अध्याय 4: कार्बन एवं उसके यौगिक

सहसंयोजी आबंध और कार्बन के गुण

कार्बन के बाह्यतम कोश में 4 इलेक्ट्रॉन होते हैं, इसलिए वह इलेक्ट्रॉनों की साझेदारी से सहसंयोजी आबंध बनाता है। कार्बन में शृंखलन (लंबी शृंखलाएँ और वलय बनाना) और चार संयोजकता का गुण होता है। सहसंयोजी यौगिकों के गलनांक-क्वथनांक कम होते हैं और वे बिजली के कुचालक होते हैं। कार्बन के अपररूप हैं: हीरा, ग्रेफ़ाइट और फ़ुलरीन।

हाइड्रोकार्बन और समजातीय श्रेणी

संतृप्त (ऐल्केन, CnH_2n+2): मेथेन CH₄, एथेन C₂H₆, प्रोपेन C₃H₈, ब्यूटेन C₄H₁₀। असंतृप्त: ऐल्कीन (CnH_2n, द्विआबंध, जैसे एथीन C₂H₄) और ऐल्काइन (CnH_2n-2, त्रिआबंध, जैसे एथाइन C₂H₂)। एक ही क्रियात्मक समूह वाले यौगिकों की समजातीय श्रेणी में क्रमागत सदस्यों में CH₂ का अंतर होता है।

क्रियात्मक समूह और रासायनिक अभिक्रियाएँ

ऐल्कोहॉल -OH (एथेनॉल C₂H₅OH), ऐल्डिहाइड -CHO, कीटोन C=O, कार्बोक्सिलिक अम्ल -COOH (एथेनॉइक अम्ल CH₃COOH)।

दहन: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

प्रतिस्थापन: CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl (प्रकाश में)

योगात्मक अभिक्रिया: असंतृप्त हाइड्रोकार्बन + H₂ (Ni उत्प्रेरक) → संतृप्त हाइड्रोकार्बन।

एस्टरीकरण, साबुन और अपमार्जक

एस्टरीकरण: अम्ल + ऐल्कोहॉल → एस्टर + पानी (सांद्र H₂SO₄ की उपस्थिति में)। साबुनीकरण: एस्टर + NaOH → ऐल्कोहॉल + साबुन। साबुन के अणु मिसेल बनाकर मैल को हटाते हैं। कठोर जल में साबुन स्कम बनाता है, जबकि अपमार्जक (डिटर्जेंट) ऐसा नहीं करते।

महत्वपूर्ण प्रश्न

Q1. कार्बन सहसंयोजी आबंध क्यों बनाता है?

कार्बन के बाह्यतम कोश में 4 इलेक्ट्रॉन होते हैं। वह इलेक्ट्रॉन आसानी से न देता है न लेता है, इसलिए वह इलेक्ट्रॉनों की साझेदारी करता है।

Q2. शृंखलन (catenation) क्या है?

कार्बन परमाणुओं का आपस में जुड़कर लंबी शृंखलाएँ, शाखाएँ और वलय बनाने का गुण।

Q3. कार्बन के दो अपररूपों के नाम बताओ।

हीरा और ग्रेफ़ाइट (इनके अलावा फ़ुलरीन भी)।

Q4. सहसंयोजी आबंध क्या है?

दो परमाणुओं के बीच इलेक्ट्रॉन युग्म की साझेदारी से बना आबंध।

Q5. सहसंयोजी यौगिकों के गलनांक और क्वथनांक कम क्यों होते हैं?

क्योंकि इनके अणुओं के बीच आकर्षण बल दुर्बल होता है।

Q6. अधिकांश कार्बन यौगिक विद्युत के कुचालक क्यों होते हैं?

