इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज दो प्रकार की इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाओं में से एक है, जो आमतौर पर एक अणु के दो चार्ज ध्रुवों के बीच किया जाता है। इसे इलेक्ट्रॉनिक विस्थापन के विद्युत रासायनिक प्रभाव के रूप में भी जाना जाता है। दूसरा प्रकार इलेक्ट्रॉन प्रवाह का प्रभाव है, जिसे चालकता के रूप में भी जाना जाता है, और कुछ पदार्थों की चालकता के लिए जिम्मेदार है। आइए देखें कि ये दोनों प्रक्रियाएं कैसे संबंधित हैं।
इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज एक अणु में सकारात्मक चार्ज वाहक की संख्या में असंतुलन के कारण होता है। यह तब होता है जब परमाणुओं में उनके पास हाइड्रोजन परमाणुओं की तुलना में अधिक इलेक्ट्रॉन होते हैं। इलेक्ट्रॉन विस्थापन प्रभाव तब उत्पन्न होता है जब हाइड्रोजन परमाणु के पास के इलेक्ट्रॉनों में से एक को दूसरे परमाणु के इलेक्ट्रॉन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। एक बंधन इलेक्ट्रॉन से एक गैर-बंधन इलेक्ट्रॉन में जाने वाले इलेक्ट्रॉन में पूर्व की उच्च सांद्रता होगी, जबकि एक गैर-बंधन इलेक्ट्रॉन से एक बंधन इलेक्ट्रॉन में जाने वाले इलेक्ट्रॉन में बाद वाले की कम सांद्रता होगी। इस प्रकार, एक अणु में इलेक्ट्रॉन विस्थापन के आकार का अनुमान इलेक्ट्रॉन प्रवाह के प्रभावों को देखकर लगाया जा सकता है।
आइए देखें कि कार्बनिक रसायन विज्ञान में इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज और इलेक्ट्रॉन विस्थापन प्रभाव कैसे संबंधित हैं। जब दो अणु एक साथ बंधे होते हैं, तो वे हाइड्रोजन-और ऑक्सीजन-मुक्त प्रणाली बनाते हैं। ये मुक्त कण, यदि विकसित होने दिए गए, तो अणुओं की आंतरिक संरचनाओं को नुकसान पहुंचा सकते हैं। इन मुक्त कणों के उत्पादन को रोकने के लिए सहसंयोजक बंधन गठन नामक एक रासायनिक प्रतिक्रिया आवश्यक है।
परमाणु दो अलग-अलग प्रकार के हाइड्रोजन से बने होते हैं: ब्रोमीन और कार्बन। ब्रोमीन और कार्बन से जुड़ी सबसे आम रासायनिक प्रतिक्रिया हाइड्रोजन बांड का निर्माण है। इसे इलेक्ट्रोफोबिक प्रभाव कहा जाता है, क्योंकि यदि इलेक्ट्रोनगेटिव परमाणु और वैलेंस (पॉजिटिव चार्ज) वाले दूसरे परमाणु के बीच कुछ हद तक संपर्क होता है, तो बॉन्ड के जुड़ने की संभावना कम होती है। कार्बनिक यौगिकों में परमाणुओं में एक या अधिक एकल संयोजकताएँ होती हैं। जब ऐसे दो परमाणु आपस में जुड़ते हैं तो वे हाइड्रोजन-बंध बनाते हैं। संयोजकता पर विद्युत आवेश बंधन के दौरान बंद होने की प्रक्रिया में है, लेकिन यह सिस्टम द्वारा किए गए आवेश की कुल मात्रा को प्रभावित नहीं करता है।
