અકાર્બનિક રસાયણ

(Inorganic Chemistry) 

હાઇડ્રોકાર્બનો અને તેમનાં વ્યુત્પન્નો સિવાયના પદાર્થોના અભ્યાસને આવરી લેતી રસાયણશાસ્ત્રની અગત્યની શાખા. તેમાં પરમાણુ-સંરચના, સ્ફટિકવિદ્યા, રાસાયણિક આબંધન (bonding), સવર્ગ સંયોજનો, ઍસિડ-બેઝ પ્રક્રિયાઓ, સિરેમિક્સ તેમજ વીજરસાયણની કેટલીક ઉપશાખાઓનો સમાવેશ થાય છે.

કાર્બનિક સંયોજનોની માફક, અકાર્બનિક સંયોજનોને અને સ્ફટિકોને ચોક્કસ સંરચના હોય છે. કાર્બધાત્વિક (organometallic) સંયોજનોનો અભ્યાસ 1952 બાદ વેગ પામ્યો.

પ્રાકૃતિક તેમજ સંશ્લેષિત રાસાયણિક તત્ત્વોની કુલ સંખ્યા આજે 118 જેટલી છે. તેમાંથી લગભગ 80 જેટલાં તત્ત્વો ધાતુઓ છે, બાકીનાં અધાતુઓ કે ઉપધાતુઓ છે.

અકાર્બનિક રસાયણના અભ્યાસમાં એક તરફ ઉમદા વાયુઓ જેવાં ઓછી સક્રિયતા(activity)વાળાં તત્ત્વો છે, તો બીજી તરફ અતિ સક્રિય એવાં વિદ્યુતઋણીય (electronegative) હેલોજનો અને વિદ્યુતધનીય (electropositive) આલ્કલી ધાતુઓ છે. અકાર્બનિક રસાયણમાં 1952ના વર્ષને ક્રાંતિનું વર્ષ ગણવામાં આવે છે. આ વર્ષે બે અગત્યનાં સંશોધનો થયાં. એક તો, ફેરોસીન જેવાં સૅન્ડવિચ સંયોજનો આ અરસામાં બનાવાયાં. બીજું, સ્ફટિક ક્ષેત્ર સિદ્ધાંત(crystal field theory)નો પ્રથમ ઉપયોગ રસાયણશાસ્ત્રમાં પણ તે જ સમયગાળામાં થયો.

1913માં સંકીર્ણ ક્ષારોના અભ્યાસ માટે વર્નરને નોબેલ પારિતોષિક મળેલું. 1963માં ઝીગ્લર અને નાટ્ટાને તેમના બહુલીકરણ ઉદ્દીપક માટે આ માન મળ્યું. 1973માં સૅન્ડવિચ સંયોજનો યાને મેટેલોસીનના અભ્યાસ માટે વિલ્કિન્સન અને ફિશરને સંયુક્ત રીતે નોબેલ પારિતોષિક મળ્યું. તેમના અભ્યાસથી રસાયણમાં એક નવો બંધ-પ્રકાર (bond-type), સૅન્ડવિચ-બંધ જે મુખ્યત્વે π-બંધ છે તે, ઉમેરાયો. 1962માં નીલ બાર્ટલેટે અમેરિકામાં ઝીનૉન પ્લૅટિનમ ફ્લોરાઇડ (XePtF₆) અને ત્યારબાદ ઝીનૉન ફ્લોરાઇડ (XeF₂) બનાવ્યાં, ત્યારે સંયોજક માટેના ઇલેક્ટ્રૉન અષ્ટકધારા નિયમની અગત્ય ઓછી થઈ. ટોબે નામના અમેરિકન રસાયણશાસ્ત્રીએ સંકીર્ણ ક્ષારોની પ્રક્રિયાની ક્રિયાવિધિ(mechanism)નો અભ્યાસ કર્યો અને આ માટે તેમને 1984માં નોબેલ પારિતોષિક પ્રાપ્ત થયું.

અકાર્બનિક રસાયણના વિષયને ત્રણ ખંડોમાં વહેંચી શકાય : (i) નવાં સંયોજનો, (ii) સૈદ્ધાંતિક અગત્ય, (iii) ઔદ્યોગિક ઉપયોગિતા.

