सहसंयोजी बंध और गुण
एलपीजी, पेट्रोल, चीनी और प्लास्टिक सब कार्बन यौगिक हैं; वे आसानी से जलते या पिघलते हैं और विद्युत नहीं चलाते।
सहसंयोजी बंध तब बनता है जब दो परमाणु इलेक्ट्रॉन साझा करते हैं और प्रत्येक को पूर्ण बाह्य कोश मिलता है। कार्बन (2,4) के लिए 4 इलेक्ट्रॉन खोना/पाना कठिन है, इसलिए वह साझा करता है। साझा जोड़ों के अनुसार एकल, द्वि या त्रिबंध बनते हैं।
सूत्र / समीकरण : H₂ : H–H (1 जोड़ा)। O₂ : O=O (2 जोड़े)। N₂ : N≡N (3 जोड़े)। CH₄ : कार्बन 4 हाइड्रोजन से 4 जोड़े साझा करता है।
आकृति में : अधिक साझा जोड़े अर्थात अधिक मजबूत, छोटा बंध।
नियम 1 : इलेक्ट्रॉन साझा दर्शाना — प्रत्येक परमाणु को 8 (हाइड्रोजन को 2) पूरे करने के लिए कितने इलेक्ट्रॉन चाहिए गिनें और उतने साझा करें।
- सरल : HCl : H को 1, Cl को 1, अतः एक जोड़ा।
- मध्यम : H₂O : O को 2, अतः दो H से एक-एक जोड़ा।
- परीक्षा के लिए : CH₄ : C को 4, अतः चार H से चार एकल बंध। C₂H₄ : C=C द्विबंध; प्रत्येक कार्बन पर दो C–H।
नियम 2 : सहसंयोजी यौगिकों के गुण — अणुओं के बीच आकर्षण दुर्बल, इसलिए गलन/क्वथनांक निम्न। मुक्त आयन नहीं, इसलिए चालकता नहीं।
- सरल : नेफ्थलीन आसानी से पिघलता है; चीनी का विलयन नहीं चलाता।
- मध्यम : अनेक कार्बनिक विलायकों (पेट्रोल) में घुलते हैं, जल में नहीं।
- परीक्षा के लिए : अपवाद : ग्रेफाइट चालक; हीरे का गलनांक बहुत उच्च (विशाल जाल, छोटे अणु नहीं)।
सहसंयोजी यौगिक अधिकतर कुचालक; आयनिक यौगिक पिघलने/घुलने पर चालक।
N₂ के लिए द्विबंध बनाना। नाइट्रोजन को 3 चाहिए, अतः N≡N त्रिबंध।
1 चाहिए → एकल। 2 → द्वि। 3 → त्रि। याद रखने की युक्ति : "बाँटो और स्थिर हो" : इलेक्ट्रॉन देने के बजाय परमाणु हाथ पकड़ते हैं (साझा जोड़े)।
अंतर पहचानिए
| बिंदु | सहसंयोजी | आयनिक |
|---|---|---|
| कैसे बनता | इलेक्ट्रॉन साझा करके | इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण |
| गलनांक | निम्न | उच्च |
अभ्यास के प्रश्न
- 1सहसंयोजी बंध की परिभाषा लिखिए।
- 2कार्बन सहसंयोजी बंध क्यों बनाता है?
- 3नाइट्रोजन अणु में कितने साझा जोड़े हैं?
- 4H₂O का इलेक्ट्रॉन साझा शब्दों में बताइए।
- 5सहसंयोजी यौगिक कुचालक क्यों हैं?
- 6सहसंयोजी यौगिकों के क्वथनांक निम्न क्यों हैं?
- 7चालक या उच्च गलनांक वाला एक सहसंयोजी यौगिक और कारण बताइए।
- 8C₂H₄ में कुल कितने सहसंयोजी बंध और कौन-से?
