Chapter-4. कार्बन और इसके यौगिक Science class 10 in hindi Medium CBSE Notes

अध्याय 4. कार्बन और उसके यौगिक

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3. संयोजन अभिक्रिया (Addition Reaction): असंतृप्त यौगिकों को संतृप्त यौगिक बनाने के लिए परमाणु या परमाणुओं का समूह को असंतृप्त यौगिकों  में जोड़ा जाता है | इसे संयोजन अभिक्रिया कहते हैं | 

"वह अभिक्रिया जिसमें पदार्थ जुड़ता है संयोजन अभिक्रिया कहलाता है |"

इस अभिक्रिया का उपयोग समान्यत: निकेल उत्प्रेरक के उपयोग से वनस्पति तेलों के वनस्पतिकरण (hydrogenation) में किया जाता है | 

उत्प्रेरक (Catalysts): उत्प्रेरक वे पदार्थ होते है जो बीना अभिक्रिया को प्रभावित किये अभिक्रिया दर को बढ़ा देते हैं | 

असंतृप्त हाइड्रोकार्बन निकेल या पैल्लेडियम नामक उत्प्रेरकों की उपस्थिति में हाइड्रोजन जोड़ता है और संतृप्त हाइड्रोकार्बन देता है |

उदाहरण के लिए : 

वनस्पतिकरण अभिक्रिया (Hydrogenation Reaction):

असंतृप्त हाइड्रोकार्बन निकेल या पैल्लेडियम नामक उत्प्रेरकों की उपस्थिति में हाइड्रोजन जोड़ता है और संतृप्त हाइड्रोकार्बन देता है |ऐसी अभिक्रिया को वनस्पतिकरण अभिक्रिया कहते है | उद्योगों में इस अभिक्रिया का उपयोग वनस्पति तेलों का वनस्पतिकरण (वनस्पति घी) करने के लिए किया जाता है | 

वनस्पति तेलों में समान्यत: असंतृप्त कार्बन की लंबी श्रृंखला होती हैं जबकि जंतु वसा (animal fats) में संतृप्त कार्बन श्रृंखला होती है | 

इस अभिक्रिया में असंतृप्त हाइड्रोकार्बन निकेल उत्प्रेरक की उपस्थिति में स्वयं में हाइड्रोजन जोड़कर संतृप्त हाइड्रोकार्बन देता है | 

कौन-सा अच्छा है, और क्यों ? 

असंतृप्त हाइड्रोकार्बन (वसा अम्ल / वनस्पति तेल) स्वास्थ्य वर्धक होते हैं | जंतुओं से प्राप्त वसा जैसे देशी घी आदि समान्यत: संतृप्त वसा अम्ल से बने होते है जो स्वास्थ्य के लिए हानिकारक होते हैं | असंतृप्त वसा अम्ल वाले तेलों को ही भोजन पकाने के लिए इस्तेमाल करना चाहिए क्योंकि ये स्वास्थ्य के लिए हानिकारण नहीं होते अपितु ये लाभदायक होते है | 

4. प्रतिस्थापन अभिक्रिया (Substitution Reaction): संतृप्त यौगिकों में उपस्थित परमाणु या परमाणुओं के समूह को  जब कोई परमाणु या समूह उसे प्रतिस्थापित करता है तो उसे प्रतिस्थापन अभिक्रिया कहते है | 

क्लोरीन एक विषमपरमाणु है जो कार्बन यौगिकों से हाइड्रोजन को प्रतिस्थापित करता है | प्रतिस्थापन अभिक्रिया का उदाहरण (Example of substitution reaction): 

जब सूर्य के प्रकाश की उपस्थिति में हाइड्रोकार्बन में क्लोरीन डाला जाता है तो यह एक एक करके हाइड्रोजन परमाणुओं को हटाता जाता है | यह बहुत ही तीव्र अभिक्रिया होता है | क्लोरीन हैलोजन प्रकार्यात्मक समूह का विषमपरमाणु है |

