पिछली इकाई में आपने सीखा है कि कार्बन नामक तत्व में एक अनोखा गुण होता है जिसे श्रृंखलन (catenation) कहा जाता है, जिसके कारण यह अन्य कार्बन परमाणुओं के साथ सहसंयोजी बंध बनाता है। यह अन्य तत्वों जैसे हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, सल्फर, फॉस्फोरस और हैलोजन के परमाणुओं के साथ भी सहसंयोजी बंध बनाता है। परिणामस्वरूप बनने वाले यौगिकों का अध्ययन रसायन विज्ञान की एक अलग शाखा जिसे कार्बनिक रसायन (organic chemistry) कहा जाता है, के अंतर्गत किया जाता है। इस इकाई में कार्बनिक यौगिकों के निर्माण और गुणों को समझने के लिए आवश्यक कुछ मूलभूत सिद्धांतों और विश्लेषण तकनीकों को शामिल किया गया है।

12.1 सामान्य परिचय

कार्बनिक यौगिक पृथ्वी पर जीवन को बनाए रखने के लिए अत्यंत आवश्यक हैं और इनमें जटिल अणु शामिल होते हैं जैसे जेनेटिक सूचना वाहक डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (DNA) और प्रोटीन जो हमारे रक्त, मांसपेशियों और त्वचा के आवश्यक यौगिकों का निर्माण करते हैं। कार्बनिक यौगिक कपड़े, ईंधन, पॉलिमर, रंग और दवाओं जैसी सामग्रियों में पाए जाते हैं। ये इन यौगिकों के कुछ महत्वपूर्ण अनुप्रयोग क्षेत्र हैं।

कार्बनिक रसायन का विज्ञान लगभग दो सौ वर्ष पुराना है। लगभग वर्ष 1780 के आसपास, रसायनज्ञों ने पौधों और जानवरों से प्राप्त कार्बनिक यौगिकों और खनिज स्रोतों से तैयार अकार्बनिक यौगिकों के बीच अंतर करना शुरू किया। बर्ज़ीलियस, एक स्वीडिश रसायनज्ञ ने प्रस्तावित किया कि कार्बनिक यौगिकों के निर्माण के लिए एक ‘जीवनीय शक्ति’ (vital force) उत्तरदायी होती है। हालांकि, यह धारणा 1828 में खारिज कर दी गई जब एफ. वोहलर ने एक अकार्बनिक यौगिक, अमोनियम सायनेट से एक कार्बनिक यौगिक, यूरिया का संश्लेषण किया।

$$\begin{array}{ll}\mathrm{NH}_4 \mathrm{CNO} \xrightarrow{\text { Heat }} & \mathrm{NH}_2 \mathrm{CONH}_2 \\ \text { अमोनियम सायनेट } & \text { यूरिया }\end{array}$$

कोल्बे (1845) द्वारा एसिटिक एसिड की और बेथेलॉट (1856) द्वारा मीथेन की अग्रणी संश्लेषण ने निश्चित रूप से दिखाया कि कार्बनिक यौगिकों को प्रयोगशाला में अकार्बनिक स्रोतों से संश्लेषित किया जा सकता है।

सहसंयोजी बंधन की इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत के विकास ने कार्बनिक रसायन को इसके आधुनिक रूप में प्रवेश कराया।

12.2 कार्बन की चतुर्संयोजकता: कार्बनिक यौगिकों के आकार

12.2.1 कार्बन यौगिकों के आकार

आण्विक संरचना की मूलभूत अवधारणाओं का ज्ञान कार्बनिक यौगिकों के गुणों को समझने और भविष्यवाणी करने में मदद करता है। आपने पहले से ही यूनिट 4 में संयोजकता और आण्विक संरचना के सिद्धांत सीख लिए हैं। साथ ही, आप पहले से ही जानते हैं कि कार्बन की चतुर्संयोजकता और इसके द्वारा सहसंयोजी बंधों का निर्माण इसकी इलेक्ट्रॉनिक विन्यास और s तथा p कक्षकों के संकरण के संदर्भ में समझाया जाता है। यह याद दिलाना उपयुक्त होगा कि मीथेन (\left(\mathrm{CH}_{4}\right)), एथीन (\left(\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_4\right)), एथाइन (\left(\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_2\right)) जैसे अणुओं के निर्माण और आकारों की व्याख्या संबंधित अणुओं में कार्बन परमाणुओं द्वारा (s p^{3}, s p^{2}) और (s p) संकर कक्षकों के उपयोग के संदर्भ में की जाती है।

संकरण यौगिकों में बंध लंबाई और बंध एन्थैल्पी (ताकत) को प्रभावित करता है। $s p$ संकर कक्षक में अधिक $s$ चरित्र होता है और इसलिए यह अपने नाभिक के अधिक निकट होता है और $s p^{3}$ संकर कक्षक की तुलना में छोटे और मजबूत बंध बनाता है। $s p^{2}$ संकर कक्षक $s p$ और $s p^{3}$ के बीच $s$ चरित्र में मध्यवर्ती होता है और, इसलिए यह जो बंध बनाता है, उनकी लंबाई और एन्थैल्पी भी उनके बीच मध्यवर्ती होती है। संकरण में परिवर्तन कार्बन की विद्युतऋणता को प्रभावित करता है। संकर कक्षकों का $s$ चरित्र जितना अधिक होता है, विद्युतऋणता भी उतनी ही अधिक होती है। इस प्रकार, एक कार्बन परमाणु जिसमें $50 \% s$ चरित्र वाला $s p$ संकर कक्षक होता है, वह $s p^{2}$ या $s p^{3}$ संकरित कक्षकों वाले कार्बन की तुलना में अधिक विद्युतऋण होता है। यह सापेक्ष विद्युतऋणता संबंधित अणुओं के कई भौतिक और रासायनिक गुणों में परिलक्षित होती है, जिनके बारे में आप आगे की इकाइयों में सीखेंगे।

12.2.2 $\pi$ बंधों की कुछ विशेषताएं

एक $\pi$ (पाई) बंध बनने में, आसन्न परमाणुओं पर दो $p$ कक्षकों की समानांतर अभिविन्यास आवश्यक होता है ताकि उचित पार्श्व ओवरलैप हो सके।
इस प्रकार, $\mathrm{H_2} \mathrm{C}=\mathrm{CH_2}$ अणु में सभी परमाणु एक ही तल में होने चाहिए। $p$ कक्षक परस्पर समानांतर होते हैं और दोनों $p$ कक्षक अणु के तल के लंबवत होते हैं। एक $\mathrm{CH_2}$ खंड को दूसरे के सापेक्ष घुमाने से $p$ कक्षकों का अधिकतम ओवरलैप बाधित होता है और इसलिए कार्बन-कार्बन द्विबंध $(\mathrm{C}=\mathrm{C})$ के परितः ऐसा घूर्णन प्रतिबंधित होता है। $\pi$ बंध का इलेक्ट्रॉन आवेश बादल बंधन परमाणुओं के तल के ऊपर और नीचे स्थित होता है। इससे इलेक्ट्रॉन आक्रमणकारी अभिकर्मकों के लिए सरलता से उपलब्ध हो जाते हैं। सामान्यतः, $\pi$ बंध बहुबंध युक्त अणुओं में सबसे अधिक क्रियाशील केंद्र प्रदान करते हैं।

प्रश्न 12.1

निम्नलिखित प्रत्येक अणु में कितने $\sigma$ और $\pi$ बंध उपस्थित हैं?

(a) $\mathrm{HC} \equiv \mathrm{CCH}=\mathrm{CHCH_3}$ (b) $\mathrm{CH_2}=\mathrm{C}=\mathrm{CHCH_3}$

हल

(a) $\sigma_{\mathrm{C}-\mathrm{C}}: 4 ; \sigma_{\mathrm{C}-\mathrm{H}}: 6 ; \pi_{\mathrm{C}=\mathrm{C}}: 1 ; \pi \mathrm{C} \equiv \mathrm{C}: 2$

(b) $\sigma_{\mathrm{C}-\mathrm{C}}: 3 ; \sigma_{\mathrm{C}-\mathrm{H}}: 6 ; \pi_{\mathrm{C}=\mathrm{C}}: 2$.

प्रश्न 12.2

निम्नलिखित यौगिकों में प्रत्येक कार्बन का संकरण प्रकार क्या है?

(a) (\mathrm{CH_3} \mathrm{Cl}), (b) (\left(\mathrm{CH_3}\right)_{2} \mathrm{CO}), (c) (\mathrm{CH_3} \mathrm{CN}), (d) (\mathrm{HCONH_2}), (e) (\mathrm{CH_3} \mathrm{CH}=\mathrm{CHCN})

हल

(a) (s p^{3}), (b) (s p^{3}, s p^{2}), (c) (s p^{3}, s p), (d) (s p^{2}), (e) (s p^{3}, s p^{2}, s p^{2}, s p)

प्रश्न 12.3

निम्न यौगिकों में कार्बन की संकरण अवस्था लिखिए और प्रत्येक अणु की आकृति बताइए।

(a) (\mathrm{H_2} \mathrm{C}=\mathrm{O}), (b) (\mathrm{CH_3} \mathrm{~F}), (c) (\mathrm{HC} \equiv \mathrm{N}).

हल

(a) (s p^{2}) संकरित कार्बन, त्रिकोणीय समतलीय; (b) (s p^{3}) संकरित कार्बन, चतुष्फलकीय; (c) (s p) संकरित कार्बन, रेखीय।

12.3कार्बनिक यौगिकों की संरचनात्मक निरूपण

12.3.1 पूर्ण, संक्षिप्त और बंध-रेखा

पूर्ण, संक्षिप्त और बॉन्ड-लाइन संरचनात्मक सूत्र
कार्बनिक यौगिकों की संरचनाओं को कई तरीकों से दर्शाया जाता है। लुइस संरचना या डॉट संरचना, डैश संरचना, संक्षिप्त संरचना और बॉन्ड लाइन संरचनात्मक सूत्र कुछ विशिष्ट प्रकार हैं। लुइस संरचनाओं को, हालांकि, दो-इलेक्ट्रॉन सहसंयोजक बंधन को एक डैश (-) द्वारा दर्शाकर सरल बनाया जा सकता है। ऐसा संरचनात्मक सूत्र बंधन निर्माण में शामिल इलेक्ट्रॉनों पर केंद्रित होता है। एक एकल डैश एकल बंधन को दर्शाता है, दोहरा डैश द्विबंधन के लिए प्रयोग किया जाता है और एक तिहरा डैश त्रिबंधन को दर्शाता है। विषम परमाणुओं (जैसे ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, सल्फर, हैलोजन आदि) पर एकाकी इलेक्ट्रॉन युगलों को दिखाया जा सकता है या नहीं भी। इस प्रकार, एथेन $\left(\mathrm{C_2} \mathrm{H_6}\right)$, एथीन $\left(\mathrm{C_2} \mathrm{H_4}\right)$, एथाइन $\left(\mathrm{C_2} \mathrm{H_2}\right)$ और मेथनॉल $\left(\mathrm{CH_3} \mathrm{OH}\right)$ को निम्नलिखित संरचनात्मक सूत्रों द्वारा दर्शाया जा सकता है। ऐसी संरचनात्मक प्रस्तुतियों को पूर्ण संरचनात्मक सूत्र कहा जाता है।

इन संरचनात्मक सूत्रों को और संक्षिप्त बनाया जा सकता है कोवैलेंट बंधों को दर्शाने वाली कुछ या सभी डैशों को हटाकर और किसी परमाणु से जुड़े समान समूहों की संख्या को सबस्क्रिप्ट द्वारा दिखाकर। इस प्रकार प्राप्त यौगिक की अभिव्यक्ति को संक्षिप्त संरचनात्मक सूत्र कहा जाता है। इस प्रकार, एथेन, एथीन, एथाइन और मेथनॉल को इस प्रकार लिखा जा सकता है:

$$ \begin{array}{cccc} \underset{\text{एथेन}}{\mathrm{CH_3CH_3}} & \underset{\text{एथीन}}{\mathrm{H_2C}=\mathrm{CH_2}} & \underset{\text{एथाइन}}{\mathrm{HC}=\mathrm{HC}} & \underset{\text{मेथनॉल}}{\mathrm{CH_3} \mathrm{OH}} \end{array} $$