 

નવાં સંયોજનો : અધાતુઓનાં નવીન ગુણધર્મોવાળાં ઘણાં સંયોજનો બનાવાયાં છે. અતિસક્રિય, સહુથી વધુ વિદ્યુતઋણીય એવું ફ્લોરિન પદાર્થોના ગુણધર્મમાં આમૂલ ફેરફાર કરી શકે છે. તેનાં નવાં સંયોજનો, ફ્રીઓન, ટેફ્લૉન તથા ફ્લોરોકાર્બન ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રે મહત્ત્વનાં છે. પ્રશીતકો (refrigerants), નિશ્ચેતકો (anesthetics), ઉચ્ચ ઊર્જાવાળાં રૉકેટ ઇંધનો અને નિષ્ક્રિય બહુલકો (polymers) બનાવવા માટે ઉપયોગી સંયોજનો ફ્લોરિન-આધારિત હોય છે. બૉરૉનના હાઇડ્રાઇડો એટલે કે બૉરોનનું અનોખું મહત્ત્વ છે. રૉકેટ ઇંધન તરીકે તેમના શક્ય ઉપયોગનો ઘણો અભ્યાસ થયો છે. આ અભ્યાસથી બહુકેન્દ્ર-સહસંયોજક બંધનો ખ્યાલ જન્મ્યો છે. હાઇડ્રોબોરેશન પ્રક્રિયા કાર્બનિક રસાયણમાં અગત્યની સાંશ્લેષિક પદ્ધતિ બની ગઈ છે. બૉરોહાઇડ્રાઇડ  સંયોજનો અગત્યનાં અપચાયકો (reducing agents) છે. કેન્દ્રસ્થ કાર્બનવાળાં કાર્બોરેઇન સંયોજનોની સંરચના જટિલ છતાં રસપ્રદ છે.

હાઇપોફ્લોરસ ઍસિડ (HOF) અને પરબ્રોમેટ (BrO₄^—) જેવાં સંયોજનો હવે બનાવી શકાયાં છે. ઝીનૉન ફ્લોરાઇડ (HeF₄) સંયોજનો પણ બન્યાં છે. બૉરોન, ઍલ્યુમિનિયમ, સિલિકન વગેરે તત્ત્વો ઉપર આધારિત આવાં ઘણાં નવાં સંયોજનો બનાવાયાં છે. ફૉસ્ફરસ, સલ્ફર અને હેલોજન ઉપર આધારિત ઘણા જંતુનાશક પદાર્થો બનાવાયા છે. યુદ્ધ, ઉદ્યોગ અને અવકાશમાં ઉપયોગી ઉચ્ચ શક્તિશાળી ઉપચાયકો (oxidants) બનાવવામાં આવ્યાં છે. પ્રવાહી એમોનિયા, સલ્ફર ડાયૉક્સાઇડ, હાઇડ્રોજન ફ્લોરાઇડ, બ્રોમીન ટ્રાયફ્લોરાઇડ, સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ વગેરે અજલીય દ્રાવકોના માધ્યમથી નવીન પ્રકારનાં સંયોજનો બનાવાયાં છે. આવાં દ્રાવકોમાં અનુમાપનની વિશિષ્ટ પદ્ધતિઓ વિકસાવવામાં આવી છે.

સંકીર્ણ ક્ષારોનું રસાયણ : સંક્રાંતિ-તત્ત્વો અને લેન્થેનાઇડ તત્ત્વો આવા સંકીર્ણ ક્ષારો બનાવવા માટે જાણીતાં છે. આલ્કલી તથા આલ્કેલાઇન મૃદ્ (earth) ધાતુઓનાં સંકીર્ણ ક્ષારો પણ બનાવાયા છે અને તે વનસ્પતિ કે પ્રાણીઓના દેહમાં આવી ધાતુઓનાં વહન તથા નિયમન અંગે મહત્ત્વના માલૂમ પડ્યા છે. સંકીર્ણ ક્ષારોના વિવિધ રંગો અને અનુચુંબકત્વ (paramagnetism) ગુણના અભ્યાસ વડે ધાતુ-આયનના ઊર્જાસ્તરો અને તેમની વચ્ચેની ઇલેક્ટ્રૉન સંક્રાંતિનો પાયાનો અભ્યાસ શક્ય બન્યો છે. વૃત્તીય દ્વિવર્ણતા(circular dichroism)નો અભ્યાસ સંકીર્ણોની પ્રકાશક્રિયાશીલતાને લીધે વિકસ્યો છે, જેથી તેમના નિરપેક્ષ વિન્યાસ (absolute configuration) તારવી શકાયા છે. સંકીર્ણોની પ્રક્રિયાઓની ક્રિયાવિધિનો તથા તેમની સ્થિરતાનો અભ્યાસ પણ ખૂબ જ થઈ રહ્યો છે. તે માટે નિષ્ક્રિય એવા Pt(II કે IV), Co(III) અને Cr(III)નાં સંકીર્ણોનો ઉપયોગ થાય છે.

