कार्बन और इसके यौगिक
अध्याय 4: कार्बन और इसके यौगिक
4.1 कार्बन की संरचना
सहसंयोजक बंधन
- परिभाषा: कार्बन स्थिर अष्टक प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रॉनों को साझा करके सहसंयोजक बंध बनाता है।
- मुख्य बिंदु:
- कार्बन के पास 4 संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं और इसके अष्टक को पूरा करने के लिए 4 और की आवश्यकता होती है।
- यह उच्च आयनन ऊर्जा और कम विद्युत ऋणात्मकता के कारण आयनिक बंध नहीं बना सकता है।
- सहसंयोजक बंध के परिणामस्वरूप आणविक यौगिक बनते हैं (जैसे मीथेन, CO₂)।
श्रृंखलन
- परिभाषा: कार्बन की स्वयं के साथ बंध बनाकर लंबी श्रृंखलाएँ (श्रृंखला, शाखाएँ, वलय) बनाने की क्षमता।
- महत्त्व:
- श्रृंखलन से लाखों कार्बनिक यौगिकों का निर्माण होता है।
- उदाहरण: एल्केन्स (जैसे CH₄), बहुलक (जैसे पॉलीथीन)।
संकरण
- परिभाषा: नए संकरित कक्षक बनाने के लिए परमाणु कक्षकों का मिश्रण।
- प्रकार:
- sp³ संकरण: एकल बंध बनाता है (जैसे मीथेन: CH₄)।
- sp² संकरण: द्विबंध बनाता है (जैसे एथीन: C₂H₄)।
- sp संकरण: त्रिबंध बनाता है (जैसे एथाइन: C₂H₂)।
- परीक्षा टिप: संतृप्त हाइड्रोकार्बन के लिए sp³ और असंतृप्त हाइड्रोकार्बन के लिए sp²/sp पर ध्यान दें।
4.2 समजातीय श्रेणी
हाइड्रोकार्बनों का वर्गीकरण
| प्रकार | सामान्य सूत्र | बंध प्रकार | संरचना उदाहरण |
|---|---|---|---|
| एल्केन्स | CₙH₂ₙ₊₂ | एकल बंध | मीथेन (CH₄) |
| एल्कीन्स | CₙH₂ₙ | द्विबंध | एथीन (C₂H₄) |
| एल्काइन्स | CₙH₂ₙ₋₂ | त्रिबंध | एथाइन (C₂H₂) |
मुख्य अंतर
- भौतिक गुण:
- एल्केन्स: गैसीय (जैसे मीथेन), द्रव (जैसे पेंटेन), ठोस (जैसे उच्च एल्केन्स)।
- एल्कीन्स/एल्काइन्स: असंतृप्ति के कारण कम स्थिर; एल्केन्स की तुलना में क्वथनांक कम।
- रासायनिक गुण:
- एल्केन्स: संतृप्त (केवल एकल बंध), प्रतिस्थापन अभिक्रियाओं से गुजरते हैं।
- एल्कीन्स/एल्काइन्स: असंतृप्त (द्विबंध/त्रिबंध), योगात्मक अभिक्रियाओं से गुजरते हैं।
परीक्षा टिप: प्रत्येक वर्ग के लिए सामान्य सूत्र और बंध प्रकार याद रखें।
4.3 क्रियात्मक समूह
परिभाषा
- क्रियात्मक समूह अणु के भीतर परमाणुओं का एक विशिष्ट समूह होता है जो इसके रासायनिक गुणों को निर्धारित करता है।
सामान्य क्रियात्मक समूह
| क्रियात्मक समूह | उदाहरण यौगिक | संरचना | मुख्य गुण |
|---|---|---|---|
| -OH | अल्कोहल (जैसे एथेनॉल) | -OH | जलरागी |
| -COOH | कार्बोक्सिलिक अम्ल (जैसे एथेनोइक अम्ल) | -COOH | अम्लीय |
| -CHO | एल्डिहाइड (जैसे फॉर्मेल्डिहाइड) | -CHO | कार्बोक्सिलिक अम्ल में ऑक्सीकृत होता है |
| -COO⁻ | एस्टर (जैसे एथिल एथेनोएट) | -COO⁻ | सुगंधित, इत्र में प्रयुक्त |
| -NH₂ | एमीन (जैसे मेथिलएमीन) | -NH₂ | क्षारीय |
| -C≡N | नाइट्राइल (जैसे एथेननाइट्राइल) | -C≡N | प्रतिक्रियाशील, प्लास्टिक में प्रयुक्त |
परीक्षा टिप: रासायनिक सूत्रों से क्रियात्मक समूहों की पहचान करें (जैसे अल्कोहल में -OH)।
4.4 नामपद्धति
IUPAC नियम
- सबसे लंबी श्रृंखला: सबसे लंबी कार्बन श्रृंखला की पहचान करें।
- न्यूनतम संख्या: क्रियात्मक समूह को न्यूनतम संख्या देने के लिए श्रृंखला को संख्यांकित करें।
- प्रत्यय:
- एल्केन्स के लिए -ane (जैसे ईथेन),
- एल्कीन्स के लिए -ene (जैसे एथीन),
- एल्काइन्स के लिए -yne (जैसे एथाइन)।
- उपस्थितियाँ: शाखाओं के लिए उपसर्गों का प्रयोग करें (जैसे मेथिल, एथिल)।
उदाहरण
- CH₃CH₂OH: एथेनॉल (IUPAC: एथेनॉल)।
- CH₃COOH: एथेनोइक अम्ल (IUPAC: एथेनोइक अम्ल)।
- CH₃CH₂CH₂OH: प्रोपेनॉल (IUPAC: प्रोपेन-1-ऑल)।