इसी प्रकार, $\mathrm{CH_3} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_3}$ को और संक्षिप्त कर $\mathrm{CH_3}\left(\mathrm{CH_2}\right)_{6} \mathrm{CH_3}$ लिखा जा सकता है। और सरलीकरण के लिए, कार्बनिक रसायनज्ञ संरचनाओं को दर्शाने का एक अन्य तरीका प्रयोग करते हैं, जिसमें केवल रेखाओं का प्रयोग होता है। कार्बनिक यौगिकों की इस बंध-रेखा संरचनात्मक प्रतिनिधित्व में, कार्बन और हाइड्रोजन परमाणु नहीं दिखाए जाते और कार्बन-कार्बन बंधों को दर्शाने वाली रेखाओं को जिग-जैग शैली में खींचा जाता है। केवल वही परमाणु विशेष रूप से लिखे जाते हैं जैसे ऑक्सीजन, क्लोरीन, नाइट्रोजन आदि। सिरे मेथिल $\left(-\mathrm{CH_3}\right)$ समूहों को दर्शाते हैं (जब तक किसी कार्यात्मक समूह द्वारा अन्यथा न दर्शाया गया हो), जबकि रेखा जंक्शन उन कार्बन परमाणुओं को दर्शाते हैं जो उपयुक्त संख्या में हाइड्रोजन से बंधित होते हैं जो कार्बन परमाणुओं की संयोजनता को संतुष्ट करने के लिए आवश्यक होते हैं। कुछ उदाहरण इस प्रकार दर्शाए गए हैं:

(i) 3-मेथिलऑक्टेन को विभिन्न रूपों में इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

(ii) 2-ब्रोमो ब्यूटेन को दर्शाने के विभिन्न तरीके हैं:

चक्रीय यौगिकों में, बॉन्ड-लाइन सूत्र निम्नलिखित रूप में दिए जा सकते हैं:

प्रश्न 12.4

निम्नलिखित संक्षिप्त सूत्रों को उनके पूर्ण संरचनात्मक सूत्रों में विस्तारित कीजिए।

(a) (\mathrm{CH_3} \mathrm{CH_2} \mathrm{COCH_2} \mathrm{CH_3})

(b) (\mathrm{CH_3} \mathrm{CH}=\mathrm{CH}\left(\mathrm{CH_2}\right)_{3} \mathrm{CH_3})

हल

प्रश्न 12.5

निम्नलिखित प्रत्येक यौगिक के लिए एक संक्षिप्त सूत्र लिखिए और साथ ही उनका बॉन्ड-लाइन सूत्र भी।

(ए) $\mathrm{HOCH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH} \left(\mathrm{CH_3} \right) \mathrm{CH} \left(\mathrm{CH_3} \right) \mathrm{CH_3}$

(बी)

हल

संघनित सूत्र:

(ए) $\mathrm{HO}\left(\mathrm{CH_2}\right)_3 \mathrm{CH}\left(\mathrm{CH_3}\right) \mathrm{CH}\left(\mathrm{CH_3}\right)_2$

(बी) $\mathrm{HOCH}(\mathrm{CN})_{2}$

बॉन्ड-लाइन सूत्र:

प्रश्न 12.6

निम्नलिखित प्रत्येक बॉन्ड-लाइन सूत्रों का विस्तार करें ताकि सभी परमाणु, कार्बन और हाइड्रोजन सहित, दिखाई दें

हल

12.3.2 कार्बनिक अणुओं का त्रि-आयामी निरूपण

कार्बनिक अणुओं की त्रि-आयामी (3-D) संरचना को कागज़ पर कुछ परंपराओं का उपयोग करके दर्शाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, ठोस (-) और बिंदीदार ( …IIII) वेज सूत्र का उपयोग करके, एक द्वि-आयामी चित्र से अणु की 3-D छवि को समझा जा सकता है। इन सूत्रों में ठोस-वेज का उपयोग कागज़ के तल से बाहर की ओर, प्रेक्षक की ओर आ रहे बंध को दर्शाने के लिए किया जाता है। बिंदीदार-वेज का उपयोग कागज़ के तल से बाहर की ओर, प्रेक्षक से दूर जा रहे बंध को दर्शाने के लिए किया जाता है। वेज इस प्रकार दिखाए जाते हैं कि वेज का चौड़ा सिरा प्रेक्षक की ओर हो। कागज़ के तल में स्थित बंधों को सामान्य रेखा ($-$) का उपयोग करके दर्शाया जाता है। मीथेन अणु की 3-D निरूपण कागज़ पर चित्र 12.1 में दिखाया गया है।

चित्र 12.1 CH4 का वेज-और-डैश निरूपण

आण्विक मॉडल

आण्विक मॉडल भौतिक उपकरण होते हैं जिनका उपयोग कार्बनिक अणुओं की त्रि-आयामी आकृतियों की बेहतर दृश्यता और धारणा के लिए किया जाता है। ये लकड़ी, प्लास्टिक या धातु से बने होते हैं और व्यावसायिक रूप से उपलब्ध होते हैं। सामान्यतः तीन प्रकार के आण्विक मॉडल प्रयुक्त होते हैं: (1) फ्रेमवर्क मॉडल, (2) बॉल-एंड-स्टिक मॉडल, और (3) स्पेस फिलिंग मॉडल। फ्रेमवर्क मॉडल में केवल अणु के परमाणुओं को जोड़ने वाले बंध दिखाए जाते हैं, न कि स्वयं परमाणु। यह मॉडल अणु के बंधों की संरचना पर बल देता है जबकि परमाणुओं के आकार की उपेक्षा करता है। बॉल-एंड-स्टिक मॉडल में परमाणु और बंध दोनों दिखाए जाते हैं। गेंदें परमाणुओं को दर्शाती हैं और छड़ी बंध को दर्शाती है। $\mathrm{C}=\mathrm{C}$ युक्त यौगिकों (जैसे एथीन) को स्प्रिंग्स का उपयोग करके सबसे अच्छी तरह दर्शाया जा सकता है। इन मॉडलों को बॉल-एंड-स्प्रिंग मॉडल कहा जाता है। स्पेस-फिलिंग मॉडल वान-डर-वाल्स त्रिज्या के आधार पर प्रत्येक परमाणु के सापेक्ष आकार पर बल देता है। इस मॉडल में बंध नहीं दिखाए जाते हैं। यह अणु में प्रत्येक परमाणु द्वारा घिरे आयतन को दर्शाता है। इन मॉडलों के अतिरिक्त, आण्विक मॉडलिंग के लिए कंप्यूटर ग्राफिक्स का भी उपयोग किया जा सकता है।

12.4 कार्बनिक यौगिकों का वर्गीकरण

कार्बनिक यौगिकों की मौजूदा बड़ी संख्या और उनकी लगातार बढ़ती हुई संख्या ने उन्हें उनकी संरचनाओं के आधार पर वर्गीकृत करना आवश्यक बना दिया है। कार्बनिक यौगिकों को व्यापक रूप से इस प्रकार वर्गीकृत किया जाता है:

I. अचक्रीय या खुली श्रृंखला यौगिक

इन यौगिकों को एलिफैटिक यौगिक भी कहा जाता है और ये सीधी या शाखित श्रृंखला वाले यौगिक होते हैं, उदाहरण के लिए:

II. चक्रीय या बंद श्रृंखला या वलय यौगिक

(a) एलिसाइक्लिक यौगिक

एलिसाइक्लिक (एलिफैटिक चक्रीय) यौगिकों में कार्बन परमाणु वलय के रूप में जुड़े होते हैं (समचक्रीय)।

कभी-कभी वलय में कार्बन के अतिरिक्त अन्य परमाणु भी उपस्थित होते हैं (विषमचक्रीय)। नीचे दिया गया टेट्राहाइड्रोफ्यूरान इस प्रकार के यौगिक का एक उदाहरण है:

ये कुछ ऐसे गुण प्रदर्शित करते हैं जो एलिफैटिक यौगिकों के समान होते हैं।

(b) एरोमैटिक यौगिक

एरोमैटिक यौगिक विशेष प्रकार के यौगिक होते हैं। आप इन यौगिकों के बारे में विस्तार से इकाई 9 में सीखेंगे। इनमें बेंजीन और अन्य संबंधित वलय यौगिक (बेंज़ेनॉयड) शामिल होते हैं। एलिसाइक्लिक यौगिकों की तरह, एरोमैटिक यौगिकों में भी वलय में हेटरो परमाणु हो सकते हैं। ऐसे यौगिकों को हेट्रोसाइक्लिक एरोमैटिक यौगिक कहा जाता है। विभिन्न प्रकार के एरोमैटिक यौगिकों के कुछ उदाहरण इस प्रकार हैं:

बेंज़ेनॉयड एरोमैटिक यौगिक

नॉन-बेंज़ेनॉयड यौगिक

हेट्रोसाइक्लिक एरोमैटिक यौगिक

कार्बनिक यौगिकों को कार्यात्मक समूहों के आधार पर भी वर्गीकृत किया जा सकता है, परिवारों या समश्रेणी में।

12.4.1 कार्यात्मक समूह

कार्यात्मक समूह एक परमाणु या परमाणुओं का एक समूह होता है जो कार्बन श्रृंखला से जुड़ा होता है और कार्बनिक यौगिकों की विशिष्ट रासायनिक गुणों के लिए उत्तरदायी होता है। उदाहरण हैं हाइड्रॉक्सिल समूह (-OH), ऐल्डिहाइड समूह (-CHO) और कार्बोक्सिलिक अम्ल समूह $(\mathrm{COOH})$ आदि।

12.4.2 समश्रेणी

कार्बनिक यौगिकों का एक समूह या श्रृंखला जिसमें प्रत्येक एक विशिष्ट कार्यात्मक समूह रखता है, एक समश्रेणी बनाता है और श्रृंखला के सदस्यों को समश्रेणीज कहा जाता है। समश्रेणी के सदस्यों को सामान्य आण्विक सूत्र द्वारा दर्शाया जा सकता है और क्रमिक सदस्य आण्विक सूत्र में एक $-\mathrm{CH_2}$ इकाई से भिन्न होते हैं। कार्बनिक यौगिकों की कई समश्रेणियाँ होती हैं। इनमें से कुछ हैं अल्केन, अल्कीन, अल्काइन, हैलोऐल्केन, अल्केनॉल, अल्केनल, अल्केनोन, अल्केनोइक अम्ल, ऐमीन आदि।

यह भी संभव है कि एक यौगिक में दो या अधिक समान या भिन्न कार्यात्मक समूह हों। इससे बहुकार्यात्मक यौगिक बनते हैं।

12.5 कार्बनिक यौगिकों का नामकरण

कार्बनिक रसायन लाखों यौगिकों से संबंधित है। इन्हें स्पष्ट रूप से पहचानने के लिए नामकरण की एक पद्धतिगत विधि विकसित की गई है जिसे IUPAC (इंटरनेशनल यूनियन ऑफ प्योर एंड अप्लाइड केमिस्ट्री) नामकरण पद्धति कहा जाता है। इस पद्धतिगत नामकरण में, नाम संरचना से संबद्ध होते हैं ताकि पाठक या श्रोता नाम से संरचना का अनुमान लगा सके।

IUPAC नामकरण पद्धति से पहले, हालांकि, कार्बनिक यौगिकों को उनकी उत्पत्ति या कुछ विशेष गुणों के आधार पर नाम दिए जाते थे। उदाहरण के लिए, सिट्रिक एसिड को इसलिए यह नाम दिया गया क्योंकि यह सिट्रस फलों में पाया जाता है और लाल चींटी में पाए जाने वाले एसिड को फॉर्मिक एसिड कहा जाता है क्योंकि लैटिन में चींटी के लिए शब्द फॉर्मिका है। ये नाम परंपरागत हैं और इन्हें तुच्छ या सामान्य नाम माना जाता है। कुछ सामान्य नाम आज भी प्रचलित हैं। उदाहरण के लिए, बकमिन्स्टरफुलरीन एक सामान्य नाम है जो नव-खोजे गए (\mathrm{C_60}) समूह (कार्बन का एक रूप) को दिया गया है, जिसकी संरचना प्रसिद्ध वास्तुकार आर. बकमिन्स्टर फुलर द्वारा लोकप्रिय बनाए गए जियोडेसिक गुंबदों से मिलती-जुलती है। सामान्य नाम उपयोगी होते हैं और कई मामलों में अनिवार्य भी, विशेष रूप से जब वैकल्पिक पद्धतिगत नाम लंबे और जटिल होते हैं। कुछ कार्बनिक यौगिकों के सामान्य नाम Table 12.1 में दिए गए हैं।

