कार्बन एवं उसके यौगिक - क्लास दसवीं विज्ञान

Unsaturated Hydrocarbons or Carbon Compounds

वैसे हाईड्रोकार्बन जिसके कार्बन तथा कार्बन के परमाणुओं के बीच व्दि (double) या त्रि (triple) बंध (bond) होते हैं, को असंतृप्त हाईड्रोकार्बन (Unsaturated hydrocarbon) या कार्बन का असंतृप्त यौगिक (Unsaturated carbon compounds) कहा जाता है।

उदाहरण: इथिलीन [Ethylene (C₂H₄)], एसेटीलीन [Acetylene (C₂H₂)], इत्यादि।

असंतृप्त हाईड्रोकार्बन (Unsaturated hydrocarbon) को पुन: दो भागों में विभक्त किया जा सकता है: व्दि आबंध (double bond) वाले हाईड्रोकार्बन तथा त्रि आबंध (triple bond) वाले हाईड्रोकार्बन।

अल्कीन: दोहरे बंध (double) वाले हाईड्रोकार्बन [Alkene: Hydrocarbons with Double Bonds]

असंतृप्त हाईड्रोकार्बन (Unsaturated hydrocarbon) जिनमें किसी दो कार्बन के परमाणु के बीच दोहरा आबंध (double bond) होते हैं को अल्कीन (ALKENE) कहा जाता है।

अल्केन – केन + कीन = अल्कीन (Alkane – ane + ene = Alkene)

अल्कीन का सामान्य सूत्र (General Formula of Alkene) = C_nH_2n

(1) यदि n = 1

∴ C_nH_2n

= C₁ H _{2 x 1} = CH₂

चूँकि अल्कीन का निर्माण में कीसी दो कार्बन के परमाणु के बीच दोहरा आबंध आवश्यक है, अत: वैसे यौगिक जिसमें कार्बन का मात्र एक ही परमाणु हो, अल्कीन नहीं हो सकता। अत: यह यौगिक अस्तित्व में नहीं है।

(2) यदि n = 2

∴ C_nH_2n

= C₂ H _{2 x 2} = C₂H₄

इस असंतृप्त हाईड्रोकार्बन का नाम एथीन या इथीन (ETHENE) है।

[Ethane – ane + ene = Ethene]

इथीन (ETHENE) का सामान्य नाम इथिलीन (ETHYLENE) है।

(3) यदि n = 3

∴ C_nH_2n

= C₃ H _{2 x 3} = C₃H₆

इस असंतृप्त हाईड्रोकार्बन का प्रोपीन (PROPENE) है।

[Propane – ane + ene = Propene]

(4) यदि n = 4

∴ C_nH_2n

= C₄ H _{2 x 4} = C₄H₈

इस असंतृप्त हाईड्रोकार्बन का ब्युटीन (BUTENE) है।

[Butane – ane + ene = Butene]

यहाँ पूर्वलग्न (prefix) 'ब्युटा (Buta)' चार कार्बन की उपस्थिति को बतलाता है।

त्रि आबंध वाले असंतृप्त हाईड्रोकार्बन (Unsaturated Hydrocarbons with triple bond)

वैसे असंतृप्त हाईड्रोकार्बन (Unsaturated hydrocarbon) जिनमें किसी दो कार्बन के परमाणु के बीच त्रिआबंध (triple bond) होते हैं को अल्काइन (ALKYNE) कहा जाता है।

अल्केन – केन + काइन = अल्काइन (Alkane – ane + yne = Alkyne)

अल्काइन के सामान्य सूत्र (General Formula of Alkyne) = C_nH_2n–2

(1) यदि n = 1

∴ C_nH_2n–2

= C₁ H _{2 x 1–2} = CH₀

यह यौगिक अस्थित्व में नहीं है क्योंकि, अल्काइन में किसी दो कार्बन परमाणुओं के बीच त्रि आबंध आवश्यक है अर्थात यौगिक में कम से कम दो कार्बन परमाणु का होना आवश्यक है। अत: कार्बन के एक परमाणु वाला कोई भी अल्काइन संभव नहीं है।

(2) यदि n = 2

∴ C_nH_2n–2

= C₂ H _{2 x 2–2} = C₂H₂

इस असंतृप्त हाईड्रोकार्बन को इथाइन (ETHYNE) कहते हैं।

[Ethane – ane + yne = Ethyne]

इथाइन (ETHYNE) का सामान्य नाम एसेटीलीन (ACETYLENE) है।

(3) यदि n = 3

∴ C_nH_2n–2

= C₃ H _{2 x 3–2} = C₂H₄

इस असंतृप्त हाईड्रोकार्बन को प्रोपाइन (PROPYNE) कहते हैं।

[Propane – ane + yne = Propyne]