કુદરતમાં મળી આવતાં હીમોગ્લોબિન (લોહયુક્ત), ક્લોરોફિલ (મૅગ્નેશિયમયુક્ત), વિટામિન B₁₂ (કોબાલ્ટયુક્ત) તથા વિવિધ ઉત્સેચકો (enzymes) સંકીર્ણ સંયોજનો છે, જે જીવકોષમાં અગત્યની પ્રક્રિયાઓનું નિયમન કરે છે. કાર્બધાત્વિક સંયોજનો અગત્યનાં નવાં સંકીર્ણો છે. કાર્બન મોનૉક્સાઇડની માફક તેને સમઇલેક્ટ્રૉનીય (isoelectronic) ડાયનાઇટ્રોજન (N₂) અણુ પણ સંકીર્ણો આપતો સાબિત થયો છે, જેના અપચયન (reduction) વડે સામાન્ય તાપમાને તથા દબાણે એમોનિયા વાયુનું ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન શક્ય બને તેવી આશા બંધાઈ છે. તેવી રીતે ડાયઑક્સિજન (O₂) અણુ પણ સંકીર્ણો આપે છે. જે પેરૉક્સાઇડ કે સુપર ઑક્સાઇડ પ્રકારનાં હોઈ શકે છે. આવાં સંકીર્ણોથી જીવંત પદાર્થોમાં ઉપચયન-પ્રક્રિયાની વિગતો સમજાવી શકાશે તેવો ખ્યાલ બંધાયો છે. ધાતુઓ કાર્બધાત્વિક ઉપરાંત નાઇટ્રોજન, ઑક્સિજન, સલ્ફર, ફૉસ્ફરસ અને હેલોજનવાળા કાર્બનિક લિગેન્ડો સાથે પણ બંધ રચી સંકીર્ણો આપે છે. તરેહ તરેહનાં ઑક્સિડેશન આંકવાળાં અને અનપેક્ષિત અણુસંરચના ધરાવતાં આવાં સંકીર્ણો રોજ-બ-રોજ બનતાં જ રહે છે. દા. ત., 1, 2-ડાયથાયોલેટ દ્વિદંતી (bidentate), સલ્ફરયુક્ત લિગેન્ડો જેવાં કે મેલિયોનાઇટ્રાઇલ ડાયથાયોલેટ વડે Fe(II), Co(II), Cu(II) અને Re(II)ના પૂર્વે નહિ બનતાં સમચોરસ સંકીર્ણો સ્થાયી રૂપે સરળતાથી પ્રાપ્ત થઈ શક્યાં છે. મોટાં કાર્બન-લિગેન્ડો (જેવાં કે ક્રાઉન ઈથર) વડે રસપ્રદ અને નવીન સંરચના તથા ગુણધર્મોવાળાં સંકીર્ણો બનાવાયાં છે. કુદરતમાં મળતાં સંકીર્ણોની નકલ કરે તેવાં સંકીર્ણો બનાવવાના કેટલાક સફળ પ્રયોગો થયા છે.

કાર્બધાત્વિક સંયોજનો : કાર્બન (C) જ્યારે ધાતુ (M) સાથે જોડાય ત્યારે કાર્બધાત્વિક સંયોજનો બને છે. સંરચના, સ્થાયિતા, બંધ-પ્રકાર તથા ગુણધર્મો પરત્વે તેમાં અપાર વૈવિધ્ય જોવા મળે છે. કાર્બધાત્વિક સંયોજનોના બે મુખ્ય વર્ગો છે, જે તેમની અંદર રહેલ M–C બંધના પ્રકાર ઉપર આધારિત છે : (1) આયનિક કાર્બધાત્વિક સંયોજનો : આમાં ધાતુ અને કાર્બનિક સંયોજનો આયનિક બંધ વડે જોડાય છે. આલ્કલી ધાતુઓ અને આલ્કલાઇન મૃદ્ ધાતુઓ આવાં આયનિક કાર્બધાત્વિક સંયોજનો આપે છે. જોકે લિથિયમ અપવાદરૂપ સહસંયોજક અને બહુલકી કાર્બધાત્વિક સંયોજનો આપે છે. (2) સહસંયોજક કાર્બધાત્વિક સંયોજનો : સંક્રાંતિ ધાતુઓ સિવાયની અન્ય જ ખંડની અલ્પક્રિય (weak) ધાતુઓ અને અધાતુઓ આવાં સંયોજનો આપે છે ત્યારે તેમાં M–C બંધ મુખ્યત્વે  s–બંધ હોય છે, જેમ કે B(CH₃)₃, Pb(C₂H₅)₄, Hg(CH₃)₂ વગેરે. કોઈક વાર sp³ સંકરણ પ્રાપ્ત કરવા બહુલક પદાર્થો બને છે, જેમ કે [Be(CH₃)₂]n અને Al₂(C₂H₅)6 જેમાં ન્યૂન ઇલેક્ટ્રૉન (electron deficient) મિથાઇલ સેતુ હોય છે. સંક્રાંતિ ધાતુઓ પણ s–બંધવાળાં કાર્બધાત્વિક સંયોજનો આપે છે, પરંતુ તે ઘણાં અસ્થિર હોય છે.