परीक्षा टिप: शाखित श्रृंखलाओं के नामकरण का अभ्यास करें (जैसे 2-मेथिलप्रोपेन)।
4.5 महत्वपूर्ण यौगिक
1. ईथेन (C₂H₆)
- संरचना: एकल बंध से जुड़े दो कार्बन परमाणु।
- भौतिक गुण: कमरे के तापमान पर गैस, गंधहीन, ज्वलनशील।
- अभिक्रियाएँ:
- दहन: C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O।
- प्रतिस्थापन: सूर्य के प्रकाश में Cl₂ के साथ अभिक्रिया करके क्लोरोईथेन बनाता है।
2. एथेनॉल (C₂H₅OH)
- संरचना: एथिल श्रृंखला से जुड़ा -OH समूह।
- भौतिक गुण: द्रव, ध्रुवीय, जल में घुलनशील।
- उपयोग:
- पेय पदार्थ (मादक पेय),
- विलायक (जैसे इत्र में)।
- अभिक्रियाएँ:
- ऑक्सीकरण: एथेनॉल → एथेनोइक अम्ल (एसिटिक अम्ल के माध्यम से)।
- दहन: C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O।
3. एथेनोइक अम्ल (CH₃COOH)
- संरचना: कार्बोक्सिल समूह (-COOH)।
- भौतिक गुण: द्रव, खट्टी गंध, जल में घुलनशील।
- उपयोग:
- सिरका (5–8% विलयन),
- भोजन में परिरक्षक।
- अभिक्रियाएँ:
- एस्टरीकरण: एथेनॉल के साथ अभिक्रिया करके एथिल एथेनोएट (सुगंध) बनाता है।
- उदासीनीकरण: NaOH के साथ अभिक्रिया करके सोडियम एथेनोएट बनाता है।
परीक्षा टिप: अभिक्रियाओं (जैसे एस्टरीकरण, दहन) और भौतिक गुणों पर ध्यान दें।
परीक्षा टिप्स
- क्रियात्मक समूह रासायनिक व्यवहार निर्धारित करते हैं (जैसे अल्कोहल के लिए -OH)।
- समजातीय श्रेणी भौतिक गुणों में रुझान दिखाती है (जैसे क्वथनांक)।
- IUPAC नामपद्धति यौगिकों के नामकरण के लिए आवश्यक है (जैसे एथेनोइक अम्ल बनाम एसिटिक अम्ल)।
- संरचनाएँ बनाने का अभ्यास करें (जैसे ईथेन, एथेनॉल) और क्रियात्मक समूहों को लेबल करें।
नोट: सभी सामग्री एनसीईआरटी कक्षा 10 पाठ्यक्रम और सीबीएसई दिशानिर्देशों के साथ सख्ती से अनुरूप है।
अभ्यास प्रश्न
#### निम्नलिखित में से कौन सही तरीके से समझाता है कि कार्बन आयनिक बांड क्यों नहीं बना सकता है?
1. [x] उच्च आयनन ऊर्जा और कम विद्युत ऋणात्मकता
2. [ ] उच्च विद्युत ऋणात्मकता और कम आयनन ऊर्जा
3. [ ] कार्बन के पास केवल 2 संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं
4. [ ] कार्बन केवल द्विबंध बनाता है
#### कार्बन यौगिकों में त्रिबंध किस संकरण से जुड़ा होता है?
1. [ ] sp³
2. [ ] sp²
3. [x] sp
4. [ ] sp⁴
#### एल्कीनों का सामान्य सूत्र क्या है?
1. [ ] CₙH₂ₙ₊₂
2. [x] CₙH₂ₙ
3. [ ] CₙH₂ₙ₋₂
4. [ ] CₙHₙ
#### कार्बोक्सिलिक अम्लों में किस क्रियात्मक समूह की विशेषता होती है?
1. [ ] -OH
2. [ ] -COO⁻
3. [x] -COOH
4. [ ] -CHO
#### CH₃CH₂OH का सही IUPAC नाम कौन सा है?
1. [ ] एथिल अल्कोहल
2. [x] एथेनॉल
3. [ ] मेथेनॉल
4. [ ] प्रोपेनॉल
#### एल्केनों के लिए कौन सी अभिक्रिया विशिष्ट है?
1. [x] प्रतिस्थापन अभिक्रियाएं
2. [ ] योगात्मक अभिक्रियाएं
3. [ ] निष्कासन अभिक्रियाएं
4. [ ] बहुलकीकरण अभिक्रियाएं
#### कार्बन यौगिकों की विशाल संख्या का प्राथमिक कारण क्या है?
1. [ ] उच्च विद्युत ऋणात्मकता
2. [ ] आयनिक बांड बनाने की क्षमता
3. [x] श्रृंखलन
4. [ ] कम आयनन ऊर्जा
#### खाद्य परिरक्षक के रूप में किस यौगिक का उपयोग किया जाता है?
1. [ ] एथेन
2. [ ] एथेनॉल
3. [x] एथेनोइक अम्ल
4. [ ] एथिल एथेनोएट
#### एस्टरों में कौन सा क्रियात्मक समूह उपस्थित होता है?
1. [ ] -OH
2. [ ] -COOH
3. [x] -COO⁻
4. [ ] -NH₂
#### एथिल एथेनोएट का उत्पादन किस अभिक्रिया से होता है?
1. [ ] एथेनॉल का दहन
2. [ ] एथेनोइक अम्ल का उदासीनीकरण
3. [x] एथेनॉल और एथेनोइक अम्ल का एस्टरीकरण
4. [ ] एथीन का हाइड्रोजनीकरण
बीटा
