सहसंयुज बंध आणि गुणधर्म
एलपीजी, पेट्रोल, साखर आणि प्लास्टिक ही सर्व कार्बन संयुगे; ती सहज जळतात किंवा वितळतात आणि वीज वाहत नाहीत.
सहसंयुज बंध तेव्हा तयार होतो जेव्हा दोन अणू इलेक्ट्रॉन वाटून घेतात आणि प्रत्येकाला पूर्ण बाह्य कवच मिळते. कार्बन (2,4) ला 4 इलेक्ट्रॉन गमावणे/मिळवणे कठीण, म्हणून तो वाटतो. वाटलेल्या जोड्यांनुसार एकेरी, दुहेरी किंवा तिहेरी बंध.
सूत्र / समीकरण : H₂ : H–H (1 जोडी). O₂ : O=O (2 जोड्या). N₂ : N≡N (3 जोड्या). CH₄ : कार्बन 4 हायड्रोजनांशी 4 जोड्या वाटतो.
आकृतीत : जास्त वाटलेल्या जोड्या म्हणजे अधिक मजबूत, लहान बंध.
नियम 1 : इलेक्ट्रॉन वाटणी दाखवणे — प्रत्येक अणूला 8 (हायड्रोजनला 2) पूर्ण करायला किती इलेक्ट्रॉन लागतात ते मोजा आणि तेवढे वाटा.
- सोपे : HCl : H ला 1, Cl ला 1, म्हणून एक जोडी.
- मध्यम : H₂O : O ला 2, म्हणून दोन H शी प्रत्येकी एक जोडी.
- परीक्षेसाठी : CH₄ : C ला 4, म्हणून चार H शी चार एकेरी बंध. C₂H₄ : C=C दुहेरी बंध; प्रत्येक कार्बनवर दोन C–H.
नियम 2 : सहसंयुज संयुगांचे गुणधर्म — रेणूंमधील आकर्षण कमकुवत, म्हणून वितळ/उत्कलन बिंदू कमी. मुक्त आयन नाहीत, म्हणून वाहकता नाही.
- सोपे : नॅफ्थालीन सहज वितळते; साखरेचे द्रावण वाहत नाही.
- मध्यम : अनेक सेंद्रिय द्रावकांत (पेट्रोल) विरघळतात, पाण्यात नाही.
- परीक्षेसाठी : अपवाद : ग्रॅफाइट वाहक; हिऱ्याचा वितळबिंदू खूप जास्त (मोठे जाळे, लहान रेणू नाहीत).
सहसंयुज संयुगे बहुतेक वाईट वाहक; आयनिक संयुगे वितळल्यावर/द्रावणात वाहतात.
N₂ साठी दुहेरी बंध काढणे. नायट्रोजनला 3 हवेत, म्हणून N≡N तिहेरी.
1 हवा → एकेरी. 2 → दुहेरी. 3 → तिहेरी. आठवणीची युक्ती : "वाटा आणि स्थिर व्हा" : इलेक्ट्रॉन देण्याऐवजी अणू हात धरतात (वाटलेल्या जोड्या).
फरक ओळखा
| मुद्दा | सहसंयुज | आयनिक |
|---|---|---|
| कसे बनते | इलेक्ट्रॉन वाटून | इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण |
| वितळबिंदू | कमी | जास्त |
सरावासाठी प्रश्न
- 1सहसंयुज बंधाची व्याख्या लिहा.
- 2कार्बन सहसंयुज बंध का बनवतो?
- 3नायट्रोजन रेणूत किती वाटलेल्या जोड्या?
- 4H₂O ची इलेक्ट्रॉन वाटणी शब्दांत सांगा.
- 5सहसंयुज संयुगे वाईट वाहक का?
- 6सहसंयुज संयुगांचे उत्कलनबिंदू कमी का?
- 7वाहक किंवा जास्त वितळबिंदू असलेले एक सहसंयुज संयुग व कारण सांगा.
- 8C₂H₄ मध्ये एकूण किती सहसंयुज बंध आणि कोणते?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1अणूंमध्ये इलेक्ट्रॉन वाटून तयार होणारा बंध.
- 24 इलेक्ट्रॉन गमावणे/मिळवणे कठीण.
- 33
- 4O प्रत्येक H शी एक जोडी वाटतो.
- 5मुक्त आयन/इलेक्ट्रॉन नाहीत.
- 6रेणूंमध्ये कमकुवत बल.
- 7ग्रॅफाइट वाहक; हिरा खूप जास्त वितळतो (मोठी रचना).
- 86 बंध : 1 दुहेरी (C=C) + 4 एकेरी C–H.
