कार्बन एवं उसके यौगिक - क्लास दसवीं विज्ञान

कार्बन की बहुमुखी प्रकृति (Versatile Nature of Carbon)

कार्बन का दो विशिष्ट गुण हैं - एक कार्बन की संयोजकता, जो कि चार है (Tetravalency) तथा दूसरी श्रृंखलन (Catenation)। कार्बन अपने इन्हीं दो गुणों के कारण बहुत बड़ी मात्रा में यौगिक का निर्माण करता है। कार्बन के अबतक ज्ञात लगभग तीस लाख से ज्यादा यौगिक हैं।

श्रृंखलन (Catenation)

कार्बन के द्वारा कार्बन के ही दूसरे परमाणुओं के साथ सहसंयोजी बंध बनाकर श्रृंखला का निर्माण श्रृंखलन (CATENATION) कहलाता है।

कार्बन में कार्बन के परमाणु के साथ ही श्रृंखला बनाने की अप्रतिम क्षमता है, इस क्षमता के कारण कार्बन के परमाणु दूसरे कार्बन के परमाणु के साथ बंध बनाकर सीधी लम्बी श्रृंखला के अलावे विभिन्न शाखाओं वाली श्रृंखला तथा वलय के आकार में श्रृंखला का निर्माण करता है। कार्बन दूसरे कार्बन के परमाणुओं के साथ एकल बंध व्दि आबंध तथा त्रिआबंधों का निर्माण भी करता है। कार्बन के परमाणुओं के साथ साथ दूसरे तत्वों के परमाणुओं के साथ भी बंध बनाकर यौगिक का निर्माण करता है।

कार्बन की टेट्रा संयोजकता (Tetravalency of Carbon)

कार्बन के बाहरी कक्षा में चार इलेक्ट्रॉन हैं अर्थात कार्बन के संयोजी इलेक्ट्रॉन की संख्या चार है। इस कारण से कार्बन को टेट्रा वैलेंट कहा जाता है।

चार संयोजन क्षमता के कारण कार्बन एक संयोजकता वाले चार विभिन्न परमाणुओं के साथ या चार कार्बन के परमाणुओं के साथ बंध बनाकर यौगिक का निर्माण कर सकता है। कार्बन के यौगिक काफी स्थाई तथा अपेक्षाकृत काफी कम क्रियाशील होते हैं।

हाईड्रोकार्बन (Hydrocarbon)

हाईड्रोजन + कार्बन = हाईड्रोकार्बन

रासायनिक यौगिक (Chemical compounds) जो केवल कार्बन (CARBON) तथा हाईड्रोजन (HYDROGEN) के द्वारा बने होते हैं हाईड्रोकार्बन (HYDROCARBON) कहलाते हैं।

हाईड्रोकार्बन को दो भागों में बाँटा जा सकता है: संतृप्त हाईड्रोकार्बन (Saturated hydrocarbons) तथा असंतृप्त हाईड्रोकार्बन (Unsaturated hydrocarbons)

संतृप्त तथा असंतृप्त हाईड्रोकार्बन (Saturated and Unsaturated Hydrocarbons)

संतृप्त हाईड्रोकार्बन (Saturated hydrocarbons or carbon compounds)

वैसे कार्बन के यौगिक जिसमें कार्बन कार्बन की श्रृंखला में केवल एकल बंध होते हैं को संतृप्त हाईड्रोकार्बन (SATURATED CARBON COMPOUNDS) कहते हैं।

उदाहरण: मिथेन [Methane (CH₄)], इथेन [Ethane (C₂H₆)], क्लोरोमिथेन [chloromethane (CH₃Cl)], इत्यादि।

संतृप्त हाईड्रोकार्बन (Saturated hydrocarbons) को अल्केन भी कहा जाता है।

अल्केन का सामान्य सूत्र (General formula of Alkane): C_nH_{2n + 2}

जहाँ, n = कार्बन के परमाणुओं की संख्या (number of carbon atoms)