Table 12.1 कुछ कार्बनिक यौगिकों के सामान्य या तुच्छ नाम

यौगिक	सामान्य नाम
$\mathrm{CH_4}$	मीथेन
$\mathrm{H_3} \mathrm{CCH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_3}$	$n$-ब्यूटेन
$\left(\mathrm{H_3} \mathrm{C_2} \mathrm{CHCH_3}\right.$	आइसोब्यूटेन
$\left(\mathrm{H_3} \mathrm{C}\right)_{4} \mathrm{C}$	नियोपेन्टेन
$\mathrm{H_3} \mathrm{CCH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{OH}$	$n$-प्रोपिल अल्कोहल
$\mathrm{HCHO}$	फॉर्मेल्डिहाइड
$\left(\mathrm{H_3} \mathrm{C}\right)_{2} \mathrm{CO}$	एसीटोन
$\mathrm{CHCl_3}$	क्लोरोफॉर्म
$\mathrm{CH_3} \mathrm{COOH}$	एसिटिक अम्ल
$\mathrm{C_6} \mathrm{H_6}$	बेन्ज़ीन
$\mathrm{C_6} \mathrm{H_5} \mathrm{OCH_3}$	ऐनिसोल
$\mathrm{C_6} \mathrm{H_5} \mathrm{NH_2}$	ऐनिलिन
$\mathrm{C_6} \mathrm{H_5} \mathrm{COCH_3}$	एसीटोफेनोन
$\mathrm{CH_3} \mathrm{OCH_2} \mathrm{CH_3}$	एथिल मेथिल ईथर

12.5.1 आईयूपीएसी नामकरण प्रणाली

किसी कार्बनिक यौगिक का व्यवस्थित नाम आमतौर पर मूल हाइड्रोकार्बन और उससे जुड़े फंक्शनल समूहों की पहचान करके बनाया जाता है। नीचे दिया गया उदाहरण देखें।

उपसर्ग और प्रत्ययों का और उपयोग करके मूल नाम को संशोधित कर वास्तविक नाम प्राप्त किया जा सकता है। कार्बन और हाइड्रोजन युक्त यौगिकों को हाइड्रोकार्बन कहा जाता है। यदि किसी हाइड्रोकार्बन में केवल कार्बन-कार्बन एकल बंध हों तो उसे संतृप्त कहा जाता है। ऐसे यौगिकों की समश्रेणी के लिए IUPAC नाम एल्केन है। पैराफिन (लैटिन: थोड़ी सी अनुरागता) यह पूर्व में इन यौगिकों को दिया गया नाम था। असंतृप्त हाइड्रोकार्बन वे होते हैं जिनमें कम से कम एक कार्बन-कार्बन द्विबंध या त्रिबंध होता है।

12.5.2 एल्केनों की IUPAC नामकरण

सीधी श्रृंखला वाले हाइड्रोकार्बन: ऐसे यौगिकों के नाम उनकी श्रृंखला संरचना पर आधारित होते हैं और ‘-ane’ प्रत्यय से समाप्त होते हैं तथा एक उपसर्ग होता है जो श्रृंखला में उपस्थित कार्बन परमाणुओं की संख्या दर्शाता है (सिवाय $\mathrm{CH_4}$ से $\mathrm{C_4} \mathrm{H_10}$ तक, जहाँ उपसर्ग सामान्य नामों से लिए गए हैं)। कुछ सीधी श्रृंखला वाले संतृप्त हाइड्रोकार्बनों के IUPAC नाम सारणी 8.2 में दिए गए हैं। सारणी 12.2 में दिए गए एल्केन एक-दूसरे से केवल श्रृंखला में $-\mathrm{CH_2}$ समूहों की संख्या में भिन्न होते हैं। वे एल्केन श्रेणी के समश्रेणीबद्ध सदस्य हैं।

सारणी 12.2 कुछ अशाखित संतृप्त हाइड्रोकार्बनों के IUPAC नाम

नाम	आण्विक सूत्र	नाम	आण्विक सूत्र
मीथेन	$\mathrm{CH_4}$	हेप्टेन	$\mathrm{C_7} \mathrm{H_16}$
इथेन	$\mathrm{C_2} \mathrm{H_6}$	ऑक्टेन	$\mathrm{C_8} \mathrm{H_18}$
प्रोपेन	$\mathrm{C_3} \mathrm{H_8}$	नोनेन	$\mathrm{C_9} \mathrm{H_20}$
ब्यूटेन	$\mathrm{C_4} \mathrm{H_10}$	डेकेनेन	$\mathrm{C_10} \mathrm{H_22}$
पेन्टेन	$\mathrm{C_5} \mathrm{H_12}$	आइकोसेन	$\mathrm{C_20} \mathrm{H_42}$
हेक्सेन	$\mathrm{C_6} \mathrm{H_14}$	ट्राइएकोन्टेन	$\mathrm{C_30} \mathrm{H_62}$

शाखित श्रृंखला हाइड्रोकार्बन: एक शाखित श्रृंखला यौगिक में कार्बन परमाणुओं की छोटी श्रृंखलाएँ मूल श्रृंखला के एक या अधिक कार्बन परमाणुओं से जुड़ी होती हैं। छोटी कार्बन श्रृंखलाओं (शाखाओं) को एल्किल समूह कहा जाता है। उदाहरण के लिए:

इस प्रकार के यौगिकों का नामकरण करने के लिए, एल्किल समूहों के नाम मूल एल्केन के नाम से पहले लगाए जाते हैं। एक एल्किल समूह एक संतृप्त हाइड्रोकार्बन से कार्बन से एक हाइड्रोजन परमाणु हटाकर बनाया जाता है। इस प्रकार, $\mathrm{CH_4}$ से $-\mathrm{CH_3}$ बनता है और इसे मेथिल समूह कहा जाता है। एक एल्किल समूह का नाम संगत एल्केन में ‘ane’ के स्थान पर ‘yl’ लगाकर बनाया जाता है। कुछ एल्किल समूह तालिका 12.3 में सूचीबद्ध हैं।

तालिका 12.3 कुछ एल्किल समूह

एल्केन		एल्किल समूह
आण्विक सूत्र	एल्केन का नाम	संरचनात्मक सूत्र	एल्किल समूह का नाम
$\mathrm{CH_4}$	मीथेन	$-\mathrm{CH_3}$	मेथिल
$\mathrm{C_2} \mathrm{H_6}$	एथेन	$-\mathrm{CH_2} \mathrm{CH_3}$	एथिल
$\mathrm{C_3} \mathrm{H_8}$	प्रोपेन	$-\mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_3}$	प्रोपिल
$\mathrm{C_4} \mathrm{H_10}$	ब्यूटेन	$-\mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_3}$	ब्यूटिल
$\mathrm{C_10} \mathrm{H_22}$	डेकेन	$-\mathrm{CH_2}\left(\mathrm{CH_2}\right)_{8} \mathrm{CH_3}$	डेसिल

एल्केन		एल्किल समूह
आण्विक सूत्र	एल्केन का नाम	संरचनात्मक सूत्र	एल्किल समूह का नाम
$\mathrm{CH}_4$	मीथेन	$-\mathrm{CH}_3$	मेथिल
$\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_6$	एथेन	$-\mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_3$	एथिल
$\mathrm{C}_3 \mathrm{H}_8$	प्रोपेन	$-\mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_3$	प्रोपिल
$\mathrm{C} _4 \mathrm{H} _{10}$	ब्यूटेन	$-\mathrm{CH} _2 \mathrm{CH} _2 \mathrm{CH} _2 \mathrm{CH} _3$	ब्यूटिल
$\mathrm{C} _{10} \mathrm{H} _{22}$	डेकेन	$-\mathrm{CH} _2\left(\mathrm{CH} _2\right) _8 \mathrm{CH} _3$	डेसिल

कुछ एल्किल समूहों के लिए संक्षिप्त नाम प्रयोग किए जाते हैं। उदाहरण के लिए, मेथिल को Me, एथिल को Et, प्रोपिल को Pr और ब्यूटिल को Bu से संक्षिप्त किया जाता है। एल्किल समूह शाखित भी हो सकते हैं। इस प्रकार, प्रोपिल और ब्यूटिल समूहों की शाखित संरचनाएँ नीचे दिखाई गई हैं। सामान्य शाखित समूहों के विशिष्ट सामान्य नाम होते हैं। उदाहरण के लिए, प्रोपिल समूह या तो n-प्रोपिल समूह हो सकता है या आइसोप्रोपिल समूह। शाखित ब्यूटिल समूहों को सेक-ब्यूटिल, आइसोब्यूटिल और टर्ट-ब्यूटिल समूह कहा जाता है। हम एक संरचनात्मक इकाई $-\mathrm{CH_2} \mathrm{C}\left(\mathrm{CH_3}\right)_{3}$ भी पाते हैं, जिसे नियोपेंटिल समूह कहा जाता है।

शाखित श्रृंखला एल्केनों का नामकरण: हम कई शाखित श्रृंखला एल्केनों का सामना करते हैं। उनके नामकरण के नियम नीचे दिए गए हैं।

1. सबसे पहले, अणु में सबसे लंबी कार्बन श्रृंखला की पहचान की जाती है। नीचे दिए गए उदाहरण (I) में, सबसे लंबी श्रृंखला में नौ कार्बन हैं और इसे मूल या जड़ श्रृंखला माना जाता है। (II) में दिखाए अनुसार मूल श्रृंखला का चयन सही नहीं है क्योंकि इसमें केवल आठ कार्बन हैं।

2. मूल श्रृंखला के कार्बन परमाणुओं की संख्या उस मूल एल्केन की पहचान करने और उन कार्बन परमाणुओं की स्थिति ज्ञात करने के लिए की जाती है जहाँ हाइड्रोजन परमाणुओं के स्थान पर एल्किल समूह के प्रतिस्थापन के कारण शाखाएँ बनती हैं। संख्या इस प्रकार दी जाती है कि शाखित कार्बन परमाणुओं को न्यूनतम संभव संख्याएँ मिलें। इस प्रकार, उपरोक्त उदाहरण में संख्या बाएँ से दाएँ दी जानी चाहिए (कार्बन परमाणुओं 2 और 6 पर शाखाएँ) और दाएँ से बाएँ नहीं (जिससे शाखाओं से जुड़े कार्बन परमाणुओं को 4 और 8 की संख्याएँ मिलती हैं)।

3. फिर शाखा के रूप में जुड़े एल्किल समूहों के नाम मूल एल्केन के नाम से पहले लगाए जाते हैं और प्रतिस्थापकों की स्थिति उपयुक्त संख्याओं द्वारा दर्शाई जाती है। यदि विभिन्न एल्किल समूह मौजूद हैं, तो उन्हें वर्णानुक्रम में सूचीबद्ध किया जाता है। इस प्रकार, उपरोक्त दिखाए गए यौगिक का नाम है: 6-एथिल-2मेथिलनोने। [नोट: संख्याएँ समूहों से हाइफ़न द्वारा अलग की जाती हैं और मेथिल तथा नोने के बीच कोई विराम नहीं है।]

4. यदि दो या अधिक समान प्रतिस्थापी समूह मौजूद हों, तो संख्याओं को अल्पविराम से अलग किया जाता है। समान प्रतिस्थापी समूहों के नामों को दोहराया नहीं जाता है, इसके बजाय di (2 के लिए), tri (3 के लिए), tetra (4 के लिए), penta (5 के लिए), hexa (6 के लिए) आदि उपसर्गों का प्रयोग किया जाता है। जब प्रतिस्थापी समूहों के नामों को वर्णानुक्रम में लिखा जाता है, तो इन उपसर्गों को ध्यान में नहीं रखा जाता है। इस प्रकार, निम्न यौगिकों को इस प्रकार नामित किया जाता है:

5. यदि दो प्रतिस्थापी समूह समतुल्य स्थानों पर पाए जाते हैं, तो वर्णानुक्रम में पहले आने वाले को कम संख्या दी जाती है। इस प्रकार, निम्न यौगिक 3-ethyl-6-methyloctane है और 6-ethyl-3-methyloctane नहीं।

6. शाखित alkyl समूहों को उपरोक्त उल्लिखित प्रक्रियाओं का पालन करके नामित किया जा सकता है। हालांकि, शाखा का वह कार्बन परमाणु जो मूल alkane से जुड़ता है, उसे 1 के रूप में संख्यांकित किया जाता है जैसा कि नीचे उदाहरण दिया गया है।

ऐसे शाखित श्रृंखला अल्किल समूह का नाम यौगिक का नामकरण करते समय कोष्ठक में रखा जाता है। प्रतिस्थापकों के सामान्य नामों को वर्णानुक्रम में लिखते समय उपसर्ग iso- और neo- को अल्किल समूह के मूलभूत नाम का भाग माना जाता है। उपसर्ग sec- और tert- को मूलभूत नाम का भाग नहीं माना जाता। अल्किल समूहों के नामकरण में iso और संबंधित सामान्य उपसर्गों का उपयोग IUPAC नामकरण द्वारा भी अनुमत है जब तक ये आगे प्रतिस्थापित नहीं होते। बहु-प्रतिस्थापित यौगिकों में निम्नलिखित नियमों को भी याद रखा जा सकता है:

• यदि दो समान आकार की श्रृंखलाएं हों, तो वह श्रृंखला चुनी जाए जिसमें अधिक संख्या में साइड श्रृंखलाएं हों।
• श्रृंखला के चयन के बाद, प्रतिस्थापक के निकटतम सिरे से क्रमांकन किया जाएगा।

चक्रीय यौगिक: एक संतृप्त एकल-चक्रीय यौगिक का नाम संगत सीधी श्रृंखला अल्केन से पहले ‘cyclo’ उपसर्ग लगाकर किया जाता है। यदि साइड श्रृंखलाएं मौजूद हों, तो ऊपर दिए गए नियम लागू किए जाते हैं। कुछ चक्रीय यौगिकों के नाम नीचे दिए गए हैं।

प्रश्न 12.7

कुछ हाइड्रोकार्बन की संरचनाएँ और IUPAC नाम नीचे दिए गए हैं। समझाइए कि कोष्ठकों में दिए गए नाम गलत क्यों हैं।

हल

(a) न्यूनतम लोकेन्स संख्या, 2,5,6 संख्या 3,5,7 से कम है, (b) प्रतिस्थापक समतुल्य स्थिति में हैं; नाम में पहले आने वाले को वर्णानुक्रम के अनुसार कम संख्या दी जाती है।

12.5.3 कार्यात्मक समूह(युक्त) यौगिकों की नामकरण

एक कार्यात्मक समूह, जैसा कि पहले परिभाषित किया गया है, एक परमाणु या परमाणुओं का एक समूह होता है जो एक अनोखे तरीके से आबंधित होता है और जो आमतौर पर एक कार्बनिक अणु में रासायनिक क्रियाशीलता का स्थल होता है। समान कार्यात्मक समूह वाले यौगिक समान अभिक्रियाएँ करते हैं। उदाहरण के लिए, $\mathrm{CH_3} \mathrm{OH}, \mathrm{CH_3} \mathrm{CH_2} \mathrm{OH}$, और $\left(\mathrm{CH_3}\right)_{2} \mathrm{CHOH}-$ सभी में - $\mathrm{OH}$ कार्यात्मक समूह होता है और सोडियम धातु के साथ अभिक्रिया करके हाइड्रोजन मुक्त करते हैं। कार्यात्मक समूहों की उपस्थिति कार्बनिक यौगिकों को विभिन्न वर्गों में वर्गीकृत करने में सक्षम बनाती है। कुछ कार्यात्मक समूहों के उदाहरण उनके उपसर्गों और प्रत्ययों के साथ-साथ इन यौगिकों को धारण करने वाले कुछ कार्बनिक यौगिकों के उदाहरण तालिका 12.4 में दिए गए हैं।

सबसे पहले, अणु में उपस्थित कार्यात्मक समूह की पहचान की जाती है जो उपयुक्त प्रत्यय के चयन को निर्धारित करता है। कार्बन परमाणुओं की सबसे लंबी श्रृंखला, जिसमें कार्यात्मक समूह होता है, को इस प्रकार अंकित किया जाता है कि कार्यात्मक समूह श्रृंखला में सबसे कम संभव संख्या वाले कार्बन परमाणु से जुड़ा हो। तालिका 12.4 में दिए गए प्रत्यय का उपयोग करके, यौगिक का नाम तय किया जाता है।

बहुफलकीय यौगिकों के मामले में, एक फलकीय समूह को मुख्य फलकीय समूह चुना जाता है और फिर यौगिक का नाम उसी के आधार पर रखा जाता है। शेष फलकीय समूह, जो अधीनस्थ फलकीय समूह होते हैं, उपयुक्त उपसर्गों का प्रयोग करके प्रतिस्थापक के रूप में नामित किए जाते हैं। मुख्य फलकीय समूह का चयन प्राथमिकता के क्रम के आधार पर किया जाता है। कुछ फलकीय समूहों के लिए घटती प्राथमिकता का क्रम इस प्रकार है:

$-\mathrm{COOH},-\mathrm{SO_3} \mathrm{H},-\mathrm{COOR} \text{(R=एल्किल समूह)}, \mathrm{COCl}, -\mathrm{CONH_2},-\mathrm{CN},-\mathrm{HC}=\mathrm{O},>\mathrm{C}=\mathrm{O},-\mathrm{OH},-\mathrm{NH_2},> \mathbf{C}=\mathbf{C}<, \quad-\mathbf{C} \equiv \mathbf{C}-$.

$-\mathrm{R}, \mathrm{C_6} \mathrm{H_5}-$, हैलोजन ( $\left.\mathrm{F}, \mathrm{Cl}, \mathrm{Br}, \mathrm{I}\right),-\mathrm{NO_2}$, एल्कॉक्सी (-OR) आदि सदैव उपसर्ग प्रतिस्थापक होते हैं। इस प्रकार, एक यौगिक जिसमें एल्कोहल और कीटो दोनों समूह हों, उसे हाइड्रॉक्सिएल्केनोन के रूप में नामित किया जाता है क्योंकि कीटो समूह हाइड्रॉक्सिल समूह से प्राथमिकता प्राप्त करता है।

उदाहरण के लिए, $\mathrm{HOCH_2}\left(\mathrm{CH_2}\right)_{3} \mathrm{CH_2} \mathrm{COCH_3}$ को 7-हाइड्रॉक्सीहेप्टान-2-वन के रूप में नामित किया जाएगा और 2-ऑक्सोहेप्टान-7-ओल के रूप में नहीं। इसी प्रकार, $\mathrm{BrCH_2} \mathrm{CH}=\mathrm{CH_2}$ को 3-ब्रोमोप्रोप-1-ईन के रूप में नामित किया जाता है और 1-ब्रोमोप्रोप-2-ईन के रूप में नहीं।

यदि एक ही प्रकार के एक से अधिक कार्यात्मक समूह मौजूद हों, तो उनकी संख्या को वर्ग प्रत्यय से पहले di, tri आदि लगाकर दर्शाया जाता है। ऐसे मामलों में मूलक अल्केन का पूरा नाम वर्ग प्रत्यय से पहले लिखा जाता है। उदाहरण के लिए (\mathrm{CH_2}(\mathrm{OH}) \mathrm{CH_2}(\mathrm{OH})) को ethane-1,2-diol नाम दिया जाता है। हालांकि, यौगिकों में एक से अधिक द्विबंध या त्रिबंध हों तो मूलक अल्केन का -ne अंत हटा दिया जाता है; उदाहरण के लिए (\mathrm{CH_2}=\mathrm{CH}-\mathrm{CH}=\mathrm{CH_2}) को buta-1,3-diene नाम दिया जाता है।

प्रश्न 12.8

दी गई संरचनाओं से यौगिकों i-iv के IUPAC नाम लिखिए।

हल

• मौजूद कार्यात्मक समूह एक ऐल्कोहल (OH) है। इसलिए प्रत्यय ‘-ol’ है।
• -OH युक्त सबसे लंबी श्रृंखला में आठ कार्बन परमाणु हैं। इसलिए संबंधित संतृप्त हाइड्रोकार्बन ऑक्टेन है।
• -OH परमाणु संख्या 3 पर है। इसके अतिरिक्त, एक मेथिल समूह 6वें कार्बन से जुड़ा है।

इसलिए इस यौगिक का व्यवस्थित नाम 6-Methyloctan-3-ol है।

हल

उपस्थित कार्यात्मक समूह कीटोन ( $>\mathrm{C}=\mathrm{O}$ ) है, इसलिए प्रत्यय ‘-one’ है। दो कीटो समूहों की उपस्थिति ‘di’ से दर्शाई जाती है, इसलिए प्रत्यय ‘dione’ हो जाता है। दोनों कीटो समूह कार्बन 2 और 4 पर हैं। सबसे लंबी श्रृंखला में 6 कार्बन परमाणु हैं, इसलिए मूल हाइड्रोकार्बन हेक्सेन है। इस प्रकार, व्यवस्थित नाम हेक्सेन-2,4-डायोन है।

तालिका 12.4 कुछ कार्यात्मक समूह और कार्बनिक यौगिकों की श्रेणियाँ

यौगिकों की श्रेणी	कार्यात्मक समूह संरचना	IUPAC समूह उपसर्ग	IUPAC समूह प्रत्यय	उदाहरण
एल्केन	-	-	-एन	ब्यूटेन, $\mathrm{CH}_3\left(\mathrm{CH}_2\right)_2 \mathrm{CH}_3$
एल्कीन	$>\mathrm{C}=\mathrm{C}<$	-	-ईन	ब्यूट-1-ईन, $\mathrm{CH}_2=\mathrm{CHCH}_2 \mathrm{CH}_3$
एल्काइन	$-\mathrm{C} \equiv \mathrm{C}-$	-	-आइन	ब्यूट-1-आइन, $\mathrm{CH} \equiv \mathrm{CCH}_2 \mathrm{CH}_3$
ऐरीन	-	-	-	बेंज़ीन,
हैलाइड	$-\mathrm{X}$ $(\mathrm{X}=\mathrm{F}, \mathrm{Cl}, \mathrm{Br}, \mathrm{I})$	हैलो-	-	1-ब्रोमोब्यूटेन, $\mathrm{CH}_3\left(\mathrm{CH}_2\right)_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{Br}$
एल्कोहॉल	$-\mathrm{OH}$	हाइड्रॉक्सी-	$-\mathrm{ऑल}$	ब्यूटान-2-ऑल,
ऐल्डिहाइड	$-\mathrm{CHO}$	फॉर्मिल, या ऑक्सो		ब्यूटेनल, $\mathrm{CH}_3\left(\mathrm{CH}_2\right)_2 \mathrm{CHO}$
कीटोन	$>\mathrm{C}=\mathrm{O}$			ब्यूटान-2-वन, $\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{COCH}_3$
नाइट्राइल	$-\mathrm{C} \equiv \mathrm{N}$		I	पेंटेननाइट्राइल, $\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CN}$
ईथर	-R-O-R-	अल्को		एथॉक्सीएथेन, $\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{OCH}_2 \mathrm{CH}_3$
कार्बोक्सिलिक अम्ल	$-\mathrm{COOH}$	कार्बॉक्सी	-ओइक अम्ल	ब्यूटेनोइक अम्ल, $\mathrm{CH}_3\left(\mathrm{CH}_2\right)_2 \mathrm{CO}_2 \mathrm{H}$
कार्बॉक्सिलेट आयन	$-\mathrm{COO}^{-}$		-ओएट	सोडियम ब्यूटेनोएट, $\mathrm{CH}_3\left(\mathrm{CH}_2\right)_2 \mathrm{CO}_2^{-} \mathrm{Na}^{+}$
एस्टर	-COOR	अल्कॉक्सीकार्बोनिल	-ओएट	मेथिल प्रोपेनोएट, $\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{COOCH}_3$
एसिल हैलाइड	$-\mathrm{COX}$ $(\mathrm{X}=\mathrm{F}, \mathrm{Cl}, \mathrm{Br}, \mathrm{I})$	हैलोकार्बोनिल	-ओइल हैलाइड	ब्यूटेनॉइल क्लोराइड, $\mathrm{CH}_3\left(\mathrm{CH}_2\right)_2 \mathrm{COCl}$
एमीन	$-\mathrm{NH}_2$, $>\mathrm{NH},>\mathrm{N}-$	अमीनो-	-अमीन	ब्यूटान-2-अमीन, $\mathrm{CH}_3 \mathrm{CHNH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_3$
एमाइड	$-\mathrm{CONH}_2$, - $\mathrm{CONHR}^2$, - $\mathrm{CONR}_2$	-कार्बामॉयल	-एमाइड	ब्यूटेनैमाइड, $\mathrm{CH}_3\left(\mathrm{CH}_2\right)_2 \mathrm{CONH}_2$
नाइट्रो यौगिक	$-\mathrm{NO}_2$	नाइट्रो	-	1-नाइट्रोब्यूटेन, $\mathrm{CH}_3\left(\mathrm{CH}_2\right)_3 \mathrm{NO}_2$
सल्फोनिक अम्ल	$-\mathrm{SO}_3 \mathrm{H}$	सल्फो	सल्फोनिक अम्ल	मेथिलसल्फोनिक अम्ल $\mathrm{CH}_3 \mathrm{SO}_3 \mathrm{H}$