कार्बनचे बहुगुणी स्वरूप (शृंखलाबंधन, अपरूपे, समघटक)
अंगठीतील हिरा आणि पेन्सिलमधील ग्रॅफाइट दोन्ही शुद्ध कार्बन, तरी दिसणे आणि स्पर्श पूर्ण वेगळा.
कार्बन बहुगुणी आहे कारण शृंखलाबंधन (कार्बन अणू साखळ्या, शाखा, कडी बनवतात) आणि चतुःसंयुजता (4 बंध). अपरूपे म्हणजे एकाच मूलद्रव्याची वेगळी रूपे. समघटक म्हणजे समान रेणुसूत्र पण वेगळ्या रचनेची संयुगे.
सूत्र / समीकरण : C₄H₁₀ चे दोन समघटक : ब्युटेन (CH₃–CH₂–CH₂–CH₃) आणि 2-मिथाइलप्रोपेन (CH₃–CH(CH₃)–CH₃).
आकृतीत : हिऱ्यात प्रत्येक कार्बनचे चार बंध; ग्रॅफाइटमध्ये तीन बंध आणि षट्कोनी थर.
नियम 1 : अपरूपांची तुलना — समान अणू, वेगळी मांडणी, वेगळे गुणधर्म.
- सोपे : हिरा : कठीण, रोधक, कापण्याची हत्यारे. ग्रॅफाइट : गुळगुळीत, वाहक, पेन्सिल, वंगण.
- मध्यम : फुलरीन C₆₀ मध्ये 60 कार्बन अणूंचा पोकळ फुटबॉलसारखा पिंजरा.
- परीक्षेसाठी : दोघांना ऑक्सिजनमध्ये जाळल्यास फक्त CO₂ मिळते — म्हणजे दोन्ही शुद्ध कार्बन.
नियम 2 : समघटक — तेच अणू वेगळ्या क्रमाने जोडले की वेगळी संयुगे मिळतात. पेंटेन (C₅H₁₂) चे तीन समघटक.
- सोपे : C₄H₁₀ : ब्युटेन (सरळ साखळी) आणि 2-मिथाइलप्रोपेन (शाखायुक्त).
- मध्यम : C₃H₈ ला समघटक नाहीत; C₄H₁₀ चे 2; C₅H₁₂ चे 3.
- परीक्षेसाठी : समघटकांचे उत्कलनबिंदू वेगळे : शाखा वाढल्यास उत्कलनबिंदू कमी.
मजबूत C–C बंध आणि अंतहीन जोडणीमुळे कार्बन लाखो संयुगे बनवतो.
एकाच साखळीची दोन चित्रे म्हणजे "समघटक" असे म्हणणे. साखळी वळवल्याने समघटक होत नाही.
समान सूत्र + वेगळी जोडणी = समघटक. आठवणीची युक्ती : "हिरा कठीण, ग्रॅफाइट घसरते".
फरक ओळखा
| मुद्दा | हिरा | ग्रॅफाइट |
|---|---|---|
| प्रत्येक C चे बंध | 4 | 3 |
| वाहक | नाही | होय |
सरावासाठी प्रश्न
- 1शृंखलाबंधन म्हणजे काय?
- 2कार्बनची दोन अपरूपे सांगा.
- 3C₆₀ फुलरीनचा आकार कोणता?
- 4ग्रॅफाइट वंगण म्हणून का वापरतात?
- 5C₄H₁₀ चे दोन समघटक लिहा.
- 6कार्बन चतुःसंयुज का?
- 7हिरा आणि ग्रॅफाइट जाळल्यावर फक्त CO₂; यावरून काय सिद्ध होते?
- 8हिरा वाईट वाहक पण ग्रॅफाइट चांगले वाहक का?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1कार्बन अणूंचे साखळ्या, शाखा वा कड्यांत जोडले जाणे.
- 2हिरा, ग्रॅफाइट
- 3फुटबॉलसारखा पिंजरा
- 4थर एकमेकांवर घसरतात.
- 5ब्युटेन आणि 2-मिथाइलप्रोपेन
- 6बाह्य कवचात 4 इलेक्ट्रॉन.
- 7दोन्ही शुद्ध कार्बनची रूपे आहेत.
- 8ग्रॅफाइटच्या प्रत्येक थरात मुक्त इलेक्ट्रॉन; हिऱ्यात चारही वापरले.
संतृप्त/असंतृप्त, सजातीय श्रेणी आणि नामकरण
स्वयंपाकाचा गॅस (प्रोपेन/ब्युटेन) स्वच्छ निळ्या ज्योतीने जळतो, पण मेणबत्ती/रॉकेलची ज्योत पिवळी व काजळीयुक्त.