(4) यदि n = 4

∴ C_nH_2n–2

= C₄ H _{2 x 4–2} = C₄H₆

इस असंतृप्त हाईड्रोकार्बन को ब्युटाईन (BUTYNE) कहते हैं।

[Butane – ane + yne = Butyne]

सीधी श्रृंखला, शाखा वाली श्रृंखला तथा वलय आकार वाले हाईड्रोकार्बन (Hydrocarbons with Chain, Branches and Rings)

कार्बन के परमाणु विभिन्न क्रम में व्यवस्थित होकर यौगिक का निर्माण करते हैं; यथा: सीधी श्रृंखला, शाखा वाली श्रृंखला तथा वलय आकार की श्रृंखलाओं में व्यवस्थित होकर।

संरचनात्मक समावयन (Structural Isomers)

वैसे हाईड्रोकार्बन निनके आण्विक सूत्र समान परंतु संरचनात्मक सूत्र अलग होते हैं को संरचनात्मक समावयन (Structural Isomers) कहते हैं।

उदाहरण:

ब्युटेन (Butane):

ब्युटेन (Butane) का आण्विक सूत्र = C₄H₆

कार्बन के चार परमाणु निम्नलिखित दो तरीकों में व्यवस्थिथ होकर यौगिक का निर्माण करते हैं।

इस हाइड्रोकार्बन का नाम ब्युटेन या नार्मल ब्युटेन या एनo ब्युटेन (Butane or normal butane or n–butane) है।

कार्बन के इस तरह से श्रृंखला में व्यवस्थित होने के कारण इस हाइड्रोकार्बन का नाम आइसो ब्युटेन (Isobutane) है।

चूँक इन दो हाइड्रोकार्बन n–butane तथा isobutene का संरचना सूत्र अलग अलग हैं परंतु आंविक सूत्र समान है अत: ये संरचनात्मक समावयन (Structural Isomers) कहलाते हैं।

पेंटेन (Pentane):

पेंटेन (Pentane) का आण्विक सूत्र = C₅H₁₂

पेंटेन (Pentane) में वर्तमान कार्बन के परमाणु निम्नांकित तीन तरह से व्यवस्थित होकर संरचनात्मक समावयन (Structural Isomers) बनाते हैं।

पेंटेन (Pentane) में कार्बन के परमाणुओं की सीधी श्रृंखला

इस हाइड्रोकार्बन में कार्बन के पाँच परमाणुओं का सीधी श्रृंखला में व्यवस्थित होने के कारण इसका नाम नार्मल पेंटेन या एनo पेंटेन (n–pentane) है।

इस हाइड्रोकार्बन में भी कार्बन के पाँच परमाणु हैं, परंतु इसमें कार्बन का एक परमाणु शाखा के रूप में व्यवस्थित हैं।

अत: कार्बन के पाँच परमाणु वाले इस हाइड्रोकार्बन का नाम आइसो पेंटेन (Isopentane) है।

इस हाइड्रोकार्बन में भी कार्बन के पाँच परमाणु हैं, परंतु इसमें कार्बन के दो परमाणु शाखा के रूप में व्यवस्थित हैं। अत: कार्बन के पाँच परमाणु वाले इस हाइड्रोकार्बन का नाम नियो पेंटेन (neo–pentane) है।

यहाँ एनo पेंटेन (n–pentane), आइसो पेंटेन (Isopentane) तथा नियो–पेंटेन (neo–pentane) के संरचना सूत्र अलग अलग हैं परंतु आण्विक सूत्र समान हैं, अत: ये संरचनात्मक समावयन (Structural Isomers) हैं।

वलय आकार वाले हाइड्रोकार्बन [Cyclic Hydrocarbon (Hydrocarbon having ring structures)]

जब हाइड्रोकार्बन में उपस्थित कार्बन के परमाणु वलय के आकार में व्यवस्थित होते हैं, तो उन्हें साइक्लिक हाइड्रोकार्बन कहते हैं।

उदाहरण:

साइक्लोपेंटेन (Cyclopentane): साइक्लोपेंटेन (Cyclopentane) का आण्विक सूत्र: C₅H₁₀

साइक्लोपेंटेन (Cyclopentane) का संरचना सूत्र (Structural formula of cyclopentane):

साइक्लोहेक्सेन (Cyclohexane): साइक्लोहेक्सेन (Cyclohexane) का आण्विक सूत्र: C₆H₁₂

साइक्लोहेक्सेन (Cyclohexane) का संरचना सूत्र (Structural formula of cyclohexane):

बेंजीन (Benzene):

बेंजीन (Benzene) का आण्विक सूत्र: C₆H₆

बेंजीन (Benzene) का संरचना सूत्र (Structural formula of benzene):

बेंजीन (Benzene) का संरचना सूत्र उपरोक्त दो तरीकों से लिखा जा सकता है।