં આ સંયોજનમાં ક્લોરાઇડ 1 - છે અને અહીં ફ્લોરાઈડ 1 - છે આમ q1 ગુણ્યાં q2 બંને માટે એક સમાન છે q1 અને q2 નો ગુણાકાર બંને સંયોજનો માટે બદલાતો નથી પરંતુ હવે આપણે એનાયન બદલીએ છીએ આપણે ફ્લોરાઈડથી ક્લોરાઇડ લઈએ છીએ આપણે અહીં સોડિયમ ક્લોરાઇડમાં r ની કિંમત વધારીએ છીએ અને જો છેદમાં r ની કિંમત વધારે હોય તો સ્થિત વિધુત બળ ઘટશે જો તેને બીજી રીતે વિચારવું હોય તો જેમ સોડિયમ ક્લોરાઇડથી સોડિયમ ફ્લોરાઈડ તરફ જઈએ તેમ r ની કિંમત ઘટે છે જેના કારણે ગલન બિંદુ વધે છે આમ અહીં આ બંને સંયોજનોની જોડમાં જેની પાસે ગલન બિંદુ વધારે છે તેની પાસે સ્થિત વિધુત બળ પણ વધારે છે અને આ થવાના બે કારણ છે ક્યાં તો તેમની પરનો વિધુતભાર વધારે છે એટલે કે q1 અને q2 નો ગુણાકાર વધારે છે અથવા તેમનામાં રહેલા બે આયનો વચ્ચેનો અંતર ઓછું છે આમ કુલમના નિયમનો ઉપયોગ કરીને સ્થિત વિધુત બળને સંયોજનોના કેટલા ગુણધર્મો સાથે કઈ રીતે સંબંધિત કરી શકાય તેના આ બે ઉદાહરણ છે