रासायनिक आबंधन (Chemical Bonding)

(क) कार्बन आयनिक बंध क्यों नहीं बनाता?

कार्बन का परमाणु क्रमांक 6 है (K=2, L=4)। उत्कृष्ट गैस (निऑन 2,8 अथवा हीलियम 2) जैसा स्थायी विन्यास प्राप्त करने के लिए कार्बन के समक्ष दो विकल्प होते हैं, किंतु दोनों ही ऊर्जा की दृष्टि से असंभव हैं:

1. चार इलेक्ट्रॉन ग्रहण करके $C^{4-}$ ऋणायन बनाना: 6 प्रोटॉन वाले कार्बन के छोटे नाभिक के लिए 10 इलेक्ट्रॉनों (6 मूल + 4 अतिरिक्त) को संभाल पाना अत्यधिक कठिन और अस्थिर होता है।
2. चार इलेक्ट्रॉन त्यागकर $C^{4+}$ धनायन बनाना: 6 प्रोटॉन के आकर्षण बल के विरुद्ध चार इलेक्ट्रॉनों को एक-एक करके बाहर निकालने के लिए अत्यधिक विशाल मात्रा में ऊर्जा (Ionisation Energy) की आवश्यकता होती है, जो संभव नहीं है।

अतः कार्बन इस समस्या का समाधान इलेक्ट्रॉनों की साझेदारी (Sharing of Electrons) करके निकालता है, जिससे सहसंयोजी आबंध (Covalent Bond) बनते हैं।

(ख) सहसंयोजी अणुओं की इलेक्ट्रॉन बिंदु संरचनाएँ (Electron Dot Structures)

• हाइड्रोजन अणु ($H_2$ - एकल सहसंयोजी आबंध): दो हाइड्रोजन परमाणु एक-एक इलेक्ट्रॉन की साझेदारी करके हीलियम जैसा द्विक विन्यास प्राप्त करते हैं: $H:H$ या $H-H$।
• ऑक्सीजन अणु ($O_2$ - द्वि-सहसंयोजी आबंध): दो ऑक्सीजन परमाणु (संयोजकता 6) दो-दो इलेक्ट्रॉनों की साझेदारी करके अष्टक पूर्ण करते हैं: $O::O$ या $O=O$।
• नाइट्रोजन अणु ($N_2$ - त्रि-सहसंयोजी आबंध): दो नाइट्रोजन परमाणु (संयोजकता 5) तीन-तीन इलेक्ट्रॉनों की परस्पर साझेदारी करते हैं: $N:::N$ या $N \equiv N$।
• मेथेन अणु ($CH_4$): कार्बन का एक परमाणु अपने 4 संयोजी इलेक्ट्रॉनों की साझेदारी चार अलग-अलग हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ करता है।

(ग) कार्बन के अपररूप (Allotropes of Carbon)

(के) तापमान बनाम असंतृप्त सिलिकॉनकार्बन

केवल कार्बन और साधारण से बने गोदामों को हाइड्रोकार्बन कहते हैं:

1. संतृप्त नाइट्रोजनकार्बन (अल्केन - अल्केन्स): कार्बन परमाणु के मध्य में केवल एकल आबंध ($C-C$) होता है।
   • सामान्य सूत्र: $C_nH_{2n+2}$
   • उदाहरण: मेथेन ($CH_4$), एथेन ($C_2H_6$), प्रोपेन ($C_3H_8$)
   • ये काम क्रियाएं शील होती हैं और गहरी नींद के साथ जलते हैं।
2. असंतृप्त सिलिकॉनकार्बन:
   • ऐल्कीन (अल्कीन्स): कार्बन परमाणु के मध्य कम से कम एक द्वि-आबंध ($C=C$) होता है। सामान्य सूत्र: $C_nH_{2n}$ (उदा. एथीन $C_2H_4$, प्रोपिन $C_3H_6$).
   • ऐल्काइन (अल्काइन्स): कार्बन परमाणुओं के मध्य कम से कम एक त्रि-आबंध ($C \equiv C$) होता है। सामान्य सूत्र: $C_nH_{2n-2}$ (उदा. एथिन $C_2H_2$ / एसिटिलीन, प्रोपेन $C_3H_4$).
   • ये अधिक क्रियाएं शील होती हैं और स्मारक वाली आतिशबाजी के साथ जलते हैं।

(ख) प्रकार्यात्मक समूह (कार्यात्मक समूह)

(जी) समजातीय श्रेणी (समजात श्रृंखला)

समान प्रकार्यात्मक समूह वाले आवासीय डिवीजनों की वह श्रेणी, जो खंडों के बीच के बीच और रासायनिक उत्तर की तरह होती है, उसे सम श्रेणी श्रेणी कहा जाता है।

सम जातीय श्रेणी के चार लक्षण प्रमुख:

• किन्हीं दो क्रमागत सदस्यों के संबंध में $-CH_2-$ इकाई का अंतर होता है (जैसे $CH_4$ और $C_2H_6$ में अंतर $-CH_2-$ है).
• किन्हीं दो क्रमागत गुट के संबद्ध द्रव्यमान में 14 u का अंतरहोता है ($C=12, H=1 \times 2 = 2 \to 14$ u).
• श्रेणी के सभी गुटों के रासायनिक गुणधर्म समान होते हैं क्योंकि उनका प्रकार्यात्मक समूह एक ही होता है।
• आण्विक द्रव्यमान वृद्धि के साथ सदस्यों के भौतिक गुणधर्मों (जैसे गलनंक, क्वथनांक, घनत्व) में ज्वालामुखी परिवर्तन (ग्रेडेशन) देखा जाता है।

1. दहन (दहन)

कार्बन एवं उसके रसायन वायु की उपस्थिति में जलकर उष्मा, प्रकाश एवं कार्बन डाइऑक्साइड दिए गए हैं:

2. ऑक्सीकरण (ऑक्सीकरण)

क्षारीय पोटैशियम परमैंगनेट ($KMnO_4$) या अम्लीकृत पोटैशियम डाइक्रोमेट ($K_2Cr_2O_7$) शक्तिशाली उपाय हैं, जो एथेनॉल को गर्म करने पर सीधे एथेनोइक एसिड में आयोडीनकृत कर देते हैं:

3. योगक्रिया या योगक्रिया अभिक्रिया

निकल ($Ni$) या पैलेडियम ($Pd$) डाउनलोड की उपस्थिति में असंतृप्त सिलिकॉन कार्बन में इंसिग्निटिक शामिल होकर संतृप्त सिलिकॉन कार्बन का निर्माण होता है।

औद्योगिक सिद्धांत (वनस्पति घी का निर्माण): वनस्पति तेल (असंतृप्त वसा, जो स्वास्थ्य लाभ होता है) में निकल डाउनलोड की उपस्थिति में प्राकृतिक गैस प्रवाहित करके वनस्पति घी (डालडा - वनस्पति वसा) का निर्माण किया जाता है:

$$\text{वनस्पति तेल (असंतृप्त)} + H_2 \xrightarrow{Ni, 473\text{ K}} \text{वनस्पति घी (संतृप्त)}$$

4. प्रतिस्थापन अभिक्रिया (प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया)

सूर्य के तीव्र प्रकाश (सूर्य के प्रकाश) की उपस्थिति में मेटेनेंस में नाइट्रोजन गैस मिलाने पर परमाणु परमाणु एक-एक करके परमाणु परमाणुओं को प्रतिस्थापित कर देते हैं:

(के) एथेनॉल ($C_2H_5OH$) बनाम एथेनोइक अम्ल ($CH_3COOH$)

• एथेनॉल: कमरे के ताप पर द्रव्य, मिष्ठान गंध, टिंचर मीठा, कफ सिरप और टॉनिक में सहयोगी। ऑक्सीजन धातु से क्रिया करने पर $H_2$ गैस मिलती है ($2C_2H_5OH + 2Na \to 2C_2H_5ONa + H_2↑$)। सान्द्र $H_2SO_4$ के साथ 443 K पर हॉट करने पर निर्जलीकृत अभिनय ($C_2H_5OH \to CH_2=CH_2 + H_2O$).
• एथेनोइक एसिड (एसिटिक एसिड): इसके 5-8% जलीय विलयन को सिरका (सिरका) कहते हैं (आचार परिक्षण में सहायक)। इसका ग्लानैंक 290 K (17°C) होता है, मूल रूप से समुद्र में यह बर्फ की तरह जम जाता है, इसलिए इसे ग्लेसल एसिटिक एसिड भी कहते हैं।

(ख) साबुन की मिसेल (मिसेल) संरचना एवं शोधन क्रियाविधि

साबुन के अणु लंबे शृंखला में कार्बोहाइड्रेट्सिलिक अम्लों के ग्लूकोज़ या पोटेशियम लवण पाए जाते हैं (जैसे कि ग्लूकोज स्टीयरेट $C_{17}H_{35}COONa$)। साबुन के मिश्रण के दो प्रकार होते हैं:

1. जलरागी सिरा (हाइड्रोफिलिक हेड): आयनिक सिरा ($-COO^-Na^+$), जो ध्रुवीय होता है और जल में द्रव्य होता है।
2. जलविरा सिरा (हाइड्रोफोबिक टेल): लंबी हाइड्रोफोबिक टेल, जो अध्रुवीय होती है और जल से दूर भागती है तेल एवं मेल में साशा होती है।

मिसेल का निर्माण (मिसेल का गठन):
जब साबुन जल में घुल जाता है, तो इसके अवशेष एक संरचनात्मक संरचना में निहित हो जाते हैं, जिनमें जलविरागी सिलिकॉन कार्बन टेलें केंद्र में मेल की बौछार की ओर अंदर धंस जाती हैं, जबकि आयनिक जलरागी भंडार जल के बाहर स्थित होते हैं। इस साइंटिस्ट पुंज को मिसेल कहते हैं।

जब कपड़ों को रंगा जाता है या वॉशिंग मशीन में घुमाया जाता है, तो मिसल मेल की तेलिया को अपने केंद्र में कपड़े की सतह से खींचकर अलग कर दिया जाता है और जल के साथ मेल को बाहर निकाला जाता है।