કાર્બધાત્વિક સંયોજનોમાં M–C બંધ (M = ધાતુ) π પ્રકારનાં હોય છે, જે વધુ સ્થિર હોય છે. 1952માં ફેરોસીન [Fe(C₅H₅)₂]નું અણધાર્યું સંશ્લેષણ થયું. ફેરોસીનમાં σ-ઉપરાંત π-બંધ પણ છે અને તેથી તે સ્થિરતા પ્રાપ્ત કરે છે. તેની સંરચના સૅન્ડવિચ પ્રકારની છે તે જાણ્યા પછી આવાં ઘણાં મેટેલોસીન સંયોજનો બનાવાયાં છે. ફેરોસીન ઘણું સ્થિર છે. તેથી C₅H₅ વલયની ઍરોમેટિકતા તેના વડે પ્રસ્થાપિત થઈ શકી છે. ફેરોસીનમાં જે બંધ છે તેને સૅન્ડવિચ બંધ નામ આપવામાં આવ્યું અને આમ રસાયણમાં એક નવો સહસંયોજક બંધ અને એક નવું પ્રકરણ ઉમેરાયાં. આવાં સંયોજનોમાં ધાતુનો ઑક્સિડેશન આંક નીચો હોય છે. પરિણામે પ્રતિપ્રદાન (back donation) કરીને π–બંધ રચવા માટે જરૂરી ઇલેક્ટ્રૉન તેની પાસે ઉપલબ્ધ થાય છે.

કાર્બનિક સંયોજનોના સંશ્લેષણમાં ઘણાં અકાર્બનિક તત્ત્વો અને સંયોજનો ઉપયોગી રહ્યાં છે. ગ્રિગનાર્ડ પ્રક્રિયક સામાન્ય સંશ્લેષિત પ્રક્રિયક તરીકે, વિહાઇડ્રોજનીકરણ (dehydrogenation) માટે સલ્ફર અને સેલેનિયમ, ઉપચયન માટે લેડ ટેટ્રાએસેટેટ, નિર્જલ ઍલ્યુમિનિયમ  ક્લોરાઇડ આલ્કાઇલીકરણ (alkylation), એસાઇલીકરણ (acylation), ફ્રાઇઝ સ્થાનાન્તર (migration) વગેરે પ્રક્રિયાઓમાં ઉદ્દીપક તરીકે, લિથિયમ બ્યૂટાઇલ ધાત્વીકરણ (metallation) માટે, લિથિયમ ઍલ્યુમિનિયમ હાઇડ્રાઇડ અને સોડિયમ બૉરોહાઇડ્રાઇડ વિશિષ્ટ પ્રકારના અપચયન માટે તથા હાઇડ્રોજનીકરણ માટે પ્લૅટિનમ, પેલેડિયમ, નિકલ વગેરે ઉદ્દીપકો ઘણા સમયથી વપરાય છે. કાર્બનિક રસાયણોના ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનમાં પણ કેટલાંક અકાર્બનિક રસાયણો ઉદ્દીપકો તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે. જેમ કે, વેકર પ્રવિધિમાં પેલેડિયમ ક્લોરાઇડ(PdCl₂)ના જલીય દ્રાવણમાં ઇથિલીન અને ઑક્સિજનના મિશ્રણને પસાર કરવાથી એસેટાલ્ડિહાઇડ બને છે. એસેટેટ આયનની હાજરીમાં આ પ્રક્રિયામાં વાઇનિલ એસેટેટ બને છે. રેપે અથવા વિલ્કન બહુલીકરણ માટેના ઉદ્દીપક તરીકે નિકલ ધાતુના ક્ષારો 1940ની સાલથી વપરાય છે. તેનાથી એસેટાલ્ડિહાઇડ કે સેલિસિલ આલ્ડિહાઇડની હાજરીમાં એસેટિલીનનું ત્રયીકરણ કે ચત્વારીકરણ થઈ શકે છે અને સીધું બેન્ઝીન કે સાઇક્લોઓક્ટાટેટ્રીન મળી શકે છે. ઝીગ્લર અને નાટ્ટાએ સ્વતંત્ર રીતે વિકસાવેલી ઇથિલીન કે પ્રોપિલીનની બહુલીકરણની પ્રવિધિમાં Al₂(C₂H₅)₆ અને Ti(C₅H₅)₂Cl₂ જેવાં સંક્રાંતિધાતુનાં કાર્બધાત્વિક સંયોજનોનું મિશ્રણ ઉદ્દીપક તરીકે વપરાય છે. ઑક્સો-પ્રવિધિ જે હાઇડ્રોફોર્માઇલેશન પ્રક્રિયા તરીકે ઓળખાય છે, તેમાં ઓલેફિન, કાર્બન મોનૉક્સાઇડ અને હાઇડ્રોજનના મિશ્રણને કોબાલ્ટના ક્ષારના દ્રાવણમાંથી પસાર કરતાં આલ્ડિહાઇડ મળે છે. આમાં પંચ-સંયોજક (pentavalent) કોબાલ્ટ કાર્બનિલ હાઇડ્રાઇડ પ્રથમ બને છે અને તે પછી થતી પ્રક્રિયામાં ભાગ લે છે તેમ માનવામાં આવે છે. કોબાલ્ટને બદલે હાલમાં રૉડિયમના ક્ષાર આધારિત નવી ઑક્સો પ્રક્રિયા પણ વિકસાવવામાં આવી છે. જેમાં નૉર્મલ / આઇસો (normal / iso) સંયોજનોનો ગુણોત્તર વધુ હોય છે. હાઇડ્રોજન (H₂) અણુને હાઇડ્રોજનીકરણની પ્રક્રિયા માટે સક્રિય (active) કરવામાં કોબાલ્ટની જેમ અન્ય સંક્રાંતિ ધાતુનાં સંયોજનો કામિયાબ નીવડ્યાં છે. જેમ કે 1968માં શોધાયેલ વિલ્કિન્સન ઉદ્દીપક ક્લોરોટ્રિસ-(ટ્રાયફીનાઇલ ફૉસ્ફીન) રૉડિયમ [RhCl(PPH₃)₃] આવી ઉપચયનયુક્ત યોગશીલ પ્રક્રિયા માટે ઘણું અસરકારક પુરવાર થયું છે.