यहाँ, दो कार्यात्मक समूह अर्थात् कीटोन और कार्बोक्सिलिक एसिड मौजूद हैं। प्रमुख कार्यात्मक समूह कार्बोक्सिलिक एसिड समूह है; इसलिए मूल श्रृंखला ‘ओइक’ एसिड से समाप्त होगी। श्रृंखला की संख्या - $\mathrm{COOH}$ कार्यात्मक समूह के कार्बन से प्रारंभ होती है। श्रृंखला में कार्बन 5 पर कीटो समूह ‘ऑक्सो’ द्वारा दर्शाया जाता है। प्रमुख कार्यात्मक समूह सहित सबसे लंबी श्रृंखला में 6 कार्बन परमाणु हैं; इसलिए मूल हाइड्रोकार्बन हेक्सेन है। यौगिक इसलिए 5-ऑक्सोहेक्सानोइक एसिड के रूप में नामित किया जाता है।

(iv) $\underset{6}{\mathrm{CH}} \equiv \underset{5}{\mathrm{C}}-\underset{4}{\mathrm{CH}}=\underset{3}{\mathrm{CH}}-\underset{2}{\mathrm{CH}}=\underset{1}{\mathrm{CH_2}} $

हल

दो $\mathrm{C}=\mathrm{C}$ कार्यात्मक समूह कार्बन परमाणु 1 और 3 पर मौजूद हैं, जबकि $\mathrm{C} \equiv \mathrm{C}$ कार्यात्मक समूह कार्बन 5 पर मौजूद है। इन समूहों को प्रत्यय ‘डाइईन’ और ‘ईन’ द्वारा दर्शाया जाता है। कार्यात्मक समूहों को धारण करने वाली सबसे लंबी श्रृंखला में 6 कार्बन परमाणु हैं; इसलिए मूल हाइड्रोकार्बन हेक्सेन है। यौगिक का नाम इसलिए हेक्सा-1,3डाइईन-5-ईन है।

समस्या 12.9

(i) 2-क्लोरोहेक्सेन, (ii) पेंट-4-ईन-2-ओल, (iii) 3-नाइट्रोसाइक्लोहेक्सीन, (iv) साइक्लोहेक्स-2-ईन-1-ओल, (v) 6-हाइड्रॉक्सीहेप्टेनल की संरचना प्राप्त करें।

हल

(i) ‘हेक्सेन’ श्रृंखला में 6 कार्बन परमाणुओं की उपस्थिति को दर्शाता है। कार्यात्मक समूह क्लोरो कार्बन 2 पर उपस्थित है। इसलिए, यौगिक की संरचना $\mathrm{CH_3} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH}(\mathrm{Cl}) \mathrm{CH_3}$ है।

(ii) ‘पेन्ट’ दर्शाता है कि मूल हाइड्रोकार्बन श्रृंखला में 5 कार्बन परमाणु हैं। ‘एन’ और ‘ओल’ कार्यात्मक समूहों $\mathrm{C}=\mathrm{C}$ और $-\mathrm{OH}$ को क्रमशः कार्बन परमाणु 4 और 2 पर दर्शाते हैं। इस प्रकार, संरचना $\mathrm{CH_2}=\mathrm{CHCH_2} \mathrm{CH}(\mathrm{OH}) \mathrm{CH_3}$ है।

(iii) छह-सदस्यीय वलय जिसमें कार्बन-कार्बन द्विबंध होता है, वह साइक्लोहेक्सीन द्वारा सूचित किया जाता है, जिसे (I) में दिखाए अनुसार संख्यांकित किया गया है। उपसर्ग 3-नाइट्रो का अर्थ है कि एक नाइट्रो समूह $\mathrm{C}-3$ पर उपस्थित है। इस प्रकार, यौगिक की पूर्ण संरचनात्मक सूत्र (II) है। द्विबंध प्रत्यययुक्त कार्यात्मक समूह है जबकि $\mathrm{NO_2}$ उपसर्गयुक्त कार्यात्मक समूह है, इसलिए द्विबंध को $-\mathrm{NO_2}$ समूह की तुलना में वरीयता मिलती है:

(iv) ‘1-ओल’ का अर्थ है कि एक $-\mathrm{OH}$ समूह $\mathrm{C}-1$ पर उपस्थित है। OH प्रत्यययुक्त कार्यात्मक समूह है और $\mathrm{C}=\mathrm{C}$ बंध की तुलना में वरीयता प्राप्त करता है। इस प्रकार संरचना (II) में दिखाए अनुसार है:

(v) ‘हैप्टैनल’ दर्शाता है कि यौगिक एक ऐल्डिहाइड है जिसमें मूल श्रृंखला में 7 कार्बन परमाणु हैं। ‘6-हाइड्रॉक्सी’ दर्शाता है कि - $\mathrm{OH}$ समूह कार्बन 6 पर उपस्थित है। इस प्रकार, यौगिक की संरचनात्मक सूत्र है: $\mathrm{CH_3} \mathrm{CH}(\mathrm{OH})$ $\mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CHO}$। $\mathrm{CHO}$ समूह का कार्बन परमाणु कार्बन श्रृंखला की संख्या करते समय शामिल किया जाता है।

12.5.4 प्रतिस्थापित बेंजीन यौगिकों की नामकरण

प्रतिस्थापित बेंजीन यौगिकों के लिए IUPAC नामकरण में, प्रतिस्थापक को बेंजीन शब्द से पहले उपसर्ग के रूप में रखा जाता है जैसा कि निम्नलिखित उदाहरणों में दिखाया गया है। हालांकि, कई प्रतिस्थापित बेंजीन यौगिकों के सामान्य नाम (नीचे कोष्ठक में लिखे गए) भी सार्वभौमिक रूप से प्रयोग किए जाते हैं।

यदि बेंजीन वलय द्विप्रतिस्थापित है, तो प्रतिस्थापकों की स्थिति को वलय के कार्बन परमाणुओं की संख्या देकर परिभाषित किया जाता है ताकि प्रतिस्थापक न्यूनतम संख्या पर स्थित हों। उदाहरण के लिए, यौगिक(b) को 1,3-डाइब्रोमोबेंजीन कहा जाता है और 1,5-डाइब्रोमोबेंजीन नहीं।

सामान्य नामकरण पद्धति में ऑर्थो $(o)$, मेटा $(\mathrm{m})$ और पैरा $(p)$ शब्दों का उपयोग सापेक्ष स्थितियों 1,2; 1,3 और 1,4 को दर्शाने के लिए उपसर्गों के रूप में किया जाता है। इस प्रकार, 1,3-डाइब्रोमोबेंज़ीन (b) को $m$-डाइब्रोमोबेंज़ीन (मेटा को संक्षेप में $m$- लिखा जाता है) कहा जाता है और डाइब्रोमोबेंज़ीन के अन्य समावयवी 1,2-(a) और 1,4-(c) को क्रमशः ऑर्थो (या केवल $o^{-}$) और पैरा (या केवल $p$-)-डाइब्रोमोबेंज़ीन कहा जाता है।

ट्राई- या उच्चतर प्रतिस्थापित बेंज़ीन व्युत्पन्नों के लिए ये उपसर्ग उपयोग नहीं किए जा सकते और यौगिकों का नामकरण रिंग पर प्रतिस्थापकों की स्थिति को न्यूनतम लोकेंट नियम का पालन करते हुए पहचान करके किया जाता है। कुछ मामलों में, बेंज़ीन व्युत्पन्नों का सामान्य नाम आधार यौगिक के रूप में लिया जाता है।

आधार यौगिक के प्रतिस्थापक को संख्या 1 दी जाती है और फिर अंकन की दिशा इस प्रकार चुनी जाती है कि अगला प्रतिस्थापक न्यूनतम संख्या प्राप्त करे। नाम में प्रतिस्थापक वर्णमाला क्रम में आते हैं। कुछ उदाहरण नीचे दिए गए हैं।

जब बेंजीन रिंग किसी कार्यात्मक समूह वाले एल्केन से जुड़ी होती है, तो इसे मूल यौगिक के बजाय प्रतिस्थापक माना जाता है। बेंजीन को प्रतिस्थापक के रूप में फेनिल $\left(\mathrm{C_6} \mathrm{H_5}{ }^{-} \text{ , जिसे } \mathrm{Ph} \text{ से भी संक्षिप्त किया जाता है} \right)$ कहा जाता है।

प्रश्न 12.10

संरचनात्मक सूत्र लिखिए:

(a) o-एथिलऐनिसोल,

(b) $p$-नाइट्रोऐनिलीन,

(c) 2,3-डाइब्रोमो-1-फेनिलपेन्टेन,

(d) 4-एथिल-1-फ्लोरो-2-नाइट्रोबेंजीन।

12.6 समावयवता

ऐसी परिघटना जिसमें दो या अधिक यौगिक समान आण्विक सूत्र रखते हैं परंतु भिन्न गुणधर्म रखते हैं, समावयवता कहलाती है। ऐसे यौगिकों को समावयवी कहा जाता है। निम्नलिखित प्रवाह चार्ट विभिन्न प्रकार की समावयवता दर्शाता है।

12.6.1 संरचनात्मक समावयवता

वे यौगिक जिनमें समान आण्विक सूत्र होता है परंतु संरचना (परमाणुओं की जोड़ने की विधि) भिन्न होती है, संरचनात्मक समावयवी कहलाते हैं। संरचनात्मक समावयवता के विभिन्न प्रकारों के कुछ विशिष्ट उदाहरण नीचे दिए गए हैं:

(i) श्रृंखला समावयवता: जब दो या अधिक यौगिकों का आण्विक सूत्र समान होता है परंतु कार्बन कंकाल भिन्न होते हैं, तो इन्हें श्रृंखला समावयवी कहा जाता है और इस घटना को श्रृंखला समावयवता कहा जाता है। उदाहरण के लिए, $\mathrm{C_5} \mathrm{H_12}$ तीन यौगिकों को दर्शाता है:

(ii) स्थिति समावयवता: जब दो या अधिक यौगिक कार्बन कंकाल पर प्रतिस्थापक परमाणु या कार्यात्मक समूह की स्थिति में भिन्न होते हैं, तो इन्हें स्थिति समावयवी कहा जाता है और इस घटना को स्थिति समावयवता कहा जाता है। उदाहरण के लिए, एल्कोहॉल:

(iii) कार्यात्मक समूह समावयवता: दो या अधिक यौगिकों का आण्विक सूत्र समान होता है परंतु कार्यात्मक समूह भिन्न होते हैं, तो इन्हें कार्यात्मक समावयवी कहा जाता है और इस घटना को कार्यात्मक समूह समावयवता कहा जाता है। उदाहरण के लिए, आण्विक सूत्र $\mathrm{C_3} \mathrm{H_6} \mathrm{O}$ एक ऐल्डिहाइड और एक कीटोन को दर्शाता है:

(iv) मेटामेरिज्म: यह अणु में कार्यात्मक समूह के दोनों ओर विभिन्न एल्किल श्रृंखलाओं के कारण उत्पन्न होता है। उदाहरण के लिए, $\mathrm{C_4} \mathrm{H_10} \mathrm{O}$ मेथॉक्सीप्रोपेन $\left(\mathrm{CH_3} \mathrm{OC_3} \mathrm{H_7}\right)$ और एथॉक्सीएथेन $\left(\mathrm{C_2} \mathrm{H_5} \mathrm{OC_2} \mathrm{H_5}\right)$ को दर्शाता है।

12.6.2 स्टीरियोआइसोमेरिज्म

यौगिक जिनकी संरचना और सहसंयोजी बंधों की क्रमबद्धता समान होती है परंतु अंतरिक्ष में उनके परमाणुओं या समूहों की सापेक्ष स्थितियाँ भिन्न होती हैं, उन्हें स्टीरियोआइसोमर कहा जाता है। इस विशेष प्रकार के आइसोमेरिज्म को स्टीरियोआइसोमेरिज्म कहा जाता है और इसे ज्यामितीय और प्रकाशिक आइसोमेरिज्म के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है।

12.7 कार्बनिक अभिक्रिया तंत्र की मूलभूत संकल्पनाएँ

एक कार्बनिक अभिक्रिया में, कार्बनिक अणु (जिसे सब्सट्रेट भी कहा जाता है) एक उपयुक्त आक्रामक अभिकारक के साथ अभिक्रिया करता है और एक या अधिक मध्यवर्ती(ओं) के निर्माण को जन्म देता है और अंततः उत्पाद(ओं) का निर्माण होता है।

सामान्य अभिक्रिया इस प्रकार दर्शाई गई है:

सब्सट्रेट वह अभिकारक है जो नए बंधन को कार्बन प्रदान करता है और दूसरा अभिकारक अभिकर्मक कहलाता है। यदि दोनों अभिकारक नए बंधन को कार्बन प्रदान करते हैं तो चयन मनमाना होता है और उस स्थिति में जिस अणु पर ध्यान केंद्रित किया जाता है उसे सब्सट्रेट कहा जाता है।

इस प्रकार की अभिक्रिया में दो कार्बन परमाणुओं या एक कार्बन तथा किसी अन्य परमाणु के बीच का सहसंयोजी बंध टूटता है और एक नया बंध बनता है। प्रत्येक चरण का क्रमबद्ध वर्णन, इलेक्ट्रॉनों की गति, बंध विखंडन तथा बंध निर्माण के दौरान ऊर्जा परिवर्तन और अभिकारकों के अभिकारक में रूपांतरण की दर (गतिकी) का विवरण, को अभिक्रिया क्रियाविधि कहा जाता है। अभिक्रिया क्रियाविधि का ज्ञान कार्बनिक यौगिकों की अभिक्रियाशीलता को समझने और उनके संश्लेषण की रणनीति की योजना बनाने में सहायक होता है।

निम्नलिखित खण्डों में हम उन सिद्धांतों में से कुछ सीखेंगे जो यह बताते हैं कि ये अभिक्रियाएँ कैसे घटित होती हैं।

12.7.1 सहसंयोजी बंध का विखंडन

एक सहसंयोजी बंध दो प्रकार से विखंडित हो सकता है: (i) विषमलेपी विखंडन, या (ii) समलेपी विखंडन।

विषमलेपी विखंडन में बंध इस प्रकार टूटता है कि साझा इलेक्ट्रॉन युगल खंडों में से एक के पास रह जाता है।

विषमलेपन के पश्चात् एक परमाणु के पास षट्क इलेक्ट्रॉन संरचना और धनावेश होता है तथा दूसरे के पास संयोजक अष्टक कम-से-कम एक एकाकी युगल और ऋणावेश के साथ होता है। इस प्रकार ब्रोमोमेथेन का विषमलेपी विखंडन $\stackrel{+}{\mathrm{C}} \mathrm{H_3}$ और $\mathrm{Br}^{-}$ देगा जैसा नीचे दिखाया गया है।

$$ \mathrm{H} _{3} \mathrm{C} -\curvearrowright \mathrm{Br} \longrightarrow \mathrm{H} _{3} \stackrel{+}{\mathrm{C}}+\mathrm{Br}^{-} $$

एक प्रजाति जिसमें कार्बन परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की सैक्सटेट और धनात्मक आवेश होता है, उसे कार्बोकैटियन कहा जाता है (पहले इसे कार्बोनियम आयन कहा जाता था)। $\stackrel{+}{\mathrm{C}} \mathrm{H_3}$ आयन को मेथिल कैटियन या मेथिल कार्बोनियम आयन कहा जाता है। कार्बोकैटियन को प्राइमरी, सेकेंडरी या टर्शियरी वर्गीकृत किया जाता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि धनात्मक आवेश वाले कार्बन से सीधे जुड़े कार्बनों की संख्या एक, दो या तीन है। कार्बोकैटियन के कुछ अन्य उदाहरण हैं: $\mathrm{CH_3} \stackrel{+}{\mathrm{C}} \mathrm{H_2}$ (एथिल कैटियन, एक प्राइमरी कार्बोकैटियन), $\left(\mathrm{CH_3}\right)_2 \stackrel{+}{\mathrm{C}} \mathrm{H}$ (आइसोप्रोपिल कैटियन, एक सेकेंडरी कार्बोकैटियन), और $\left(\mathrm{CH_3}\right)_3 \stackrel{\perp}{\mathrm{C}}$ (टर्ट-ब्यूटिल कैटियन, एक टर्शियरी कार्बोकैटियन)। कार्बोकैटियन अत्यधिक अस्थिर और अत्यधिक सक्रिय प्रजातियाँ होती हैं। धनात्मक आवेश वाले कार्बन से सीधे जुड़े अल्किल समूह कार्बोकैटियन को प्रेरण और हाइपरकंज्युगेशन प्रभावों के कारण स्थिर करते हैं, जिन्हें आप खंड 12.7.5 और 12.7.9 में पढ़ेंगे। कार्बोकैटियन स्थिरता का प्रेक्षित क्रम है: $\stackrel{+}{\mathrm{C}} \mathrm{H_3}<\mathrm{CH_3} \stackrel{+}{\mathrm{C}} \mathrm{H_2}<\left(\mathrm{CH_3}\right)_2 \stackrel{+}{\mathrm{C}} \mathrm{H}<\left(\mathrm{CH_3}\right)_3 \stackrel{+}{\mathrm{C}}$। ये कार्बोकैटियन त्रिकोणीय समतलीय आकृति के होते हैं जिनमें धनात्मक आवेश वाला कार्बन $s p^{2}$ संकरित होता है। इस प्रकार, $\stackrel{+}{\mathrm{C}} \mathrm{H_3}$ की आकृति को तीन समतुल्य $\mathrm{C}\left(s p^{2}\right)$ संकरित कक्षों के साथ तीन हाइड्रोजन परमाणुओं के 1s कक्षों से ओवरलैप से उत्पन्न माना जा सकता है। प्रत्येक बंधन को $\mathrm{C}\left(s p^{2}\right)-\mathrm{H}(1 s)$ सिग्मा बंधन के रूप में दर्शाया जा सकता है। शेष कार्बन कक्ष आण्विक तल के लंबवत् होता है और इसमें कोई इलेक्ट्रॉन नहीं होता है। [Fig. 12.3(a)]।

चित्र. 12.3 (a) मेथिल कार्बोकैटियन का आकार

विषमोन विघटन एक ऐसी प्रजाति भी दे सकता है जिसमें कार्बन साझा इलेक्ट्रॉन युग्म को प्राप्त करता है। उदाहरण के लिए, जब कार्बन से जुड़ा समूह $\mathrm{Z}$ इलेक्ट्रॉन युग्म के बिना चला जाता है,

तो मेथिल ऐनियन $\left(\mathrm{H_3} \mathrm{C}^{-}\right)$बनता है। ऐसी कार्बन प्रजाति जिसमें कार्बन पर ऋण आवेश होता है, कार्बऐनियन कहलाती है। कार्बऐनियन में कार्बन प्रायः $\mathrm{sp}^{3}$ संकरित होता है और इसकी संरचना विकृत चतुष्फलकीय होती है जैसा कि चित्र 12.3(b) में दिखाया गया है।

चित्र 12.3 (b) मेथिल कार्बऐनियन का आकार

कार्बऐनियन भी अस्थिर और अत्यधिक क्रियाशील प्रजातियाँ होती हैं। कार्बनिक अभिक्रियाएँ जो विषमबंध विखंडन के माध्यम से आगे बढ़ती हैं, उन्हें आयनिक या विषमध्रुवी या सिर्फ ध्रुवीय अभिक्रियाएँ कहा जाता है। समबंध विखंडन में, सहसंयोजी बंध के साझा इलेक्ट्रॉन युग्म में से एक इलेक्ट्रॉन प्रत्येक संयोजित परमाणु के साथ चला जाता है। इस प्रकार, समबंध विखंडन में इलेक्ट्रॉन युग्म के बजाय एकल इलेक्ट्रॉन की गति होती है। इस एकल इलेक्ट्रॉन की गति को ‘अर्ध-शीर्षक’ (फिश हुक: $\sim$) वक्र तीर द्वारा दर्शाया जाता है। ऐसा विखंडन उदासीन प्रजाति (परमाणु या समूह) बनाता है जिसमें एक असंयुक्त इलेक्ट्रॉन होता है। इन्हें मुक्त कण (फ्री रैडिकल) कहा जाता है। कार्बोकैटायन और कार्बऐनियन की तरह मुक्त कण भी अत्यधिक क्रियाशील होते हैं। समबंध विखंडन इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

एल्किल मुक्त कणों को प्राथमिक, द्वितीयक या तृतीयक के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। प्राथमिक से तृतीयक की ओर बढ़ने पर एल्किल मुक्त कण की स्थिरता बढ़ती है:

$ \underset{\substack{\text{मेथिल} \\ \substack{ \text{मुक्त} \\ \text{रेडिकल}}}}{\dot{\mathrm{C}} \mathrm{H_3}} < \underset{\substack{\text{एथिल} \\ \substack{ \text{मुक्त} \\ \text{रेडिकल}}}}{\dot{\mathrm{C}} \mathrm{H_2} \mathrm{CH_3}} < \underset{\substack{\text{आइसोप्रोपिल} \\ \substack{ \text{मुक्त} \\ \text{रेडिकल}}}}{\dot{\mathrm{C}} \mathrm{H} \left(\mathrm{CH_3} \right)_2} < \underset{\substack{\text{टर्ट-ब्यूटिल} \\ \substack{ \text{मुक्त} \\ \text{रेडिकल}}}}{\dot{\mathrm{C}} \left(\mathrm{CH_3}\right)_3}$

कार्बनिक अभिक्रियाएँ, जो समरूप विदलन द्वारा आगे बढ़ती हैं, उन्हें मुक्त रेडिकल या समध्रुवी या अध्रुवीय अभिक्रियाएँ कहा जाता है।

