Three-center four-electron bond
3-ಕೇಂದ್ರ 4-ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ (3ಸಿ-4ಇ) ಬಂಧವು ಟೆಟ್ರಾಟೋಮಿಕ್ ಮತ್ತು ಹೆಕ್ಸಾಟೋಮಿಕ್ ಇಂಟರ್ಹ್ಯಾಲೊಜೆನ್ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು, ಸಲ್ಫರ್ ಟೆಟ್ರಾಫ್ಲೋರೈಡ್, ಕ್ಸೆನಾನ್ ಫ್ಲೋರೈಡ್ಗಳು ಮತ್ತು ಬೈಫ್ಲೋರೈಡ್ ಅಯಾನುಗಳಂತಹ ಕೆಲವು ಹೈಪರ್ವಲೆಂಟ್ ಅಣುಗಳಲ್ಲಿನ ಬಂಧವನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಬಳಸುವ ಒಂದು ಮಾದರಿಯಾಗಿದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್-ಕೊರತೆಯ ಬಂಧಕ್ಕಾಗಿ ರಾಬರ್ಟ್ ಇ. ರಂಡಲ್ ಅವರು ಈ ಹಿಂದೆ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳ ಮೇಲೆ ನಿರ್ಮಿಸಿದ 1951 ರಲ್ಲಿ ಜಾರ್ಜ್ ಸಿ. ಪಿಮೆಂಟಲ್ ಪ್ರಕಟಿಸಿದ ಕೃತಿಯ ನಂತರ ಇದನ್ನು ಪಿಮೆಂಟಲ್-ರಂಡಲ್ ಮೂರು-ಕೇಂದ್ರ ಮಾದರಿ ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಮಾದರಿಯ ವಿಸ್ತೃತ ಆವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಫಾಸ್ಫರಸ್ ಪೆಂಟಾಫ್ಲೋರೈಡ್ ಮತ್ತು ಸಲ್ಫರ್ ಹೆಕ್ಸಾಫ್ಲೋರೈಡ್ನಂತಹ ಹೈಪರ್ವಲೆಂಟ್ ಅಣುಗಳ ಸಂಪೂರ್ಣ ವರ್ಗವನ್ನು ಮತ್ತು ಓಝೋನ್ ಮತ್ತು ಸಲ್ಫರ್ ಟ್ರೈಆಕ್ಸೈಡ್ನಂತಹ ಬಹು-ಕೇಂದ್ರ π-ಬಂಧವನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮೂರು-ಕೇಂದ್ರ ಎರಡು-ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಬಂಧಗಳನ್ನು (3c-2e) ಹೊಂದಿರುವ ಡೈಬೋರೇನ್ (B2H6) ಮತ್ತು ಡಯಲನ್ (Al2H6) ನಂತಹ ಅಣುಗಳೂ ಇವೆ. "ಹೈಪರ್ ವ್ಯಾಲೆಂಟ್" ಎಂಬ ಪದವನ್ನು 1969 ರವರೆಗೆ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಾಹಿತ್ಯದಲ್ಲಿ ಪರಿಚಯಿಸದಿದ್ದರೂ, ಇರ್ವಿಂಗ್ ಲ್ಯಾಂಗ್ಮುಯಿರ್ ಮತ್ತು ಜಿ. ಎನ್. ಲೆವಿಸ್ 1921ರಷ್ಟು ಹಿಂದೆಯೇ ಹೈಪರ್ ವ್ಯಾಲೆಂಟ್ ಅಣುಗಳಲ್ಲಿನ ಬಂಧದ ಸ್ವರೂಪವನ್ನು ಚರ್ಚಿಸಿದರು. ಲೆವಿಸ್ ವಿಸ್ತರಿಸಿದ ಆಕ್ಟೆಟ್ನ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸಿದಾಗ, ಎಸ್-ಪಿ-ಡಿ ಹೈಬ್ರಿಡೈಸ್ಡ್ ಆರ್ಬಿಟಲ್ಗಳನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸಿ ಮತ್ತು ನೆರೆಯ ಪರಮಾಣುಗಳ ನಡುವೆ 2ಸಿ-2ಇ ಬಂಧಗಳನ್ನು ಕಾಪಾಡಿಕೊಂಡಾಗ, ಲಾಂಗ್ಮುಯಿರ್ ಆಕ್ಟೇಟ್ ನಿಯಮವನ್ನು ಕಾಪಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಿಕೊಂಡರು, ಹೈಪರ್ವೆಲೆಂಟ್ ಸಂಯುಕ್ತಗಳಲ್ಲಿ ಬಂಧಕ್ಕೆ ಅಯಾನಿಕ್ ಆಧಾರವನ್ನು ಆಹ್ವಾನಿಸಿದರು (ಹೈಪರ್ವೆಲೆಂಟ್ ಅಣು, ಪಿಎಫ್ 5 ಮತ್ತು ಎಸ್ಎಫ್ 6 ಗಾಗಿ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬಾಂಡ್ ಸಿದ್ಧಾಂತ ರೇಖಾಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ನೋಡಿ). 