उदाहरण: जब क्लोरीन (Cl₂) को मीथेन (CH₄), से अभिक्रिया करता है तो यह क्लोरो-मीथेन और हाइड्रोक्लोरिक अम्ल देता है | इस अभिक्रिया में हाइड्रोजन का प्रतिस्थापन क्लोरीन के द्वारा होता है | 

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl (सूर्य-प्रकाश की उपस्थिति में)

कार्बन यौगिकों का रासायनिक गुणधर्म (Chemical properties of carbon compounds):

कार्बन यौगिकों का रासायनिक गुणधर्म निम्नलिखित हैं :

(i) अपने सभी अपररूपों में कार्बन, आॅक्सीजन में दहन करके ऊष्मा एवं प्रकाश के साथ
कार्बन डाइआॅक्साइड देता है।

(ii) दहन पर अधिकांश कार्बन यौगिक भी प्रचुर मात्रा में ऊष्मा एवं प्रकाश को मुक्त करते हैं।

(iii) दहन करने पर कार्बन यौगिकों को सरलता से आॅक्सीकृत किया जा सकता है।

(iv) पैलेडियम अथवा निकेल जैसे उत्प्रेरकों की उपस्थिति में असंतृप्त हाइड्रोकार्बन हाइड्रोजन जोड़कर संतृप्त हाइड्रोकार्बन देते हैं।

(v) संतृप्त हाइड्रोकार्बन अत्यधिक अनभिक्रित होते हैं तथा अधिकांश अभिकर्मकों की
उपस्थिति में अक्रिय होते हैं।

दहन करने पर संतृप्त और असंतृप्त हाइड्रोकार्बन के गुण : 

• संतृप्त हाइड्रोकार्बन से सामान्यतः स्वच्छ ज्वाला निकलेगी जबकि असंतृप्त कार्बन यौगिकों से अत्यधिक काले धुएँ वाली पीली ज्वाला निकलेगी।

संतृप्त हाइड्रोकार्बन द्वारा कजली वाला ज्वाला का देना : 

वायु की आपूर्ति को सीमित कर देने से हाइड्रोकार्बन का पूर्ण दहन नहीं हो पाता है और इस अपूर्ण दहन होने पर संतृप्त हाइड्रोकार्बनों से भी कज्जली ज्वाला निकलती है। घरों में उपयोग में लाई जाने वाली गैस /केरोसीन के स्टोव में वायु के लिए छिद्र होते हैं जिनसे पर्याप्त मात्रा में आॅक्सीजन-समृद्ध मिश्रण जलकर स्वच्छ नीली ज्वाला देता है।

बर्तनों के तली काली पड़ जाती है इसका अर्थ है कि :

(i) वायु छिद्र बंद हैं |

(ii) ऑक्सीजन कि पूर्ति ठीक ढंग से नहीं मिल रही है |

(iii) आपका ईंधन बर्बाद हो रहा है | 

कोयले और पेट्रोलियम को जलाने से नुकसान :

(i) इनके दहन के फलस्वरूप सल्फर तथा नाइट्रोजन के आॅक्साइड का निर्माण होता है जो पर्यावरण में प्रमुख प्रदूषक हैं।

(ii) कोयले और पेट्रोलियम के अपूर्ण दहन से कजली वाली ज्वाला निकलती है |

(iii) कार्बन और पेट्रोलियम के अपूर्ण दहन से कार्बन मोनोऑक्साइड नाम का एक खतरनाक प्रदूषक निकलता है | 

कोयले और पेट्रोलियम का अपूर्ण दहन: 

(i) कोयले और पेट्रोलियम के अपूर्ण दहन से कजली वाली ज्वाला निकलती है |

(ii) कार्बन और पेट्रोलियम के अपूर्ण दहन से कार्बन मोनोऑक्साइड नाम का एक खतरनाक प्रदूषक निकलता है | 