ઘનાવસ્થા રસાયણ (Solid State Chemistry) : ઘન અવસ્થામાં પદાર્થો વચ્ચે થતી પ્રક્રિયાઓ માટે ઉચ્ચ તાપમાન સામાન્ય રીતે જરૂરી હોય છે. ઘણી ધાતુઓના ઘન ઑક્સાઇડ, કાર્બાઇડ, નાઇટ્રાઇડ બનાવાયા છે. તેઓ સામાન્ય સંયોજકતાના નિયમોને અનુસરતા નથી તેથી તેઓ બિનપ્રમાણ સંયોજનો (non-stoichiometric compounds) તરીકે ઓળખાય છે. આયનિક પદાર્થો આવાં ક્ષતિયુક્ત સંયોજનો આપે છે. કોઈમાં ધાતુ, પ્રમાણ કરતાં વધુ તો કોઈમાં તેથી ઊલટું, અધાતુ વધારે પ્રમાણમાં હોય છે. આ પદાર્થોમાં કેટલાક વિશિષ્ટ ગુણધર્મો જોવા મળે છે. ખાસ તો ઘનાવસ્થામાં તેમનામાં વિદ્યુતવાહકતા જોવા મળે છે. આ ગુણનો વ્યાપક ઉપયોગ અર્ધવાહકો(semiconductor)માં થાય છે. વળી શુદ્ધ સિલિકન જેવા તત્ત્વમાં ચોક્કસ પ્રમાણમાં આવર્ત-કોષ્ટકના ત્રીજા અને પાંચમા સમૂહનાં (જેવાં કે B અને P) તત્ત્વોને મેળવીને યોગ્ય વાહકતાવાળા અર્ધવાહકો મેળવાયા છે, જેથી મોટા કદના કાચના બનાવેલ, થર્મિયોનિક ડાયોડ, ટ્રાયોડ વગેરેની જગાએ નાના કદના આવા અર્ધવાહકો વાપરી કદમાં ઘણા નાના અને વધુ ક્ષમતાવાળા રેડિયો, ટીવી, કમ્પ્યૂટર, કૅલ્ક્યુલેટર, ઘડિયાળ વગેરે બનાવવાનું શક્ય થયું છે. સિલિકનની પાતળી પતરી ધરાવતી માઇક્રોચિપ વડે ઇલેક્ટ્રૉન યુગમાં પ્રવેશ ઝડપથી શક્ય બન્યો છે.