1951ರ ಮೂಲ ಪ್ರಬಂಧದಲ್ಲಿ, 1947ರಲ್ಲಿ ರಂಡಲ್ ಪರಿಚಯಿಸಿದ "ಅರ್ಧ-ಬಂಧ" ದ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ಆಣ್ವಿಕ ಕಕ್ಷೀಯ (ಎಂ. ಓ.) ವಿವರಣೆಯ ಮೂಲಕ ಹೈಪರ್ವೆಲೆಂಟ್ ಟ್ರೈಹಾಲೈಡ್ ಅಯಾನುಗಳಲ್ಲಿನ (ಎಕ್ಸ್ = ಎಫ್, ಬಿಆರ್, ಸಿಎಲ್, ಐ) ಬಂಧವನ್ನು ಪಿಮೆಂಟೆಲ್ ತರ್ಕಬದ್ಧಗೊಳಿಸಿದರು. ಈ ಮಾದರಿಯಲ್ಲಿ, ನಾಲ್ಕು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳಲ್ಲಿ ಎರಡು ಎಲ್ಲಾ ಹಂತದ ಬಂಧ ಎಂ. ಓ. ಅನ್ನು ಆಕ್ರಮಿಸುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಇತರ ಎರಡು ಬಂಧಿಸದ ಎಂ. ಓ. ಅನ್ನು ಆಕ್ರಮಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಪಕ್ಕದ ಪರಮಾಣುಗಳ ನಡುವೆ 0.50 ರ ಒಟ್ಟಾರೆ ಬಂಧದ ಕ್ರಮಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ (ಆಣ್ವಿಕ ಕಕ್ಷೀಯ ವಿವರಣೆಯನ್ನು ನೋಡಿ). ಹೈಪರ್ವಲೆಂಟ್ ಅಣುಗಳ ಮೇಲಿನ ಇತ್ತೀಚಿನ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಅಧ್ಯಯನಗಳು ಲ್ಯಾಂಗ್ಮುಯಿರ್ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಆಕ್ಟೇಟ್ ನಿಯಮವು ಎಸ್-ಮತ್ತು ಪಿ-ಬ್ಲಾಕ್ ಅಂಶಗಳಲ್ಲಿನ ಬಂಧವನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಉತ್ತಮ ಮೊದಲ ಅಂದಾಜು ಎಂದು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ. ಮೂರು-ಕೇಂದ್ರ ನಾಲ್ಕು-ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಬಂಧ σ 3c-4e ಟ್ರೈಯೊಡೈಡ್ ಕ್ಸೆನಾನ್ ಡಿಫ್ಲೋರೈಡ್ ಕ್ರಿಪ್ಟಾನ್ ಡಿಫ್ಲೋರೈಡ್ ರೇಡಾನ್ ಡಿಫ್ಲೋರೈಡ್ ಆರ್ಗಾನ್ ಫ್ಲೋರೋಹೈಡ್ರೈಡ್ ಬೈಫ್ಲೋರೈಡ್ SN2 ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಸ್ಥಿತಿ ಮತ್ತು ಸಕ್ರಿಯ ಸಂಕೀರ್ಣ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಂಧ π 3c-4e ಕಾರ್ಬೋಕ್ಸಿಲೇಟ್ಗಳು ಅಮೈಡ್ಸ್ ಓಝೋನ್ ಅಜಿಡ್ ಅಲ್ಲೈಲ್ ಅಯಾನು ರಚನೆ ಮತ್ತು ಬಂಧ ಆಣ್ವಿಕ ಕಕ್ಷೀಯ ವಿವರಣೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುವ ಅಣುಗಳ ಉದಾಹರಣೆಗಳು ಟ್ರೈಯೊಡೈಡ್ನ σ ಆಣ್ವಿಕ ಕಕ್ಷೆಗಳನ್ನು (ಎಂ. ಓ. ಗಳು) ಕೇಂದ್ರ ಪರಮಾಣುವಿನ p ಕಕ್ಷೀಯದ (ಬಂಧ ಅಕ್ಷದೊಂದಿಗೆ ಕೊಲೀನಿಯರ್) ಇನ್-ಫೇಸ್ ಮತ್ತು ಔಟ್-ಫೇಸ್ ಸಂಯೋಜನೆಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸುವ ಮೂಲಕ ನಿರ್ಮಿಸಬಹುದು. ಈ ವ್ಯಾಯಾಮವು ಬಲಭಾಗದಲ್ಲಿರುವ ರೇಖಾಚಿತ್ರವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 1). ಮೂರು ಸಂಬಂಧಿತ ಪರಮಾಣು ಕಕ್ಷೆಗಳ ಸಂಯೋಜನೆಯಿಂದ ಮೂರು ಆಣ್ವಿಕ ಕಕ್ಷೆಗಳು ಉಂಟಾಗುತ್ತವೆ, ನಾಲ್ಕು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಎರಡು ಎಂ. ಓ. ಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ಆಕ್ರಮಿಸುತ್ತವೆ-ಎಲ್ಲಾ ಮೂರು ಕೇಂದ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು ಬಂಧ ಎಂ. ಓ. ಅನ್ನು ಸ್ಥಳಾಂತರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬಾಹ್ಯ ಕೇಂದ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಬಂಧಿಸದ ಎಂ. ಓ. ಅನ್ನು