संतृप्त संयुगे (अल्केन) मध्ये फक्त एकेरी C–C बंध; असंतृप्त संयुगांत दुहेरी (अल्कीन) किंवा तिहेरी (अल्काइन) बंध. सजातीय श्रेणी म्हणजे समान क्रियात्मक गट व सामान्य सूत्र असलेले कुटुंब; प्रत्येक सदस्य पुढच्यापेक्षा CH₂ (14 u) ने वेगळा.
सूत्र / समीकरण : अल्केन CₙH₂ₙ₊₂ (CH₄, C₂H₆, C₃H₈), अल्कीन CₙH₂ₙ (C₂H₄, C₃H₆), अल्काइन CₙH₂ₙ₋₂ (C₂H₂, C₃H₄). पूर्वपदे : मेथ(1) एथ(2) प्रोप(3) ब्युट(4) पेंट(5) हेक्स(6).
आकृतीत : नाव = पूर्वपद (कार्बन संख्या) + प्रत्यय (प्रकार) : प्रोपेन, इथीन, इथाइन, इथेनॉल, इथेनॉइक आम्ल.
नियम 1 : कार्बन संयुगाचे नाव देणे — कार्बन साखळी मोजा, पूर्वपद निवडा, मग बंध/गटानुसार शेवट जोडा.
- सोपे : CH₃CH₂CH₃ → propane ; CH₂=CH₂ → ethene
- मध्यम : CH₃CH₂OH → ethanol ; CH₃CHO → ethanal ; CH₃COOH → ethanoic acid
- परीक्षेसाठी : "ब्युटाइन" मध्ये 4 कार्बन; CₙH₂ₙ₋₂ वरून C₄H₆ (2×4 − 2 = 6).
नियम 2 : सजातीय श्रेणी — सदस्यांचे रासायनिक गुण सारखे आणि भौतिक गुण क्रमाने बदलतात.
- सोपे : CH₄ → C₂H₆ : फरक एक CH₂.
- मध्यम : 8 कार्बनच्या अल्केनचे सूत्र : C₈H₁₈ (2×8 + 2).
- परीक्षेसाठी : साखळी वाढल्याने रेणूभार वाढतो व उत्कलनबिंदू वाढतो.
संतृप्त हायड्रोकार्बन स्वच्छ निळ्या ज्योतीने; असंतृप्त काजळीयुक्त पिवळ्या ज्योतीने जळतात.
इथेन C₂H₄ लिहिणे चूक. इथेन C₂H₆; C₂H₄ म्हणजे इथीन.
अल्केन 2n+2, अल्कीन 2n, अल्काइन 2n−2. आठवणीची युक्ती : "एन = एकेरी; ईन = दुहेरी; आइन = तिहेरी (तीन)".
फरक ओळखा
| मुद्दा | संतृप्त | असंतृप्त |
|---|---|---|
| बंध | फक्त एकेरी | दुहेरी/तिहेरी |
| ज्योत | स्वच्छ निळी | पिवळी, काजळी |
सरावासाठी प्रश्न
- 1सजातीय श्रेणी म्हणजे काय?
- 2अल्कीनचे सामान्य सूत्र लिहा.
- 3CH₃CH₂CH₂CH₃ चे नाव सांगा.
- 46 कार्बनच्या अल्केनचे सूत्र लिहा.
- 5असंतृप्त संयुगे काजळीयुक्त ज्योतीने का जळतात?
- 6इथेनॉल आणि इथेनॉइक आम्लातील क्रियात्मक गट सांगा.
- 7C₅H₁₀ हे कोणते कुटुंब व नाव?
- 8CH₂ च्या फरकाने CH₄, C₂H₆, C₃H₈ सजातीय श्रेणी का ते स्पष्ट करा.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1समान क्रियात्मक गट व CH₂ फरक असलेले कुटुंब.
- 2CₙH₂ₙ
- 3ब्युटेन
- 4C₆H₁₄
- 5जास्त कार्बन प्रमाणामुळे अपूर्ण ज्वलन.
- 6–OH (अल्कोहोल) आणि –COOH (कार्बोक्सिलिक आम्ल)
- 7अल्कीन; पेंटीन
- 8प्रत्येक पुढच्यापेक्षा एक CH₂ ने वेगळा आणि सर्व अल्केन.
कार्बन संयुगांचे रासायनिक गुणधर्म
गॅसच्या शेगडीवर एलपीजी जळवून स्वयंपाक होतो; तेलापासून बनलेले तूप तेलापेक्षा घट्ट असते.