कुछ इधनों का बीना ज्वाला के साथ जलने का कारण:  

अँगीठी में जलने वाला कोयला या तारकोल कभी-कभी लाल रंग के समान उज्ज्वल होता है तथा बिना ज्वाला के ऊष्मा देता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि केवल गैसीय पदार्थों के जलने पर ही ज्वाला उत्पन्न होती है। लकड़ी या तारकोल जलाने पर उपस्थित वाष्पशील पदार्थ वाष्पीकृत हो जाते हैं तथा आरंभ में ज्वाला के साथ जलते हैं।

कुछ पदार्थो का दीप्त जवाला के साथ जलना: 

गैसीय पदार्थों के परमाणुओं को ताप देने पर एक दीप्त ज्वाला दिखाई देती है तथा उज्ज्वल होना आरंभ करती है। प्रत्येक तत्व के द्वारा उत्पन्न रंग उस तत्व का अभिलाक्षणिक गुण होता है।

कोयले एवं पेट्रोलियम का निर्माण (Formation of coal and petroleum):

कोयले तथा पेट्रोलियम का निर्माण जैवमात्रा से हुआ है जो विभिन्न जैविकीय तथा भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं पर निर्भर करते हैं। कोयला लाखों वर्ष पुराने वृक्षों, फर्न तथा अन्य पौधे का अवशेष है। संभवतः भूकंप अथवा ज्वालामुखी फटने के कारण ये धरती में चट्टानों की परतों के नीचे दब गए थे तथा धीरे-धीरे क्षय होकर ये कोयला बन गए। तेल तथा गैस लाखों वर्ष पुराने छोटे समुद्री पौधों तथा जीवों के अवशेष हैं। उनके मृत होने पर उनके शरीर समुद्र-तल में डूब गए तथा गाद से ढक गए। उन मृत अवशेषों पर बैक्टीरिया के आक्रमण से प्रबल दाब के कारण तेल तथा गैस का निर्माण हुआ।

अल्कोहल (Alcohol): 

एथेनॉल (CH₃CH₂OH): 

समान्यत: एथेनॉल  को अल्कोहल कहा जाता है |  

एथेनॉल का भौतिक गुणधर्म:  

(i) एथेनॉल कमरे के तापमान पर द्रव्य अवस्था में पाया जाता है | 

(ii) यह एक अच्छा विलायक है | 

(iii) एथेनॉल पानी से सभी अनुपातों में घुलनशील है | 

(iv) इसकी दहनशीलता काफी उच्च है |  

एथेनॉल का रासायनिक गुणधर्म:  

(i) दहन (Combustion): एथेनॉल ऑक्सीजन के साथ जलकर कार्बन डाइऑक्साइड और जल प्रदान करता है | 

(ii) निर्जलीकरण (Dehydration): सान्द्र सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ गर्म करने पर यह इसका निर्जलीकरण हो जाता है | इसमें से जल के अणु बाहर निकल जाते हैं क्योंकि सान्द्र सल्फ्यूरिक अम्ल एक प्रबल निर्जलिकारक पदार्थ है |  

(iii) ऑक्सीकरण (Oxidation): क्षारीय पोटैशियम परमैगनेट या अम्लिकृत पोटैशियम डाईक्रोमेट जैसे ओक्सिकरकों के उपयोग से कार्बोनिक यौगिकों का ऑक्सीकरण किया जा सकता है |  क्योंकि ये पदार्थ कार्बन यौगिकों में ऑक्सीजन जोड़ते हैं | 

(iv) एस्ट्रीकरण (Estrification): एथेनॉल की कार्बोक्सिलिक अम्ल के साथ अभिक्रिया से एस्टर का निर्माण होता है |  

एथेनॉल का उपयोग (Uses of Ethanol): 

(i) यह सभी एल्कोहाली पेय पदार्थों का महत्वपूर्ण अवयव होता है | 

(ii) उद्योगों में इसका उपयोग एक अच्छे विलायक के रूप में भी होता है | 

(iii) इसका उपयोग टिंचर आयोडीन, कप़ सीरप, टाॅनिक आदि जैसी औषधियों में होता है।

(iv) औद्योगिक मिथाइलेटेड स्प्रिट बनाने के लिए | .