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1परमाणुओं के बीच इलेक्ट्रॉन साझा करने से बना बंध।
- 24 इलेक्ट्रॉन खोना/पाना कठिन है।
- 33
- 4O प्रत्येक H से एक जोड़ा साझा करता है।
- 5मुक्त आयन/इलेक्ट्रॉन नहीं।
- 6अणुओं के बीच दुर्बल बल।
- 7ग्रेफाइट चालक; हीरा बहुत उच्च पर पिघलता है (विशाल संरचना)।
- 86 बंध : 1 द्वि (C=C) + 4 एकल C–H।
कार्बन की बहुमुखी प्रकृति (शृंखलन, अपरूप, समावयवी)
अँगूठी का हीरा और पेंसिल का ग्रेफाइट दोनों शुद्ध कार्बन हैं, फिर भी रूप और स्पर्श बिल्कुल भिन्न।
कार्बन बहुमुखी है क्योंकि शृंखलन (कार्बन परमाणु श्रृंखला, शाखा, वलय बनाते हैं) और चतुर्संयोजकता (4 बंध)। अपरूप एक ही तत्त्व के भिन्न रूप हैं। समावयवी समान अणुसूत्र पर भिन्न संरचना वाले यौगिक हैं।
सूत्र / समीकरण : C₄H₁₀ के दो समावयवी : ब्यूटेन (CH₃–CH₂–CH₂–CH₃) और 2-मेथिलप्रोपेन (CH₃–CH(CH₃)–CH₃)।
आकृति में : हीरे में प्रत्येक कार्बन के चार बंध; ग्रेफाइट में तीन बंध और षट्कोणीय परतें।
नियम 1 : अपरूपों की तुलना — वही परमाणु, भिन्न व्यवस्था, भिन्न गुण।
- सरल : हीरा : कठोर, कुचालक, काटने के औज़ार। ग्रेफाइट : चिकना, चालक, पेंसिल, स्नेहक।
- मध्यम : फुलरीन C₆₀ में 60 कार्बन परमाणुओं का खोखला फुटबॉल-जैसा पिंजरा।
- परीक्षा के लिए : दोनों को ऑक्सीजन में जलाने पर केवल CO₂ मिलती है — अर्थात दोनों शुद्ध कार्बन।
नियम 2 : समावयवी — वही परमाणु भिन्न क्रम में जुड़ने पर भिन्न यौगिक मिलते हैं। पेंटेन (C₅H₁₂) के तीन समावयवी।
- सरल : C₄H₁₀ : ब्यूटेन (सीधी श्रृंखला) और 2-मेथिलप्रोपेन (शाखित)।
- मध्यम : C₃H₈ के कोई समावयवी नहीं; C₄H₁₀ के 2; C₅H₁₂ के 3।
- परीक्षा के लिए : समावयवियों के क्वथनांक भिन्न : शाखन बढ़ने पर क्वथनांक घटता है।
मजबूत C–C बंध और अंतहीन जुड़ाव के कारण कार्बन लाखों यौगिक बनाता है।
एक ही श्रृंखला के दो चित्रों को "समावयवी" कहना। श्रृंखला मोड़ने से समावयवी नहीं बनता।
समान सूत्र + भिन्न जुड़ाव = समावयवी। याद रखने की युक्ति : "हीरा कठोर, ग्रेफाइट फिसलता"।
अंतर पहचानिए
| बिंदु | हीरा | ग्रेफाइट |
|---|---|---|
| प्रति C बंध | 4 | 3 |
| चालक | नहीं | हाँ |
अभ्यास के प्रश्न
- 1शृंखलन क्या है?
- 2कार्बन के दो अपरूप बताइए।
- 3C₆₀ फुलरीन का आकार कौन-सा है?
- 4ग्रेफाइट स्नेहक के रूप में क्यों उपयोग होता है?
- 5C₄H₁₀ के दो समावयवी लिखिए।
- 6कार्बन चतुर्संयोजी क्यों है?
- 7हीरा और ग्रेफाइट जलाने पर केवल CO₂; इससे क्या सिद्ध होता है?
- 8हीरा कुचालक पर ग्रेफाइट अच्छा चालक क्यों है?