ಸ್ಥಳೀಕರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ಕೇಂದ್ರ ಪರಮಾಣುವಿನಲ್ಲಿ ಹೈಪರ್ವಲೆಂಟ್ ಬಂಧದ ಪರಿಗಣನೆಗಳನ್ನು ಆಹ್ವಾನಿಸುವ ಅಗತ್ಯವನ್ನು ಪಕ್ಕಕ್ಕೆ ತಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಬಂಧದ ಕಕ್ಷೆಯು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಎರಡು 2-ಕೇಂದ್ರ-1-ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಬಂಧಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ (ಇದು ಒಟ್ಟಾಗಿ ಆಕ್ಟೆಟ್ ನಿಯಮವನ್ನು ಉಲ್ಲಂಘಿಸುವುದಿಲ್ಲ), ಮತ್ತು ಇತರ ಎರಡು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಬಂಧವಲ್ಲದ ಕಕ್ಷೆಯನ್ನು ಆಕ್ರಮಿಸುತ್ತವೆ. ವ್ಯಾಲೆನ್ಸ್ ಬಂಧ (ನೈಸರ್ಗಿಕ ಬಂಧ ಕಕ್ಷೀಯ) ವಿವರಣೆ 3c-4e ಬಂಧದ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಬಂಧ ಕಕ್ಷೀಯ ದೃಷ್ಟಿಕೋನದಲ್ಲಿ, ಡಯೋಡಿನ್ (I2) σ ಆಣ್ವಿಕ ಕಕ್ಷೆಗಳು ಮತ್ತು ಅಯೋಡೈಡ್ (I−) ಏಕಾಂಗಿ ಜೋಡಿಯ ಸಂಯೋಜನೆಯಿಂದ ಟ್ರೈಆಯೋಡೈಡ್ ಅಯಾನು ನಿರ್ಮಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ. I-ಒಂಟಿ ಜೋಡಿಯು 2-ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ದಾನಿಯಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ I2 σ * ಆಂಟಿಬಾಂಡಿಂಗ್ ಆರ್ಬಿಟಲ್ 2-ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ವೀಕಾರಕವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಹಂತ ಹಂತದ ಮತ್ತು ಹಂತದ ಹೊರಗಿನ ಸಂಯೋಜನೆಯಲ್ಲಿ ದಾನಿ ಮತ್ತು ಸ್ವೀಕರಿಸುವವರನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುವುದರಿಂದ ಬಲಭಾಗದಲ್ಲಿ ಚಿತ್ರಿಸಲಾದ ರೇಖಾಚಿತ್ರಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 2). ದಾನಿ ಏಕಾಂಗಿ ಜೋಡಿಯನ್ನು ಸ್ವೀಕಾರಕ σ * ಆಂಟಿಬಾಂಡಿಂಗ್ ಆರ್ಬಿಟಲ್ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸುವುದರಿಂದ ಅತಿ ಹೆಚ್ಚು-ಆಕ್ರಮಿತ ಕಕ್ಷೆಯ (si2) ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಒಟ್ಟಾರೆ ಇಳಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 2 ರಲ್ಲಿ ಚಿತ್ರಿಸಲಾದ ರೇಖಾಚಿತ್ರವು ಬಲಗೈ ಪರಮಾಣುವನ್ನು ದಾನಿಯಾಗಿ ತೋರಿಸುತ್ತದೆಯಾದರೂ, ಎಡಗೈಯ ಪರಮಾಣುವನ್ನು ದಾನಿಯಾಗಿ ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸಮಾನವಾದ ರೇಖಾಚಿತ್ರವನ್ನು ನಿರ್ಮಿಸಬಹುದು. ಈ ಬಂಧದ ಯೋಜನೆಯನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಎರಡು ಅನುರಣನ ರಚನೆಗಳಿಂದ ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತವಾಗಿ ಸಂಕ್ಷೇಪಿಸಲಾಗಿದೆಃ I-I···I−·I−·I-I (ಇಲ್ಲಿ "-" ಒಂದೇ ಬಂಧವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು "···" ಔಪಚಾರಿಕ ಬಂಧದ ಕ್ರಮ 0 ರೊಂದಿಗೆ "ಡಮ್ಮಿ ಬಂಧ" ವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರ ಉದ್ದೇಶ ಸಂಪರ್ಕವನ್ನು ಸೂಚಿಸುವುದು ಮಾತ್ರ), ಇದು ಸರಾಸರಿ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಬಂಧದ ಕಕ್ಷೀಯ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ ಮತ್ತು ಆಣ್ವಿಕ ಕಕ್ಷೀಯ ಸಿದ್ಧಾಂತ ಎರಡರಿಂದಲೂ ಪಡೆದ I-I ಬಂಧದ ಕ್ರಮವನ್ನು ಪುನರುತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಇತ್ತೀಚಿನ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ತನಿಖೆಗಳು "ತಲೆಕೆಳಗಾದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋನೆಜೆಟಿವಿಟಿ" ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಟ್ರೈಅಟಾಮಿಕ್ ಪ್ರಭೇದಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರಾಬಲ್ಯ ಸಾಧಿಸಬಹುದಾದ ಹೊಸ ರೀತಿಯ ದಾನಿ-ಗ್ರಾಹಕ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಅಸ್ತಿತ್ವವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ; ಅಂದರೆ, ಕೇಂದ್ರ ಪರಮಾಣು ಬಾಹ್ಯ ಪರಮಾಣುಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋನೆಜೆಟಿವ್ ಆಗಿರುವ ಪರಿಸ್ಥಿತಿ. ನಿಯಾನ್ ಡಿಫ್ಲೋರೈಡ್ (ಎನ್ಇಎಫ್2) ಮತ್ತು ಬೆರೀಲಿಯಂ ಡೈಲಿಥೈಡ್ (ಬಿಇಎಲ್ಐ2) ನಂತಹ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಕುತೂಹಲದ ಅಣುಗಳು ತಲೆಕೆಳಗಾದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋನೆಜೆಟಿವಿಟಿಯ ಉದಾಹರಣೆಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತವೆ. ಅಸಾಮಾನ್ಯ ಬಂಧದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ದಾನಿ ಒಂಟಿ ಜೋಡಿಯು ಕೇಂದ್ರ ಪರಮಾಣುವಿನ ಮೇಲೆ ಗಮನಾರ್ಹ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯೊಂದಿಗೆ ಕೊನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಸ್ವೀಕಾರಕವು ಬಾಹ್ಯ ಪರಮಾಣುಗಳ ಮೇಲಿನ p ಕಕ್ಷೆಗಳ "ಔಟ್-ಆಫ್-ಫೇಸ್" ಸಂಯೋಜನೆಯಾಗಿದೆ. ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಉದಾತ್ತ ಅನಿಲ ಡೈಹಾಲೈಡ್ ಎನ್ಇಎಫ್ 2 ಗಾಗಿ ಈ ಬಂಧದ ಯೋಜನೆಯನ್ನು ಚಿತ್ರ 3 ರಲ್ಲಿ ಚಿತ್ರಿಸಲಾಗಿದೆ. 3c-4e ಬಂಧವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುವ ಅಣುಗಳು ಬೈಮಾಲಿಕ್ಯುಲರ್ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೊಫಿಲಿಕ್ ಸಬ್ಸ್ಟಿಟ್ಯೂಷನ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಮಾದರಿಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬಾಂಡ್ ವಿವರಣೆ ಮತ್ತು ಅದರ ಜೊತೆಗಿನ ಅನುರಣನ ರಚನೆಗಳು A-B··C−′A−·B-C ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಹೈಪರ್ವಲೆಂಟ್ ಅಣು ಮೂರು-ಕೇಂದ್ರ ಎರಡು-ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಬಂಧದ ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ರಾಸಾಯನಿಕ ಬಂಧವನ್ನು ಸಹ ನೋಡಿ.