कार्बन संयुगांत ज्वलन (ऑक्सिजनमध्ये जळणे), ऑक्सिडीकरण (ऑक्सिडीकारकाने ऑक्सिजन मिळणे), योग (असंतृप्त संयुगात हायड्रोजन इ. जोडले जाणे) आणि प्रतिस्थापन (संतृप्त संयुगात एका अणूची जागा दुसरा घेतो) अभिक्रिया घडतात.
सूत्र / समीकरण : CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + उष्णता. C₂H₄ + H₂ →(Ni) C₂H₆. CH₄ + Cl₂ →(सूर्यप्रकाश) CH₃Cl + HCl. C₂H₅OH →(अल्कधर्मी KMnO₄ / आम्लयुक्त K₂Cr₂O₇) CH₃COOH.
आकृतीत : योगाला दुहेरी/तिहेरी बंध हवा; प्रतिस्थापन संतृप्त संयुगात होते.
कार्बन संयुगांचे रासायनिक गुणधर्म
ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.
ॲपमध्ये उघडानियम 1 : ज्वलन आणि ऑक्सिडीकरण — पूर्ण ज्वलनात CO₂ + पाणी + उष्णता/प्रकाश; अल्कोहोलचे ऑक्सिडीकारकांनी आम्लात ऑक्सिडीकरण.
- सोपे : C + O₂ → CO₂ ; CH₃CH₂OH + O₂ → CO₂ + H₂O (balance it)
- मध्यम : C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O
- परीक्षेसाठी : अल्कोहोल → इथेनॉइक आम्ल : CH₃CH₂OH + 2[O] → CH₃COOH + H₂O (नारिंगी K₂Cr₂O₇ हिरवे होते).
नियम 2 : योग आणि प्रतिस्थापन — असंतृप्त संयुगे दुहेरी बंधावर अणू जोडतात; संतृप्त संयुगात H ची जागा दुसरा अणू घेतो.
- सोपे : C₂H₄ + H₂ →(Ni) C₂H₆
- मध्यम : CH₄ + Cl₂ →(sunlight) CH₃Cl + HCl
- परीक्षेसाठी : वनस्पती तेलाचे Ni उत्प्रेरकाने हायड्रोजनीकरण केल्यास घन चरबी (तुपासारखी) मिळते.
कार्बन संयुगांच्या ज्वलनात उष्णता बाहेर पडते; अपूर्ण ज्वलनात काजळी आणि विषारी CO मिळतो.
इथीन + हायड्रोजन ला प्रतिस्थापन म्हणणे चूक. ते योग आहे.
दुहेरी बंध? योग. फक्त एकेरी? प्रतिस्थापन. ऑक्सिजन? ज्वलन. आठवणीची युक्ती : "ज्वयोप्र" : ज्वलन, ऑक्सिडीकरण, योग, प्रतिस्थापन.
फरक ओळखा
| मुद्दा | योग | प्रतिस्थापन |
|---|---|---|
| संयुग | असंतृप्त | संतृप्त |
| उत्पादित | एकच | दोन |
सरावासाठी प्रश्न
- 1मिथेनचे पूर्ण ज्वलन लिहा.
- 2हायड्रोजनीकरणात कोणता उत्प्रेरक वापरतात?
- 3इथेनॉलचे ऑक्सिडीकरण केल्यास काय मिळते?
- 4मिथेन व क्लोरीनची प्रतिस्थापन अभिक्रिया लिहा.
- 5वनस्पती तूप आणि तेलात रासायनिक फरक काय?
- 6अपूर्ण ज्वलन धोकादायक का?
- 7Ni च्या उपस्थितीत प्रोपीन व H₂ ची अभिक्रिया — उत्पादित कोणते?
- 8गरम केल्यावर इथेनॉलमुळे नारिंगी K₂Cr₂O₇ हिरवे झाले. हे काय दाखवते?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
- 2निकेल (Ni)
- 3इथेनॉइक आम्ल
- 4CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl
- 5तेल असंतृप्त; तूप संतृप्त (हायड्रोजनीकृत).
- 6विषारी CO आणि काजळी मिळते.
- 7प्रोपेन
- 8इथेनॉलचे इथेनॉइक आम्लात ऑक्सिडीकरण झाले.
इथेनॉल, इथेनॉइक आम्ल, साबण आणि अपमार्जके
लोणच्यातील व्हिनेगर म्हणजे तनु इथेनॉइक आम्ल. साबण तेलकट मळ स्वच्छ करतो, पण कठीण पाण्यात फेस न येता साका राहतो.