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1कार्बन परमाणुओं का श्रृंखला, शाखा या वलय में जुड़ना।
- 2हीरा, ग्रेफाइट
- 3फुटबॉल-जैसा पिंजरा
- 4परतें एक-दूसरे पर फिसलती हैं।
- 5ब्यूटेन और 2-मेथिलप्रोपेन
- 6बाह्य कोश में 4 इलेक्ट्रॉन।
- 7दोनों शुद्ध कार्बन के रूप हैं।
- 8ग्रेफाइट की प्रत्येक परत में मुक्त इलेक्ट्रॉन; हीरे में चारों प्रयुक्त।
संतृप्त/असंतृप्त, समजातीय श्रेणी और नामकरण
रसोई गैस (प्रोपेन/ब्यूटेन) स्वच्छ नीली लौ से जलती है, पर मोमबत्ती/मिट्टी तेल की लौ पीली व कालिख वाली।
संतृप्त यौगिक (ऐल्केन) में केवल एकल C–C बंध; असंतृप्त में द्वि (ऐल्कीन) या त्रि (ऐल्काइन) बंध। समजातीय श्रेणी समान प्रकार्यात्मक समूह व सामान्य सूत्र वाला परिवार है; प्रत्येक सदस्य अगले से CH₂ (14 u) भिन्न।
सूत्र / समीकरण : ऐल्केन CₙH₂ₙ₊₂ (CH₄, C₂H₆, C₃H₈), ऐल्कीन CₙH₂ₙ (C₂H₄, C₃H₆), ऐल्काइन CₙH₂ₙ₋₂ (C₂H₂, C₃H₄)। पूर्वपद : मेथ(1) एथ(2) प्रोप(3) ब्यूट(4) पेंट(5) हेक्स(6)।
आकृति में : नाम = पूर्वपद (कार्बन संख्या) + प्रत्यय (प्रकार) : प्रोपेन, ईथीन, ईथाइन, एथेनॉल, एथेनॉइक अम्ल।
नियम 1 : कार्बन यौगिक का नामकरण — कार्बन श्रृंखला गिनें, पूर्वपद चुनें, फिर बंध/समूह के अनुसार अंत जोड़ें।
- सरल : CH₃CH₂CH₃ → propane ; CH₂=CH₂ → ethene
- मध्यम : CH₃CH₂OH → ethanol ; CH₃CHO → ethanal ; CH₃COOH → ethanoic acid
- परीक्षा के लिए : "ब्यूटाइन" में 4 कार्बन; CₙH₂ₙ₋₂ से C₄H₆ (2×4 − 2 = 6)।
नियम 2 : समजातीय श्रेणी — सदस्यों के रासायनिक गुण समान और भौतिक गुण क्रमशः बदलते हैं।
- सरल : CH₄ → C₂H₆ : अंतर एक CH₂।
- मध्यम : 8 कार्बन वाले ऐल्केन का सूत्र : C₈H₁₈ (2×8 + 2)।
- परीक्षा के लिए : श्रृंखला बढ़ने से अणुभार बढ़ता है और क्वथनांक बढ़ता है।
संतृप्त हाइड्रोकार्बन स्वच्छ नीली लौ से; असंतृप्त कालिख वाली पीली लौ से जलते हैं।
एथेन को C₂H₄ लिखना गलत है। एथेन C₂H₆ है; C₂H₄ ईथीन है।
ऐल्केन 2n+2, ऐल्कीन 2n, ऐल्काइन 2n−2। याद रखने की युक्ति : "ऐन = एकल; ईन = द्वि; आइन = त्रि"।
अंतर पहचानिए
| बिंदु | संतृप्त | असंतृप्त |
|---|---|---|
| बंध | केवल एकल | द्वि/त्रि |
| लौ | स्वच्छ नीली | पीली, कालिख |
अभ्यास के प्रश्न
- 1समजातीय श्रेणी क्या है?
- 2ऐल्कीन का सामान्य सूत्र लिखिए।
- 3CH₃CH₂CH₂CH₃ का नाम बताइए।
- 46 कार्बन वाले ऐल्केन का सूत्र लिखिए।
- 5असंतृप्त यौगिक कालिख वाली लौ से क्यों जलते हैं?
- 6एथेनॉल और एथेनॉइक अम्ल के प्रकार्यात्मक समूह बताइए।
- 7C₅H₁₀ कौन-सा परिवार और नाम?