ઊંચા તાપમાને દુર્ગલનીય (refractory) પદાર્થો બનાવાયા છે, જે રૉકેટો તથા ન્યૂક્લિયર રસાયણ અને ન્યૂક્લિયર ટૅક્નૉલૉજીમાં ઘણા ઉપયોગી નીવડ્યા છે. 2500° સે. અને બે લાખ વાતાવરણ જેટલું દબાણ પ્રાપ્ત કરવા માટેનાં સાધનો ઘણી પ્રયોગશાળાઓમાં હવે સુલભ થયાં છે. આવા સંજોગોમાં ગ્રૅફાઇટનું હીરામાં રૂપાંતર વેપારી ધોરણે થઈ શક્યું છે. અન્ય કીમતી રત્નો, કેટલાંક ખનિજો અને બીજા ઉપયોગી ઘન પદાર્થોનું નિયમિત ઉત્પાદન શક્ય બન્યું છે.

બહુ નીચા નહિ તેવા તાપમાને અતિવાહકતાનો ગુણ ધરાવતા હોય તેવા પદાર્થો બનાવવા માટે જાણે હોડ મંડાણી છે. પ્રવાહી નાઇટ્રોજન(–196° સે)થી ઊંચા તાપમાને આવો ગુણ ધરાવતા સિરામિક પદાર્થો તથા કૉપર અને લૅન્થેનાઇડના મિશ્ર ઑક્સાઇડોને ઊંચા તાપમાને ગરમ કરીને અતિવાહક પદાર્થો બનાવવામાં આવ્યા છે. વળી કાયમી ચુંબકત્વ ધરાવતા પદાર્થો પણ બનાવાયા છે, જેમાં કોબાલ્ટ તથા લેન્થેનમની મિશ્રધાતુ વાપરવામાં આવે છે. આવા પદાર્થોની ખાસિયત એ છે કે તેઓ ઘણાં વર્ષો સુધી પોતાની ચુંબકીય તાકાત જાળવી રાખે છે.

ન્યૂક્લિયર ઊર્જાના ઉપયોગની બાબતમાં અનુયુરેનિયમ તત્ત્વોનું સંશ્લેષણ તેનું એક સીમાસ્તંભરૂપ પ્રકરણ છે. અનુયુરેનિયમ તત્ત્વો સામાન્યત: મિશ્રણ રૂપે મળે છે. તેમના અલગન માટે દ્રાવક નિષ્કર્ષણ(solvent extraction)ની અને વધુ વિસ્તૃત એવી આયન વિનિમય (ion-exchange) પદ્ધતિ શોધાઈ છે. જેમ કે, લૅન્થેનાઇડ તત્ત્વો અથવા ઝિર્કોનિયમ-હૅફ્નિયમ નિયોબિયમ-ટૅન્ટલમ વગેરે જેવાં જોડિયાં તત્ત્વોને અલગ કરવા માટે આ બે પદ્ધતિઓ ખૂબ અનુકૂળ અને સક્ષમ માલૂમ પડી છે. નવાં નવાં સમસ્થાનિકો (isotopes) શુદ્ધ રૂપમાં જરૂરી પ્રમાણમાં મળતાં તેમનાં તથા તેમનાં સંયોજનોના સંશોધનક્ષેત્રે તથા ઉદ્યોગમાં ઉપયોગ થઈ રહ્યા છે.

સૈદ્ધાંતિક અકાર્બનિક રસાયણ : અકાર્બનિક સંયોજનોના ઇલેક્ટ્રૉનવિન્યાસ, તેથી તેમના બંધ-પ્રકાર અને તેમની સંરચના અને કેટલીક વાર ઊલટા ક્રમમાં એટલે કે અણુસંરચના ઉપરથી બંધ-પ્રકારની ચર્ચા થાય છે. કાર્બનિક રસાયણમાં ન જોવા મળતા ધાતુબંધની અને સમઘટકતાની પણ સ્પષ્ટતા થઈ છે. અકાર્બનિક સંયોજનોમાં આયનિક બંધ તથા સહસંયોજક બંધ બંને જોવા મળ્યા.