12.7.2 सब्सट्रेट और अभिकारक

कार्बनिक यौगिकों की अभिक्रियाओं में आयन सामान्यतः नहीं बनते। अणु स्वरूप में अभिक्रिया में भाग लेते हैं। यह सुविधाजनक होता है कि एक अभिकारक को सब्सट्रेट और दूसरे को अभिकारक कहा जाए। सामान्यतः, एक अणु जिसके कार्बन की नया बंध बनने में भागीदारी होती है, उसे सब्सट्रेट कहा जाता है और दूसरे को अभिकारक। जब कार्बन-कार्बन बंध बनता है, तो अभिकारकों को सब्सट्रेट और अभिकारक के रूप में नाम देना मनमाना होता है और यह प्रेक्षणाधीन अणु पर निर्भर करता है। उदाहरण:

न्यूक्लियोफाइल और इलेक्ट्रोफाइल

रिएजेंट सब्सट्रेट की सक्रिय साइट पर आक्रमण करते हैं। सक्रिय साइट अणु का इलेक्ट्रॉन-रहित भाग (एक धनात्मक सक्रिय साइट) हो सकती है, उदाहरण के लिए, एक ऐसा परमाणु जिसका इलेक्ट्रॉन कोष अधूरा हो या अणु में डाइपोल का धनात्मक सिरा। यदि आक्रमण करने वाला प्रजाति इलेक्ट्रॉन-समृद्ध है, तो यह इन साइटों पर आक्रमण करता है। यदि आक्रमण करने वाला प्रजाति इलेक्ट्रॉन-रहित है, तो उसके लिए सक्रिय साइट वह भाग है जो इलेक्ट्रॉन दे सकता है, उदाहरण के लिए, डबल बॉन्ड में $\pi$ इलेक्ट्रॉन।

एक रिएजेंट जो सक्रिय साइट पर एक इलेक्ट्रॉन युग्म लाता है, उसे न्यूक्लियोफाइल (Nu:) कहा जाता है, अर्थात् नाभिक-साधक, और इस प्रतिक्रिया को न्यूक्लियोफिलिक कहा जाता है। एक रिएजेंट जो सक्रिय साइट से एक इलेक्ट्रॉन युग्म ले जाता है, उसे इलेक्ट्रोफाइल $\left(\mathrm{E}^{+}\right)$ कहा जाता है, अर्थात् इलेक्ट्रॉन-साधक, और इस प्रतिक्रिया को इलेक्ट्रोफिलिक कहा जाता है।

एक ध्रुवीय कार्बनिक अभिक्रिया के दौरान, एक नाभिकस्नेही (नाभिकस्नेही) किसी ऐसे विद्युत्स्नेही केंद्र पर आक्रमण करता है जो किसी विशिष्ट परमाणु या भाग में होता है जो इलेक्ट्रॉन की कमी से युक्त होता है। इसी प्रकार, विद्युत्स्नेही (इलेक्ट्रोफाइल) नाभिकस्नेही केंद्र पर आक्रमण करते हैं, जो कि इलेक्ट्रॉन से भरपूर केंद्र होता है। इस प्रकार, विद्युत्स्नेही अभिक्रिया के दौरान इलेक्ट्रॉन युग्म को सब्सट्रेट से प्राप्त करते हैं। एक वक्र तीर चिह्न (curved-arrow notation) का उपयोग इलेक्ट्रॉन युग्म के नाभिकस्नेही से विद्युत्स्नेही की ओर गति को दर्शाने के लिए किया जाता है। कुछ नाभिकस्नेही उदाहरणों में ऋणावेशित आयन जैसे हाइड्रॉक्साइड $\left(\mathrm{HO}^{-}\right)$, सायनाइड $\left(\mathrm{NC}^{-}\right)$ आयन और कार्बऐनियन $\left(\mathrm{R_3} \mathrm{C} \mathrm{C}^{-}\right)$ शामिल हैं। उदासीन अणु जैसे $\mathrm{H_2} \ddot{\mathrm{O}}:, \mathrm{R_3} \mathrm{~N}$ :, $\mathrm{R_2} \ddot{\mathrm{N}} \mathrm{H}$ आदि भी अकेले इलेक्ट्रॉन युग्म की उपस्थिति के कारण नाभिकस्नेही के रूप में कार्य कर सकते हैं। विद्युत्स्नेही के उदाहरणों में कार्बोकैटायन $\left(\stackrel{\stackrel{\rightharpoonup}{C}}{ } \mathrm{H_3}\right)$ और उदासीन अणु जिनमें कार्बोनिल समूह ( $>\mathrm{C}=\mathrm{O})$ या अल्किल हैलाइड $\left(\mathrm{R_3} \mathrm{C}-\mathrm{X}\right.$, जहाँ $\mathrm{X}$ एक हैलोजन परमाणु है) जैसे कार्यात्मक समूह होते हैं, शामिल हैं। कार्बोकैटायन में कार्बन परमाणु का स्पष्ट इलेक्ट्रॉन विन्यास (sextet configuration) होता है; इसलिए यह इलेक्ट्रॉन की कमी से युक्त होता है और नाभिकस्नेही से इलेक्ट्रॉन युग्म प्राप्त कर सकता है। उदासीन अणुओं जैसे अल्किल हैलाइड में, $\mathrm{C}-\mathrm{X}$ बंध की ध्रुवता के कारण कार्बन परमाणु पर आंशिक धन आवेश उत्पन्न होता है और इस प्रकार कार्बन परमाणु एक विद्युत्स्नेही केंद्र बन जाता है जहाँ नाभिकस्नेही आक्रमण कर सकता है।

समस्या 12.11

वक्र-तीर संकेतन का प्रयोग करके दिखाइए कि निम्नलिखित सहसंयोजी आबंध विषमोनमुख विदलन (heterolytic cleavage) से गुजरने पर कौन-से सक्रिय मध्यवर्ती (reactive intermediates) बनते हैं।

(a) $\mathrm{CH_3}-\mathrm{SCH_3}$, (b) $\mathrm{CH_3}-\mathrm{CN}$, (c) $\mathrm{CH_3}-\mathrm{Cu}$

हल

समस्या 12.12

औचित्य देते हुए निम्नलिखित अणुओं/आयनों को नाभिकस्नेही (nucleophile) या विद्युत्स्नेही (electrophile) के रूप में वर्गीकृत कीजिए:

$\mathrm{HS}^{-}, \mathrm{BF_3}, \mathrm{C_2} \mathrm{H_5} \mathrm{O}^{-},\left(\mathrm{CH_3}\right)_{3} \mathrm{~N:}$,

Ci+ $, \mathrm{CH_3} \stackrel{+}{\mathrm{C}}=\mathrm{O}, \mathrm{H_2} \mathrm{~N:^-} , \stackrel{+}{\mathrm{N}} \mathrm{O_2}$

हल

नाभिकस्नेही: $\mathrm{HS}^{-}, \mathrm{C_2} \mathrm{H_5} \mathrm{O}^{-},\left(\mathrm{CH_3}\right)_{3} \mathrm{~N}: \mathrm{H_2} \mathrm{~N}^{-}$ इन प्रजातियों में अनभाजित इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं, जिन्हें दान किया जा सकता है और एक विद्युत्स्नेही के साथ साझा किया जा सकता है।

विद्युत्स्नेही: $\mathrm{BF_3}, \mathrm{C} \stackrel{+}{1} \mathrm{H_3}-\stackrel{+}{\mathrm{C}}=\mathrm{O}, \stackrel{+}{\mathrm{N}} \mathrm{O_2}$। सक्रिय स्थलों पर केवल छह संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं; ये एक नाभिकस्नेही से इलेक्ट्रॉन युग्म ग्रहण कर सकते हैं।

समस्या 12.13

निम्नलिखित में विद्युत्स्नेही केंद्र की पहचान कीजिए: $\mathrm{CH_3} \mathrm{CH}=\mathrm{O}, \mathrm{CH_3} \mathrm{CN}, \mathrm{CH_3} \mathrm{I}$।

हल

$\mathrm{CH_3} \mathrm{H} \stackrel{*}{\mathrm{C}}=\mathrm{O}, \mathrm{H_3} \mathrm{C} \stackrel{\ast}{\mathrm{C}} \equiv \mathrm{N}$ और $\mathrm{H_3} \mathrm{C}^\ast-\mathrm{I}$ में तारांकित कार्बन परमाणु इलेक्ट्रॉन-स्नेही केंद्र होते हैं क्योंकि बंध की ध्रुवता के कारण इन पर आंशिक धन आवेश होता है।

12.7.3 कार्बनिक अभिक्रियाओं में इलेक्ट्रॉनों की गति

कार्बनिक अभिक्रियाओं में इलेक्ट्रॉनों की गति को वक्र-तीर संकेतन द्वारा दिखाया जा सकता है। यह दर्शाता है कि अभिक्रिया के दौरान इलेक्ट्रॉनिक पुनर्वितरण के कारण बंधिंग में कैसे परिवर्तन होते हैं। इलेक्ट्रॉन युग्म की स्थिति में परिवर्तन दिखाने के लिए, वक्र तीर उस बिंदु से प्रारंभ होता है जहाँ से इलेक्ट्रॉन युग्म स्थानांतरित होता है और उस स्थान पर समाप्त होता है जहाँ यह युग्म जा सकता है।

इलेक्ट्रॉन युग्म के स्थानांतरण को इस प्रकार दर्शाया गया है:

एकल इलेक्ट्रॉन की गति को एकल काँटेदार ‘फिश हुक’ (अर्थात् अर्ध-शीर्ष वाला वक्र तीर) द्वारा दर्शाया जाता है। उदाहरण के लिए, हाइड्रॉक्साइड आयन के हस्तांतरण से एथेनॉल बनने और क्लोरोमेथेन के वियोजन में, वक्र तीरों का उपयोग करके इलेक्ट्रॉनों की गति इस प्रकार दिखाई जा सकती है:

12.7.4 सहसंयोजी बंधों में इलेक्ट्रॉन विस्थापन प्रभाव

कार्बनिक अणु में इलेक्ट्रॉन विस्थापन या तो मूल अवस्था में किसी परमाणु या प्रतिस्थापी समूह के प्रभाव से हो सकता है या फिर किसी उपयुक्त आक्रामक अभिकारक की उपस्थिति में। अणु में उपस्थित परमाणु या प्रतिस्थापी समूह के प्रभाव से होने वाला इलेक्ट्रॉन विस्थापन बंध की स्थायी ध्रुवण का कारण बनता है। प्रेरण प्रभाव तथा अनुनाद प्रभाव इस प्रकार के इलेक्ट्रॉन विस्थापन के उदाहरण हैं। अस्थायी इलेक्ट्रॉन विस्थापन प्रभाव तब देखा जाता है जब कोई अभिकारक अणु पर आक्रमण करने के लिए निकट आता है। इस प्रकार के इलेक्ट्रॉन विस्थापन को इलेक्ट्रॉनमेरिक प्रभाव या ध्रुवणीयता प्रभाव कहा जाता है। आगे के खंडों में हम इन प्रकारों के इलेक्ट्रॉनिक विस्थापनों के बारे में जानेंगे।

12.7.5 प्रेरण प्रभाव

जब विभिन्न विद्युत्‌ऋणात्मकता वाले परमाणुओं के बीच एक सहसंयोजी बंध बनता है, तो इलेक्ट्रॉन घनत्व बंध के अधिक विद्युत्‌ऋणात्मक परमाणु की ओर अधिक होता है। इलेक्ट्रॉन घनत्व का ऐसा विस्थापन एक ध्रुवीय सहसंयोजी बंध उत्पन्न करता है। बंध ध्रुवता कार्बनिक यौगिकों में विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक प्रभावों का कारण बनती है। आइए क्लोरोएथेन (\left(\mathrm{CH_3} \mathrm{CH_2} \mathrm{Cl}\right)) पर विचार करें, जिसमें (\mathrm{C}-\mathrm{Cl}) बंध एक ध्रुवीय सहसंयोजी बंध है। यह इस प्रकार ध्रुवित है कि कार्बन-1 पर कुछ धनात्मक आवेश (\left(\delta^{+}\right))और क्लोरीन पर कुछ ऋणात्मक आवेश (\left(\delta^{-}\right)) आ जाता है। ध्रुवीय सहसंयोजी बंध में दोनों परमाणुओं पर आंशिक इलेक्ट्रॉनिक आवेशों को प्रतीक (\delta) (डेल्टा) द्वारा दर्शाया जाता है और इलेक्ट्रॉन घनत्व के विस्थापन को एक ऐरो से दिखाया जाता है जो ध्रुवीय बंध के (\delta^{+})से (\delta^{-})अंत की ओर इशारा करता है।