इनमें आयन नहीं बनते, इलेक्ट्रॉन साझा होते हैं, इसलिए बिजली ले जाने वाले आवेशित कण नहीं होते।

Q7. संतृप्त हाइड्रोकार्बन क्या हैं? उदाहरण दो।

जिन हाइड्रोकार्बनों में कार्बन परमाणुओं के बीच केवल एकल आबंध होते हैं, जैसे मेथेन। इन्हें ऐल्केन कहते हैं।

Q8. ऐल्केन, ऐल्कीन और ऐल्काइन के सामान्य सूत्र लिखो।

ऐल्केन: CnH2n+2। ऐल्कीन: CnH2n। ऐल्काइन: CnH2n-2।

Q9. एथीन (C2H4) की संरचना में क्या विशेष है?

इसके दोनों कार्बन परमाणुओं के बीच द्विआबंध होता है, इसलिए यह असंतृप्त हाइड्रोकार्बन है।

Q10. समजातीय श्रेणी क्या है?

एक ही क्रियात्मक समूह वाले यौगिकों की श्रेणी, जिसमें क्रमागत सदस्यों में CH2 इकाई का अंतर होता है।

Q11. एथेनॉल और एथेनॉइक अम्ल के क्रियात्मक समूह बताओ।

एथेनॉल में -OH (ऐल्कोहॉल) और एथेनॉइक अम्ल में -COOH (कार्बोक्सिलिक अम्ल)।

Q12. एथेनॉल और एथेनॉइक अम्ल के सूत्र लिखो।

एथेनॉल: C2H5OH। एथेनॉइक अम्ल: CH3COOH।

Q13. कार्बन यौगिकों का दहन क्या है?

ऑक्सीजन में जलकर कार्बन डाइऑक्साइड, पानी, ऊष्मा और प्रकाश देना। CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O।

Q14. योगात्मक अभिक्रिया क्या है? एक उपयोग बताओ।

असंतृप्त हाइड्रोकार्बन में निकल उत्प्रेरक की उपस्थिति में हाइड्रोजन जुड़ना। इसी से वनस्पति तेल को वनस्पति घी में बदला जाता है।

Q15. प्रतिस्थापन अभिक्रिया क्या है?

जिसमें हाइड्रोकार्बन के हाइड्रोजन परमाणु किसी अन्य परमाणु से बदल जाते हैं। जैसे CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl (सूर्य के प्रकाश में)।

Q16. एस्टरीकरण क्या है?

अम्ल और ऐल्कोहॉल की अभिक्रिया से एस्टर बनना, सांद्र H2SO4 की उपस्थिति में: CH3COOH + C2H5OH → CH3COOC2H5 + H2O। एस्टर की गंध मीठी होती है।

Q17. साबुनीकरण क्या है?

एस्टर की सोडियम हाइड्रॉक्साइड से अभिक्रिया, जिससे ऐल्कोहॉल और अम्ल का सोडियम लवण (साबुन) बनता है।

Q18. एथेनॉइक अम्ल सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट से कैसे अभिक्रिया करता है?

तेज़ बुदबुदाहट के साथ CO2 निकलती है: CH3COOH + NaHCO3 → CH3COONa + H2O + CO2।

Q19. मिसेल क्या हैं और साबुन सफ़ाई कैसे करता है?

साबुन के अणु गोलाकार गुच्छे (मिसेल) बनाते हैं जिनकी जल-विरोधी पूँछ अंदर तेल और मैल को पकड़ लेती है और जल-प्रेमी सिरे बाहर रहते हैं, इसलिए मैल पानी में धुल जाती है।

Q20. कठोर जल में साबुन काम नहीं करता, पर अपमार्जक करता है। क्यों?

साबुन कैल्सियम और मैग्नीशियम लवणों से अघुलनशील झाग (स्कम) बनाता है। अपमार्जक के ऐसे लवण पानी में घुल जाते हैं।

क्विज़

1. ऐल्केन का सामान्य सूत्र क्या है?

2. ऐल्कोहॉल का क्रियात्मक समूह कौन सा है?

3. कार्बन का सबसे कठोर अपररूप कौन सा है?

4. मेथेन के दहन से क्या बनता है?

5. एथेनॉइक अम्ल NaHCO3 से अभिक्रिया करके कौन सी गैस देता है?

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