- 8CH₂ अंतर से बताइए कि CH₄, C₂H₆, C₃H₈ समजातीय श्रेणी क्यों हैं।
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1समान प्रकार्यात्मक समूह व CH₂ अंतर वाला परिवार।
- 2CₙH₂ₙ
- 3ब्यूटेन
- 4C₆H₁₄
- 5अधिक कार्बन के कारण अपूर्ण दहन।
- 6–OH (ऐल्कोहॉल) और –COOH (कार्बोक्सिलिक अम्ल)
- 7ऐल्कीन; पेंटीन
- 8प्रत्येक अगले से एक CH₂ भिन्न और सब ऐल्केन।
कार्बन यौगिकों के रासायनिक गुण
गैस चूल्हे पर एलपीजी जलाकर खाना पकता है; तेल से बना घी तेल से अधिक ठोस होता है।
कार्बन यौगिकों में दहन (ऑक्सीजन में जलना), ऑक्सीकरण (ऑक्सीकारक से ऑक्सीजन जुड़ना), योग (असंतृप्त में हाइड्रोजन आदि जुड़ना) और प्रतिस्थापन (संतृप्त में एक परमाणु की जगह दूसरा) अभिक्रियाएँ होती हैं।
सूत्र / समीकरण : CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + ऊष्मा। C₂H₄ + H₂ →(Ni) C₂H₆। CH₄ + Cl₂ →(धूप) CH₃Cl + HCl। C₂H₅OH →(क्षारीय KMnO₄ / अम्लीय K₂Cr₂O₇) CH₃COOH।
आकृति में : योग के लिए द्वि/त्रि बंध चाहिए; प्रतिस्थापन संतृप्त में होता है।
कार्बन यौगिकों के रासायनिक गुण
ऐप में इस आकृति को हाथ से हिलाकर देख सकते हैं।
ऐप में खोलेंनियम 1 : दहन और ऑक्सीकरण — पूर्ण दहन में CO₂ + जल + ऊष्मा/प्रकाश; ऐल्कोहॉल का ऑक्सीकारकों से अम्ल में ऑक्सीकरण।
- सरल : C + O₂ → CO₂ ; CH₃CH₂OH + O₂ → CO₂ + H₂O (balance it)
- मध्यम : C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O
- परीक्षा के लिए : ऐल्कोहॉल → एथेनॉइक अम्ल : CH₃CH₂OH + 2[O] → CH₃COOH + H₂O (नारंगी K₂Cr₂O₇ हरा हो जाता है)।
नियम 2 : योग और प्रतिस्थापन — असंतृप्त यौगिक द्विबंध पर परमाणु जोड़ते हैं; संतृप्त में H की जगह अन्य परमाणु आता है।
- सरल : C₂H₄ + H₂ →(Ni) C₂H₆
- मध्यम : CH₄ + Cl₂ →(sunlight) CH₃Cl + HCl
- परीक्षा के लिए : वनस्पति तेल का Ni उत्प्रेरक से हाइड्रोजनीकरण ठोस वसा (घी जैसी) देता है।
कार्बन यौगिकों के दहन में ऊष्मा निकलती है; अपूर्ण दहन में कालिख और विषैली CO बनती है।
ईथीन + हाइड्रोजन को प्रतिस्थापन कहना गलत है। वह योग है।
द्विबंध? योग। केवल एकल? प्रतिस्थापन। ऑक्सीजन? दहन। याद रखने की युक्ति : "दऑयोप्र" : दहन, ऑक्सीकरण, योग, प्रतिस्थापन।
अंतर पहचानिए
| बिंदु | योग | प्रतिस्थापन |
|---|---|---|
| यौगिक | असंतृप्त | संतृप्त |
| उत्पाद | एक ही | दो |
अभ्यास के प्रश्न
- 1मेथेन का पूर्ण दहन लिखिए।
- 2हाइड्रोजनीकरण में कौन-सा उत्प्रेरक उपयोग होता है?
- 3एथेनॉल के ऑक्सीकरण से क्या मिलता है?
- 4मेथेन और क्लोरीन की प्रतिस्थापन अभिक्रिया लिखिए।
- 5वनस्पति घी और तेल में रासायनिक अंतर क्या है?
- 6अपूर्ण दहन खतरनाक क्यों है?
- 7Ni की उपस्थिति में प्रोपीन और H₂ की अभिक्रिया — उत्पाद क्या है?
- 8गर्म करने पर एथेनॉल से नारंगी K₂Cr₂O₇ हरा हो गया। यह क्या दर्शाता है?