कार्बनिक यौगिकों में संरचनाएं हो सकती हैं जिसके परिणामस्वरूप मेसोमेरिक प्रभाव कहा जाता है। यह शब्द इस घटना को संदर्भित करता है कि, जब दो भिन्न धातुएं एक साथ बंधी होती हैं, तो उनके द्वारा वहन की जाने वाली कुल मात्रा उनके पड़ोसियों की प्रणाली द्वारा वहन किए जाने से कम होती है। यह एक रासायनिक प्रतिक्रिया है जिसे कटैलिसीस कहा जाता है, और यह कारों और पौधों में ईंधन के उत्पादन सहित कई महत्वपूर्ण रासायनिक प्रतिक्रियाओं का आधार है। एक समान प्रतिक्रिया, जिसे रासायनिक पुल के रूप में जाना जाता है, कार्बनिक यौगिकों में होती है, जहां एक हाइड्रोजन परमाणु युक्त पदार्थ एक एसिड या अमीनो समूह के साथ मिलकर एक पेप्टाइड बनाने के लिए एक अन्य हाइड्रोजन परमाणु होता है। अमीनो एसिड तब पेप्टाइड बॉन्डिंग नामक प्रक्रिया में एक और प्रोटॉन होता है।
कार्बनिक प्रतिक्रियाओं में इलेक्ट्रॉन विस्थापन तब होता है जब एक धातु आयन को दूसरे के लिए प्रतिस्थापित किया जाता है। कई प्रकार के प्रतिस्थापन हो सकते हैं, और परिणाम देने वाला प्रकार इस बात पर निर्भर करता है कि किस धातु आयनों को प्रतिस्थापित किया जा रहा है। धातु आयनों को ऑक्सीजन आयनों के लिए या हाइड्रोजन, ऑक्सीजन और गैर-धातु आयनों के किसी भी संयोजन के लिए प्रतिस्थापित किया जा सकता है। सबसे अधिक पाए जाने वाले प्रकार के प्रतिस्थापन लिगैंड-जैसे और सहसंयोजक बंधन हैं। लिगैंड जैसे बंधन का एक उदाहरण लिपिड और क्वाटरनियन जैसे कार्बनिक यौगिकों का अस्तित्व है, जो कार्बन की श्रृंखलाएं हैं जिनमें हाइड्रोजन परमाणु और एक संगत भूमि होती है।
सहसंयोजक बंधन का एक उदाहरण पेप्टाइड श्रृंखलाओं में अमीनो एसिड की घटना है जो एक द्विध्रुवीय क्षण को प्रदर्शित करता है। एक बंधन के द्विध्रुवीय क्षण में शामिल अणु के विद्युत आवेश में एक औसत दर्जे का परिवर्तन होता है, और इस परिवर्तन को विद्युत चुम्बकीय अवशोषण स्पेक्ट्रा के रूप में जाना जाता है। एक अणु में विभिन्न परमाणुओं के बीच हाइड्रोजन बंधन की मात्रा निर्धारित करने के लिए उपरोक्त रासायनिक पृथक्करण के संयोजन के साथ इलेक्ट्रोमीटर माप का भी उपयोग किया जा सकता है। कई मामलों में, इन रासायनिक प्रतिक्रियाओं के परिणाम डेटा का एक सेट प्राप्त करते हैं जो परमाणु स्तर पर एक अणु के आकार का वर्णन करते हैं। इलेक्ट्रॉन विस्थापन कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं में से केवल एक है जो एक अणु के आकार को गुणात्मक रूप से प्रदर्शित कर सकता है।
किसी भी कार्बनिक अणु की इलेक्ट्रॉनिक अवस्था को अणु के चारों ओर चार-परमाणु बॉक्स में उसकी स्थिति की विशेषता होती है। परमाणुओं की केवल एक ही स्थिति होती है, और यह स्थिति इलेक्ट्रॉन स्पिन और आस-पास के परमाणुओं के द्विध्रुवीय क्षणों से निर्धारित होती है। न्यूट्रॉन परमाणुओं को पूरक कक्षीय अवस्थाएँ प्रदान करके रासायनिक बंधन में एक आवश्यक भूमिका निभाते हैं, और ऐसा करने के लिए आवश्यक ऊर्जा को एक बंधन का ऊर्जा स्तर कहा जाता है। परमाणु किसी भी समय एक से अधिक कक्षीय अवस्था में मौजूद हो सकते हैं, और कई कक्षीय अवस्थाओं को मिश्रित परमाणु के रूप में जाना जाता है। इसलिए एक मिश्रित परमाणु में इलेक्ट्रॉन की गतिशीलता एक परमाणु में मौजूद इलेक्ट्रॉन रिक्तियों की संख्या से निर्धारित होती है। इलेक्ट्रॉन रिक्तियों की कुल संख्या को इलेक्ट्रॉन गतिशीलता कहा जाता है, और यह किसी अन्य परमाणु पर किसी भी इलेक्ट्रॉन के प्रभाव के माप का प्रतिनिधित्व करता है।