(v) इसकों जलाने पर कार्बन डाइऑक्साइड और जल देता है इसलिए इसका उपयोग एक ईंधन के रूप में हो सकता है |  

एथेनॉल/एल्कोहल पीने के हानिकारक प्रभाव : 

(i) इथेनॉल की छोटी मात्रा में उपभोग से मादकता/नशा आ जाता है।

(ii) एथेनॉल के अल्पकालिक उपयोग से उल्टी और सिरदर्द, लड़खाती जुबान, उनींदापन  आदि का कारण बनता है

(iii) एथेनॉल की लंबी अवधि उपयोग से अल्कोहल विषाक्त, यकृत रोग, तंत्रिका क्षति और मस्तिष्क के स्थायी क्षति के रूप में कई स्वास्थ्य समस्याओं से पिने वाला व्यक्ति ग्रसित हो जाता है

(iv) यह चयापचय की प्रक्रिया को धीमा करता है और केंद्रीय तंत्रिका तंत्र कमजोर हो जाता है। यह सामान्य संकोच को कम करने, समन्वय की कमी, मानसिक भ्रम, उनींदापन तथा भावशुन्यता लाता है | 

विकृत एल्कोहल: औद्योगिक उपयोग के लिए तैयार एथनाॅल का दुरुपयोग रोकने के लिए इसमें मेथेनाॅल जैसा शहरीला पदार्थ मिला दिया जाता है जिससे यह पीने योग्य न रह जाए। ऐल्कोहाॅल की पहचान करने के लिए इसमें रंजक मिलाकर इसका रंग नीला बना दिया जाता है। इसे विकृत ऐल्कोहाॅल कहा जाता है।

एथेनॉल की अभिक्रिया: 

(i) सोडियम के साथ अभिक्रिया (Reaction with Sodium):  एल्कोहल सोडियम के साथ अभिक्रिया करने पर हाइड्रोजन गैस निकलता है और एक अन्य पदार्थ सोडियम एथोऑक्साइड का निर्माण करता है | 

इस अभिक्रिया का समीकरण इस प्रकार है :  

2Na + 2CH₃CH₂OH → 2CH₃CH₂O–Na⁺ + H₂

                                           (सोडियम एथोऑक्साइड) 

(ii) असंतृप्त हाइड्रोकार्बन प्राप्त करने के लिए अभिक्रिया : 443k तापमान पर एथनाॅल को
अधिक्य सांद्र सल्फ्ऱ यूरिक अम्ल के साथ गर्म करने पर एथनाॅल का निर्जलीकरण
होकर एथीन बनता है।

एथेनोइक अम्ल (CH₃COOH): 

एथेनाॅइक अम्ल को सामान्यतः ऐसीटिक अम्ल कहा जाता है तथा यह कार्बोक्सिलिक अम्ल समूह से संबंधित है।

इस समूह को कार्बोक्सिलिक अम्ल समूह कहते है |  

• एसिटिक अम्ल के 3-5% विलयन को सिरका कहा जाता है और इसका आचार में परिरक्षक के रूप में इस्तेमाल किया जाता है | 
• शुद्ध एथनाॅइक अम्ल का गलनांक 290 k होता है और इसलिए ठंडी जलवायु में शीत के दिनों में यह जम जाता है। इस कारण इसे ग्लैशल ऐसीटिक अम्ल कहते हैं।

एथेनोइक अम्ल का गुण: 