સંરચના જાણવા માટે X-કિરણો, ન્યૂટ્રૉન કિરણો તથા ઇલેક્ટ્રૉનના વિવર્તનની પદ્ધતિ, વિવિધ પ્રકારના વર્ણપટની પદ્ધતિ, જેવી કે પારજાંબલી તથા દૃશ્ય વર્ણપટ, પારરક્ત તથા રામન વર્ણપટ, માઇક્રોતરંગ વર્ણપટ, દળ-સ્પેક્ટ્રમમિતિ, કેન્દ્રકીય ચુંબકીય સંસ્પંદન તથા ઇલેક્ટ્રૉન અનુચુંબકીય સંસ્પંદન અને ચુંબકીય ચાકમાત્રાની ભૌતિક પદ્ધતિઓ શોધાઈ અને ઉત્તરોત્તર વિકસતી ગઈ, જેથી અણુસંરચના વધુ ચોકસાઈપૂર્વક જાણી શકાઈ. અકાર્બનિક પદાર્થોમાં મોઝબાઉર વર્ણપટ પણ ઇલેક્ટ્રૉનવિન્યાસ અને તેથી અણુસંરચના જાણવા માટે ઘણો ઉપયોગી નીવડ્યો. અણુમાં રહેલ બંધલંબાઈ, બંધકોણ વગેરે સ્પષ્ટ થયાં અને તે ઉપરથી અણુના ઇલેક્ટ્રૉનવિન્યાસ અને બંધ-પ્રકારના સિદ્ધાંતો વધુ ચોક્કસ થતા ગયા.

પૉલિંગના ચુંબકીય માપદંડ (magnetic criterion) વડે સંકરણ પ્રકાર જાણવાની પદ્ધતિ અકાર્બનિક અણુઓ માટે ઘણી ફળદાયી નીવડી. અણુકક્ષક સિદ્ધાંત(molecular orbital theory)ના ઉદય સાથે સહસંયોજક બંધ વધુ વિગતથી સમજાયો અને સાથે ઇલેક્ટ્રૉન-સંક્રાંતિ વર્ણપટની વિગતો સમજાવા લાગી. કમ્પ્યૂટરના આગમન સાથે તરંગ-વિધેયોને વધુ ને વધુ સંસ્કારી, સુધારીને હવે મોટા અણુઓને અણુકક્ષક સિદ્ધાંત વડે આવરી લેવાનું શક્ય બન્યું છે.

સંક્રાંતિ ધાતુઓના ઇલેક્ટ્રૉનવિન્યાસ સમજવા માટે સ્ફટિક ક્ષેત્રસિદ્ધાંતે (crystal field theory) મુખ્ય ભાગ ભજવવા માંડ્યો છે. લિગેન્ડના ઇલેક્ટ્રૉન વડે ધાતુના કક્ષકોમાં રહેલ ઇલેક્ટ્રૉનનું થતું અપાકર્ષણ અને તેમાંથી ધાતુકક્ષકોનું થતું વિદારણ સંકીર્ણોના ગુણધર્મો ઉપર સૂક્ષ્મ કિંતુ મહત્ત્વની અસર ઉપજાવે છે. તે સ્ફટિક ક્ષેત્રસિદ્ધાંતના આધારે સમજાયું. આમ સંકીર્ણોના ઇલેક્ટ્રૉવિન્યાસ, તેના ઉપરથી તેમના ચુંબકીય ગુણધર્મો, તેમના વર્ણપટ, તેમની સંરચનાની સૂક્ષ્મ વિકૃતિઓ તથા તેમની સ્થાયિતા અને પ્રક્રિયા-પ્રક્રમોની વિગતો વધુ સ્પષ્ટ થવા લાગી છે. સ્ફટિક ક્ષેત્રસિદ્ધાંત આખરે એક સ્થિર વિદ્યુત આંતરક્રિયા ઉપર રચાયેલ છે અને તે ધાતુ અને લિગેન્ડ વચ્ચેના બંધની સહસંયોજકતાની ઉપેક્ષા કરે છે તે સ્પષ્ટ થતાં સ્ફટિક ક્ષેત્રસિદ્ધાંતમાં સહસંયોજકતા ઉમેરીને પ્રાપ્ત કરવામાં આવેલો લિગેન્ડ ક્ષેત્રસિદ્ધાંત વધુ માત્રાત્મક માલૂમ પડ્યો છે અને તેથી વધુ પ્રચલિત થયો છે.