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
- 2निकल (Ni)
- 3एथेनॉइक अम्ल
- 4CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl
- 5तेल असंतृप्त; घी संतृप्त (हाइड्रोजनीकृत)।
- 6विषैली CO और कालिख बनती है।
- 7प्रोपेन
- 8एथेनॉल का एथेनॉइक अम्ल में ऑक्सीकरण हुआ।
एथेनॉल, एथेनॉइक अम्ल, साबुन और अपमार्जक
अचार का सिरका तनु एथेनॉइक अम्ल है। साबुन तैलीय मैल साफ़ करता है, पर कठोर जल में झाग की जगह स्कम बनाता है।
एथेनॉल (C₂H₅OH) रंगहीन द्रव; औषधि व ईंधन में उपयोग। एथेनॉइक अम्ल (CH₃COOH) दुर्बल अम्ल; 5–8% विलयन सिरका है। साबुन लंबी श्रृंखला वाले वसा अम्लों के सोडियम/पोटैशियम लवण हैं; अपमार्जक सल्फोनेट या अमोनियम लवण हैं।
सूत्र / समीकरण : 2C₂H₅OH + 2Na → 2C₂H₅ONa + H₂। C₂H₅OH →(सांद्र H₂SO₄, 443 K) C₂H₄ + H₂O। CH₃COOH + C₂H₅OH →(सांद्र H₂SO₄) CH₃COOC₂H₅ + H₂O। एस्टर + NaOH → ऐल्कोहॉल + सोडियम एथेनोएट (साबुनीकरण)।
आकृति में : तैलीय मैल मिसेल के अंदर फँसकर जल से धुल जाता है।
नियम 1 : एथेनॉल और एथेनॉइक अम्ल के गुण और उपयोग — एथेनॉल सोडियम से अभिक्रिया करता है (H₂ गैस)। एथेनॉइक अम्ल कार्बोनेट से (CO₂) और ऐल्कोहॉल से मीठी गंध वाले एस्टर बनाता है।
- सरल : 2CH₃COOH + Na₂CO₃ → 2CH₃COONa + H₂O + CO₂
- मध्यम : CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O
- परीक्षा के लिए : विकृत ऐल्कोहॉल में पीने से रोकने के लिए विष/रंग मिलाते हैं। शुद्ध एथेनॉइक अम्ल 290 K (16.6 °C) पर सर्दी में बर्फ़ जैसा जम जाता है।
नियम 2 : साबुन, अपमार्जक और कठोर जल — साबुन कठोर जल के कैल्शियम-मैग्नीशियम लवणों से अविलेय स्कम बनाता है; अपमार्जक नहीं।
- सरल : साबुन : सोडियम स्टीयरेट C₁₇H₃₅COONa।
- मध्यम : साबुनीकरण : तेल/वसा + NaOH → साबुन + ग्लिसरॉल।
- परीक्षा के लिए : मिसेल में जलविरोधी पूँछ भीतर और जलरागी सिर बाहर होते हैं, इसलिए तेल जल में मिल जाता है।
मदिरापान हानिकारक : यकृत और तंत्रिका तंत्र को क्षति। औद्योगिक ऐल्कोहॉल (मेथेनॉल) कभी न पिएँ।
एथेनॉल और एथेनॉइक अम्ल में भ्रम। एथेनॉल ऐल्कोहॉल (–OH); एथेनॉइक अम्ल (–COOH)।
ऐल्कोहॉल + अम्ल → एस्टर + जल (मीठी गंध)। याद रखने की युक्ति : "साबुन का सिर जल से और पूँछ तेल से प्रेम करती है"।
अंतर पहचानिए
| बिंदु | साबुन | अपमार्जक |
|---|---|---|
| कठोर जल | स्कम बनाता है | स्कम नहीं |
| बनता है | तेल/वसा | पेट्रोरसायन |
अभ्यास के प्रश्न
- 1एथेनॉल का सूत्र लिखिए।
- 2एथेनॉल और सोडियम की अभिक्रिया में कौन-सी गैस मिलती है?
- 3सिरका क्या है?
- 4एथेनॉल और एथेनॉइक अम्ल की एस्टरीकरण अभिक्रिया लिखिए।
- 5साबुनीकरण क्या है?
- 6कठोर जल में साबुन स्कम क्यों बनाता है, अपमार्जक क्यों नहीं?
- 7मिसेल तैलीय मैल कैसे हटाता है, समझाइए।
- 8अम्ल और ऐल्कोहॉल से फल जैसी गंध वाला द्रव बना। वर्ग व उदाहरण समीकरण बताइए।
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1C₂H₅OH
- 2हाइड्रोजन
- 3जल में 5–8% एथेनॉइक अम्ल विलयन।
- 4CH₃COOH + C₂H₅OH → CH₃COOC₂H₅ + H₂O
- 5तेल/वसा और NaOH से साबुन बनाना।
- 6साबुन अविलेय Ca/Mg लवण बनाता है; अपमार्जक के लवण घुलनशील हैं।
- 7पूँछ तेल को फँसाती है; सिर जल की ओर; मिसेल धुल जाता है।
- 8एस्टर; CH₃COOH + C₂H₅OH → CH₃COOC₂H₅ + H₂O