(i) इसकी प्रकृति अम्लीय होती है |  

(ii) एथेनोइक अम्ल एक गंधहीन पदार्थ है | 

(iii) एथनाॅइक अम्ल का गलनांक 290 k होता है | 

एसेटिक अम्ल / एथेनोइक अम्ल का उपयोग:

एथेनोइक अम्ल का उपयोग निम्नलिखित है : 

(i) आचारों के परिरक्षण के लिए इसका उपयोग सिरका के रूप में किया जाता है | 

(ii) इसका उपयोग लेबोरेटरी अभिकर्मक के रूप में किया जाता है | 

(iii) सफ़ेद शीशे के निर्माण में इसका उपयोग होता है | 

(iv) रेयोन रेशों के निर्माण में इसका उपयोग होता है |    

(v) एसिटिक अम्ल रबड के निर्माण में एक स्कंदन (ज़माने वाला) के रूप में प्रयोग किया जाता है।

(vi) इसका उपयोग एक विलायक के रूप में भी होता है | 

एथेनोइक अम्ल की अभिक्रिया (Reactions of ethanoic acid):

(i) एस्ट्रीकरण अभिक्रिया (Esterification reaction): एस्टर मुख्य रूप से अम्ल एवं ऐल्कोहाॅल की अभिक्रिया से निर्मित होते हैं। एथेनाॅइक अम्ल किसी अम्ल उत्प्रेरक की उपस्थिति में परिशुद्ध एथनाॅल से अभिक्रिया करके एस्टर बनाते हैंः

इसका अभिक्रिया इस प्रकार होता है : 

एस्टर (Ester): एथेनॉल एवं एथेनोइक अम्ल के आपसी अभिक्रिया से बनने वाले यौगिक को एस्टर कहते है | इसका अणु सूत्र CH₃COOCH₂CH₃ है | 

एस्टर का उपयोग (Uses of Esters): 

एस्टर एक मीठी गंध वाला पदार्थ है इसका उपयोग निम्नलिखित है :

(i) इसका उपयोग इत्र बनाने एवं स्वाद उत्पन्न करने वाले कारक के रूप में किया जाता है।

(ii) इसका उपयोग साबुन एवं डिटर्जेंट बनाने में किया जाता है | 

(iii) कुछ एस्टरों का उपयोग बहुलक बनाने में किया जाता है जिसे पॉलिएस्टर कहते हैं |  

एस्ट्रीकरण अभिक्रिया (Esterification reaction): वह अभिक्रिया जिससे एस्टर का निर्माण होता है एस्ट्रीकरण कहलाता है | 

साबुनीकरण (Saponification): अम्ल या क्षारक की उपस्थिति में एस्टर से पुन: एथेनॉल एवं एथेनोइक अम्ल बनने की प्रक्रिया को साबुनीकरण कहते है |   

क्योंकि एस्टर का उपयोग साबुन बनाने के लिए किया जाता है |  

साबुनीकरण अभिक्रिया का समीकरण : 

(ii) क्षारक के साथ अभिक्रिया (Reaction with a base): खनिज अम्ल की भाँति एथेनाॅइक अम्ल सोडियम हाइड्रोक्साॅइड जैसे क्षारक से अभिक्रिया करके लवण (सोडियम एथेनोएट या
सोडियम ऐसीटेट) तथा जल बनाता है।

NaOH + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O

(iii) कार्बोनेट एवं हाइड्रोजनकार्बोनेट के साथ अभिक्रिया: एथेनाॅइक अम्ल कार्बोनेट एवं
हाइड्रोजनकार्बोनेट के साथ अभिक्रिया करके लवण, कार्बन डाइआॅक्साइड एवं जल
बनाता है। इस अभिक्रिया में उत्पन्न लवण को सोडियम ऐसीटेट कहते हैं।

2CH₃COOH + Na₂CO₃ → 2CH₃COONa + H₂O + CO₂
CH₃COOH + NaHCO₃ → CH₃COONa + H₂O + CO₂