1965માં પ્રક્રિયકોનું પ્રબળ (hard) અને મૃદુ (soft) ઍસિડ અને બેઝ એમ વર્ગીકરણ કરવામાં આવ્યું અને સિદ્ધાંત રૂપે પ્રતિપાદિત કરવામાં આવ્યું કે પ્રબળ ઍસિડ પ્રબળ બેઝ સાથે અને તે જ પ્રમાણે મૃદુ ઍસિડ મૃદુ બેઝ સાથે સરળતાથી સંયોજાય છે. આ સિદ્ધાંતથી રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓની દિશાની ઘણી વિગતો સ્પષ્ટ થઈ. દ્રાવણમાં આયનો કયા રૂપે ઉપસ્થિત છે તે જાણવાથી પ્રક્રિયાઓની ગતિ-પ્રકૃતિ અને વેગ જાણી શકાય અને વિદ્યુતવાહક દ્રાવણોના ગુણધર્મો સમજી શકાય છે. આ માટે સ્પેક્ટ્રમમિતિ, પોલેરૉગ્રાફી, વિદ્યુતવાહકતા, પોટૅન્શિયૉમિતિ, pH-મિતિ, દ્રાવ્યતા આયનવિનિમય વગેરે પદ્ધતિઓ છે. દ્રાવણમાં ઉપચયન, ખાસ કરીને સંક્રાંતિ ધાતુના આયનો વચ્ચે, સીધા ઇલેક્ટ્રૉન વિનિમયથી થતું નથી. પરંતુ ઋણાયનો તથા દ્રાવકો તેમાં અગત્યનો ભાગ ભજવે છે તેમ હવે સિદ્ધ થયું છે.

અકાર્બનિક રસાયણમાં હમણાંનાં M–M બંધવાળાં ધાતુ-સંગઠનો(metal clusters)નો અભ્યાસ અગત્ય ધરાવતો થતો જાય છે. ખાસ કરીને સંક્રાંતિ તત્ત્વો, વિશેષત: 4d અને 5dની ભારે ધાતુઓ આવાં સંયોજનો આપે છે. તેમાં બેથી માંડી નવ સુધી ધાતુ પરમાણુઓ એક જ અણુમાં ઉપસ્થિત હોય છે અને તે ધાતુ-ધાતુ-બંધથી રચાયેલ છે.

અકાર્બનિક રસાયણનો ઉદ્યોગ : મોટા પ્રમાણમાં ઉત્પાદન થતાં ભારે (heavy) રસાયણો જેવાં કે સલ્ફ્યુરિક અને અન્ય ખનિજ ઍસિડો, એમોનિયા અને તેના ક્ષારો, કૉસ્ટિક સોડા અને તેનો ક્લોર-આલ્કલી ઉદ્યોગ, ધોવાના સોડા, ફૉસ્ફરસ વગેરે અન્ય રસાયણોના ઉત્પાદનમાં પાયાના પદાર્થો તરીકે કામ આપે છે; જેથી કાચ, સિમેન્ટ, પ્લાસ્ટિક, સાબુ, ખાતર, સિરૅમિક્સ, ધાતુઓ, પેટ્રો-રસાયણો વગેરે માનવજીવનમાં ખૂબ ઉપયોગી એવા પદાર્થો મોટા પાયા ઉપર બનાવવામાં આવે છે. દરેક ઉદ્યોગને નવાં સંશોધનોનો લાભ લઈ વધુ સક્ષમ બનાવવામાં આવ્યા છે. વળી ઉદ્યોગથી થતા પ્રદૂષણને દૂર કરવાની જરૂર સમજાતાં ઉપાય થાય છે. કૉસ્ટિક સોડાના ઉત્પાદનમાં વપરાતા પારાના ઉપયોગને બદલે ધાતુના ધ્રુવો વપરાવા લાગ્યા છે. વળી તેમને પણ ન વાપરતાં પટલ વીજધ્રુવોની યાંત્રિકી (membrance electode technology) વિકસી છે. આ પદ્ધતિથી સોડા-એશનું ઉત્પાદન હાથ ધર્યું છે. ફૉસ્ફરસની ભઠ્ઠીઓમાંથી નીકળતા કાર્બન મોનૉક્સાઇડ તથા તેમનાં થોડેઘણે અંશે રહેલ ફૉસ્ફરસના પ્રદૂષણને દૂર કરી તેમાંથી અન્ય રસાયણો મેળવવા પ્રયત્ન ચાલે છે.

એમોનિયા વાયુ હવે ખાતરનાં કારખાનાંઓમાંથી પુષ્કળ પ્રમાણમાં તૈયાર મળતો હોવાથી, સોલ્વે પદ્ધતિ અનુસાર ધોવાના સોડા બનાવનાર કારખાનાંઓ હવે ઉપપેદાશ તરીકે બનતા નવસારમાંથી એમોનિયા પાછો મેળવવાને બદલે નવસારને જ વેચે છે. ભારે પાણી (heavy water, D₂O)નો વૈજ્ઞાનિક સંશોધનમાં તથા ન્યૂક્લિયર પ્રક્રિયાઓમાં ન્યૂટ્રૉનના વિમંદક (moderator) તરીકે ઉપયોગ વધતો જાય છે.

લ. ધ. દવે

કિશોર પંડ્યા