(1) यदि n = 1

∴ C_nH_{2n + 2}

= C₁H_{2 x 1 + 2} = CH₄

एक कार्बन परमाणु वाले संतृप्त हाईड्रोकार्बन को मिथेन (METHANE) कहा जाता है।

(2) यदि n = 2

∴ C_nH_{2n + 2}

= C₂H_{2 x 2 + 2} = C₂H₆

दो कार्बन परमाणु वाले संतृप्त हाईड्रोकार्बन को इथेन (ETHANE) कहा जाता है।

(3) यदि n = 3

∴ C_nH_{2n + 2}

= C₃H_{2 x 3 + 2} = C₃H₈

तीन कार्बन परमाणु वाले संतृप्त हाईड्रोकार्बन को प्रोपेन (PROPANE) कहा जाता है।

(4) यदि n = 4

∴ C_nH_{2n + 2}

= C₄H_{2 x 4 + 2} = C₄H₁₀

चार कार्बन परमाणु वाले संतृप्त हाईड्रोकार्बन को ब्युटेन (BUTANE) कहा जाता है।

यहाँ, 'ब्युटा (buta)' का अर्थ चार होता है। चूंकि इस इस यौगिक में कार्बन के चार परमाणु हैं अत: इसका नाम ब्युटेन (BUTANE) है।

(5) यदि n = 5

∴ C_nH_{2n + 2}

= C₅H_{2 x 5 + 2} = C₅H₁₂

पाँच कार्बन परमाणु वाले संतृप्त हाईड्रोकार्बन को पेंटेन (PENTANE) कहा जाता है।

इस यौगिक में 'पेंटा (penta)' का अर्थ पाँच है अत: इसका नाम पेंटेन है।

(6)यदि n = 6

∴ C_nH_{2n + 2}

= C₆H_{2 x 6 + 2} = C₆H₁₄

छ: कार्बन परमाणु वाले संतृप्त हाईड्रोकार्बन को हेक्सेन (HEXANE) कहा जाता है।

यहाँ पूर्वलग्न (prefix) 'हेक्सा (hexa)' का अर्थ छ: होता है। अत: संतृप्त हाईड्रोकार्बन जिसमें छ: कार्बन होते हैं को हेक्सेन कहा जाता है।

(7)यदि n = 7

∴ C_nH_{2n + 2}

= C₇H_{2 x 7 + 2} = C₇H₁₆

सात कार्बन परमाणु वाले संतृप्त हाईड्रोकार्बन को हेप्टेन (HEPTANE) कहा जाता है।

यहाँ पूर्वलग्न (prefix) 'हेप्टा (hepta)' का अर्थ सात होता है। अत: संतृप्त हाईड्रोकार्बन जिसमें सात कार्बन होते हैं को हेप्टेन (Heptane) कहा जाता है।

(8) यदि n = 8

∴ C_nH_{2n + 2}

= C₈H_{2 x 8 + 2} = C₈H₁₈

आठ कार्बन परमाणु वाले संतृप्त हाईड्रोकार्बन को ऑक्टेन (OCTANE) कहा जाता है।

यहाँ पूर्वलग्न (prefix) 'ऑक्टा (octa)' का अर्थ आठ होता है। अत: संतृप्त हाईड्रोकार्बन जिसमें आठ कार्बन होते हैं को ऑक्टेन (OCTANE) कहा जाता है।

[यह शब्द ऑक्टोपस के समान है। आठ पैर वाले एक समुद्री जानवर को ऑक्टोपस कहा जाता है। यहाँ भी यहाँ पूर्वलग्न (prefix) 'ऑक्टा (octa)' का अर्थ आठ है।

(9) यदि n = 9

∴ C_nH_{2n + 2}

= C₉H_{2 x 9 + 2} = C₉H₂₀

नौ कार्बन परमाणु वाले संतृप्त हाईड्रोकार्बन को नोनेन (NONANE) कहा जाता है।

यहाँ पूर्वलग्न (prefix) 'नोना (nona)' का अर्थ नौ होता है। अत: संतृप्त हाईड्रोकार्बन जिसमें नौ कार्बन होते हैं को नोनेन (NONANE) कहा जाता है।

(10) यदि n = 10

∴ C_nH_{2n + 2}

= C₁₀H_{2 x 10 + 2} = C₁₀H₂₂

दस कार्बन परमाणु वाले संतृप्त हाईड्रोकार्बन को डिकेन (DECANE) कहा जाता है।

यहाँ पूर्वलग्न (prefix) 'डेका (DECA)' का अर्थ दस होता है। अत: संतृप्त हाईड्रोकार्बन जिसमें दस कार्बन होते हैं को डिकेन या डेकेन (DECANE) कहा जाता है।

इनके अलावे अन्य कई संतृप्त हाईड्रोकार्बन होते हैं।