इथेनॉल (C₂H₅OH) रंगहीन द्रव; औषधे व इंधन म्हणून वापर. इथेनॉइक आम्ल (CH₃COOH) सौम्य आम्ल; 5–8% द्रावण म्हणजे व्हिनेगर. साबण म्हणजे दीर्घ साखळी मेदाम्लांची सोडियम/पोटॅशियम क्षारे; अपमार्जके म्हणजे सल्फोनेट/अमोनियम क्षारे.
सूत्र / समीकरण : 2C₂H₅OH + 2Na → 2C₂H₅ONa + H₂. C₂H₅OH →(संहत H₂SO₄, 443 K) C₂H₄ + H₂O. CH₃COOH + C₂H₅OH →(संहत H₂SO₄) CH₃COOC₂H₅ + H₂O. एस्टर + NaOH → अल्कोहोल + सोडियम इथेनोएट (साबणीकरण).
आकृतीत : तेलकट मळ मायसेलच्या आत अडकतो आणि पाण्याने धुतला जातो.
नियम 1 : इथेनॉल व इथेनॉइक आम्लाचे गुणधर्म आणि उपयोग — इथेनॉल सोडियमशी अभिक्रिया करते (H₂ वायू). इथेनॉइक आम्ल कार्बोनेटशी (CO₂) आणि अल्कोहोलशी गोडसर वासाचे एस्टर बनवते.
- सोपे : 2CH₃COOH + Na₂CO₃ → 2CH₃COONa + H₂O + CO₂
- मध्यम : CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O
- परीक्षेसाठी : विकृत अल्कोहोलमध्ये पिणे टाळण्यासाठी विष/रंग मिसळतात. शुद्ध इथेनॉइक आम्ल 290 K (16.6 °C) ला थंडीत बर्फासारखे गोठते.
नियम 2 : साबण, अपमार्जके आणि कठीण पाणी — साबण कठीण पाण्यातील कॅल्शियम-मॅग्नेशियम क्षारांशी न विरघळणारा साका बनवतो; अपमार्जके नाही.
- सोपे : साबण : सोडियम स्टिअरेट C₁₇H₃₅COONa.
- मध्यम : साबणीकरण : तेल/चरबी + NaOH → साबण + ग्लिसरॉल.
- परीक्षेसाठी : मायसेलमध्ये जलविरोधी शेपट्या आत व जलप्रेमी डोकी बाहेर, म्हणून तेल पाण्यात मिसळते.
मद्यपान हानिकारक : यकृत आणि मज्जासंस्था बिघडतात. औद्योगिक अल्कोहोल (मिथेनॉल) कधीही पिऊ नका.
इथेनॉल आणि इथेनॉइक आम्लाची गल्लत. इथेनॉल अल्कोहोल (–OH); इथेनॉइक आम्ल (–COOH).
अल्कोहोल + आम्ल → एस्टर + पाणी (गोड वास). आठवणीची युक्ती : "साबणाला पाण्यावर प्रेम करणारे डोके आणि तेलावर प्रेम करणारी शेपटी असते".
फरक ओळखा
| मुद्दा | साबण | अपमार्जक |
|---|---|---|
| कठीण पाणी | साका बनवतो | साका नाही |
| बनतात | तेल/चरबी | पेट्रोरसायने |
सरावासाठी प्रश्न
- 1इथेनॉलचे सूत्र लिहा.
- 2इथेनॉल व सोडियमच्या अभिक्रियेत कोणता वायू मिळतो?
- 3व्हिनेगर म्हणजे काय?
- 4इथेनॉल व इथेनॉइक आम्लाची एस्टरीकरण अभिक्रिया लिहा.
- 5साबणीकरण म्हणजे काय?
- 6कठीण पाण्यात साबण साका का बनवतो, अपमार्जक का नाही?
- 7मायसेल तेलकट मळ कसा काढतो ते स्पष्ट करा.
- 8आम्ल व अल्कोहोलपासून फळासारख्या वासाचा द्रव तयार झाला. वर्ग व उदाहरण समीकरण सांगा.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1C₂H₅OH
- 2हायड्रोजन
- 3पाण्यातील 5–8% इथेनॉइक आम्ल द्रावण.
- 4CH₃COOH + C₂H₅OH → CH₃COOC₂H₅ + H₂O
- 5तेल/चरबी व NaOH पासून साबण बनवणे.
- 6साबण न विरघळणारी Ca/Mg क्षारे बनवतो; अपमार्जक क्षारे विरघळतात.
- 7शेपट्या तेल अडकवतात; डोकी पाण्याकडे; मायसेल धुतला जातो.
- 8एस्टर; CH₃COOH + C₂H₅OH → CH₃COOC₂H₅ + H₂O