(\stackrel{\delta \delta^+}{\underset{2}{\mathrm{CH_3}}} \xrightarrow{}— \stackrel{\delta^+}{\underset{1}{\mathrm{CH_2}}} \xrightarrow{}— \stackrel{\delta^-}{\mathrm{Cl}})

बदले में कार्बन-1, जिस पर आंशिक धनात्मक आवेश $\left(\delta^{+}\right)$ विकसित हो गया है, पास के $\mathrm{C}-\mathrm{C}$ बंध से कुछ इलेक्ट्रॉन घनत्व अपनी ओर खींचता है। परिणामस्वरूप कार्बन-2 पर भी कुछ धनात्मक आवेश $\left(\delta \delta^{+}\right)$ विकसित हो जाता है, जहाँ $\delta \delta^{+}$ का अर्थ है कि यह आवेश कार्बन-1 की तुलना में अपेक्षाकृत कम है। दूसरे शब्दों में, ध्रुवीय $\mathrm{C}-\mathrm{Cl}$ बंध पास के बंधों में ध्रुविता उत्पन्न करता है। ऐसी $\sigma$-बंध की ध्रुविता, जो पास के $\sigma$-बंध की ध्रुविता के कारण होती है, को प्रेरण प्रभाव कहा जाता है। यह प्रभाव आगे के बंधों तक भी जाता है, लेकिन यह प्रभाव तेजी से घटता जाता है जैसे-जैसे बीच में आने वाले बंधों की संख्या बढ़ती है और तीन बंधों के बाद यह नगण्य हो जाता है। प्रेरण प्रभाव उस क्षमता से संबंधित है जिससे प्रतिस्थापक संलग्न कार्बन परमाणु से इलेक्ट्रॉन घनत्व को या तो खींचते हैं या देते हैं। इस क्षमता के आधार पर प्रतिस्थापकों को इलेक्ट्रॉन-खींचने वाले या इलेक्ट्रॉन-देने वाले समूहों के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, हाइड्रोजन के सापेक्ष। हैलोजन और कई अन्य समूह जैसे नाइट्रो $\left(-\mathrm{NO_2}\right)$, सायनो (- $\mathrm{CN}$ ), कार्बोक्सी (- $\left.\mathrm{COOH}\right)$, एस्टर (COOR), एरिलॉक्सी (-OAr, उदा. $-\mathrm{OC_6} \mathrm{H_5}$ ), आदि इलेक्ट्रॉन-खींचने वाले समूह हैं। दूसरी ओर, अल्किल समूह जैसे मेथिल $\left(-\mathrm{CH_3}\right)$ और एथिल $\left(-\mathrm{CH_2}-\mathrm{CH_3}\right)$ सामान्यतः इलेक्ट्रॉन-देने वाले समूह माने जाते हैं।

समस्या 12.14

निम्न अणु युग्मों में कौन-सा बंध अधिक ध्रुवीय है: (a) (\mathrm{H_3} \mathrm{C}-\mathrm{H}, \mathrm{H_3} \mathrm{C}-\mathrm{Br}) (b) (\mathrm{H_3} \mathrm{C}-\mathrm{NH_2}, \mathrm{H_3} \mathrm{C}-\mathrm{OH}) (c) (\mathrm{H_3} \mathrm{C}-\mathrm{OH}), (\mathrm{H_3} \mathrm{C})-SH

हल

(a) (\mathrm{C}-\mathrm{Br}), चूँकि (\mathrm{Br}) की विद्युतऋणता (\mathrm{H}) से अधिक है, (b) (\mathrm{C}-\mathrm{O}), (c) (\mathrm{C}-\mathrm{O})

समस्या 12.15

(\mathrm{CH_3} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{Br}) के किस (\mathrm{C}-\mathrm{C}) बंध में प्रेरित प्रभाव न्यूनतम होने की अपेक्षा है?

हल

प्रेरित प्रभाव की तीव्रता बीच में आने वाले बंधों की संख्या बढ़ने के साथ घटती जाती है। इसलिए, यह प्रभाव कार्बन-3 और हाइड्रोजन के बीच के बंध में न्यूनतम है।

12.7.6 अनुनाद संरचना

ऐसे कई कार्बनिक अणु हैं जिनके व्यवहार को एकल लुइस संरचना द्वारा समझाया नहीं जा सकता। एक उदाहरण बेंजीन का है। इसका चक्रीय संरचना जिसमें बारी-बारी से (\mathrm{C}-\mathrm{C}) एकल और (\mathrm{C}=\mathrm{C}) द्विबंध दिखाए गए हैं, वह बेंजीन की विशिष्ट गुणधर्मों को समझाने के लिए अपर्याप्त है।

उपरोक्त चित्र के अनुसार, बेंज़ीन में $\mathrm{C}-\mathrm{C}$ एकल और $\mathrm{C}=\mathrm{C}$ द्विबंध होने के कारण दो भिन्न बंध लंबाइयाँ होनी चाहिए। परंतु प्रयोगात्मक रूप से यह निर्धारित हुआ है कि बेंज़ीन में $\mathrm{C}-\mathrm{C}$ बंध की एकसमान दूरी $139 \mathrm{pm}$ है, जो $\mathrm{C}-\mathrm{C}$ एकल $(154 \mathrm{pm})$ और $\mathrm{C}=\mathrm{C}$ द्विबंध $(134 \mathrm{pm})$ बंधों के मध्य की दूरी है। इस प्रकार, बेंज़ीन की संरचना को उपरोक्त संरचना से पर्याप्त रूप से नहीं दर्शाया जा सकता। इसके अतिरिक्त, बेंज़ीन को ऊर्जा की दृष्टि से समान संरचनाएँ I और II समान रूप से अच्छी तरह दर्शा सकती हैं।

इसलिए, अनुनाद सिद्धांत (इकाई 4) के अनुसार बेंज़ीन की वास्तविक संरचना इनमें से किसी एक संरचना से पर्याप्त रूप से नहीं दर्शाई जा सकती, बल्कि यह दोनों संरचनाओं (I और II) का एक संकर है जिसे अनुनाद संरचनाएँ कहा जाता है। अनुनाद संरचनाएँ (कैनोनिकल संरचनाएँ या योगदान करने वाली संरचनाएँ) काल्पनिक होती हैं और अलग-अलग रूप से किसी वास्तविक अणु को नहीं दर्शाती हैं। ये वास्तविक संरचना में अपनी स्थिरता के अनुपात में योगदान करती हैं।

नाइट्रोमेथेन $\left(\mathrm{CH_3} \mathrm{NO_2}\right)$ अनुनाद का एक और उदाहरण प्रस्तुत करता है, जिसे दो लुइस संरचनाओं (I और II) द्वारा दर्शाया जा सकता है। इन संरचनाओं में दो प्रकार की $\mathrm{N}-\mathrm{O}$ आबंधें होती हैं।

हालांकि, यह ज्ञात है कि नाइट्रोमेथेन की दोनों $\mathrm{N}-\mathrm{O}$ आबंधें समान लंबाई की होती हैं (एक $\mathrm{N}-\mathrm{O}$ एकल आबंध और एक $\mathrm{N}=\mathbf{O}$ द्वि आबंध के बीच की मध्यवर्ती)। इसलिए नाइट्रोमेथेन की वास्तविक संरचना दो कैनोनिकल रूपों I और II की अनुनाद हाइब्रिड है।

अणु की वास्तविक संरचना (अनुनाद हाइब्रिड) की ऊर्जा किसी भी कैनोनिकल संरचना की ऊर्जा से कम होती है। वास्तविक संरचना और न्यूनतम ऊर्जा वाली अनुनाद संरचना के बीच ऊर्जा का अंतर अनुनाद स्थिरीकरण ऊर्जा या सरलतः अनुनाद ऊर्जा कहलाता है। जितने अधिक महत्वपूर्ण योगदान देने वाली संरचनाएँ होंगी, अनुनाद ऊर्जा उतनी ही अधिक होगी। अनुनाद विशेष रूप से महत्वपूर्ण होता है जब योगदान देने वाली संरचनाएँ ऊर्जा में समतुल्य होती हैं।

निम्नलिखित नियम अनुनाद संरचनाएँ लिखते समय लागू किए जाते हैं: अनुनाद संरचनाओं में (i) नाभिकों की स्थिति समान होती है और (ii) असंगत इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होती है। अनुनाद संरचनाओं में से वह संरचना अधिक स्थिर होती है जिसमें अधिक संख्या में सहसंयोजी बंध हों, सभी परमाणुओं के पास अष्टक (हाइड्रोजन को छोड़कर जिसके पास द्वयक होता है) हो, विपरीत आवेशों की कम पृथक्करण हो, (यदि कोई ऋणात्मक आवेश हो तो वह अधिक विद्युतऋणात्मक परमाणु पर हो, यदि कोई धनात्मक आवेश हो तो वह अधिक विद्युतधनात्मक परमाणु पर हो) और आवेश का अधिक प्रसार हो।

समस्या 12.16

$\mathrm{CH_3} \mathrm{COO}^{-}$ की अनुनाद संरचनाएँ लिखें और इलेक्ट्रॉनों की गति को घुमावदार तीरों द्वारा दिखाएँ।

हल

पहले संरचना लिखें और उपयुक्त परमाणुओं पर संयुग्मन नहीं किए गए संयुक्त इलेक्ट्रॉन युग्म रखें। फिर एक-एक करके तीर खींचें जो इलेक्ट्रॉनों को हटाकर अन्य संरचनाएँ प्राप्त करने के लिए गति करते हैं।

समस्या 12.17

$\mathrm{CH_2}=\mathrm{CH}-\mathrm{CHO}$ की अनुनाद संरचनाएँ लिखें। योगदान देने वाली संरचनाओं की सापेक्ष स्थिरता दर्शाएँ।

हल

I: सबसे अधिक स्थिर, अधिक संख्या में सहसंयोजी आबंध, प्रत्येक कार्बन और ऑक्सीजन परमाणु का अष्टक पूर्ण है और विपरीत आवेशों का पृथक्करण नहीं है II: ऋणावधि अधिक विद्युतऋणात्मक परमाणु पर और धनावेश अधिक विद्युतधनात्मक परमाणु पर; III: योगदान नहीं देता क्योंकि ऑक्सीजन पर धनावेश और कार्बन पर ऋणावधि है, इसलिए सबसे कम स्थिर।

प्रश्न 12.18

स्पष्ट कीजिए कि निम्नलिखित दो संरचनाएँ, I और II, $\mathrm{CH_3} \mathrm{COOCH_3}$ की वास्तविक संरचना के प्रमुख योगदानकर्ता क्यों नहीं हो सकतीं।

हल

ये दोनों संरचनाएँ कम महत्वपूर्ण योगदानकर्ता हैं क्योंकि इनमें आवेश पृथक्करण शामिल है। इसके अतिरिक्त, संरचना I में एक कार्बन परमाणु अपूर्ण अष्टक के साथ है।

12.7.7 अनुनाद प्रभाव

अनुनाद प्रभाव को इस प्रकार परिभाषित किया गया है: ‘अणु में उत्पन्ध ध्रुवीयता जो दो $\pi$-आबंधों के परस्पर क्रिया या एक $\pi$-आबंध तथा निकटवर्ती परमाणु पर उपस्थित एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के बीच क्रिया से उत्पन्न होती है’। यह प्रभाव श्रृंखला के माध्यम से संचरित होता है। अनुनाद या मेसोमेरिक प्रभाव के दो प्रकार होते हैं जिन्हें $\mathrm{R}$ या $\mathrm{M}$ प्रभाव कहा जाता है।

(i) धनात्मक अनुनाद प्रभाव ( $+R$ प्रभाव)

इस प्रभाव में, इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतर एक परमाणु या संयुग्मित तंत्र से जुड़े प्रतिस्थापी समूह से दूर की ओर होता है। यह इलेक्ट्रॉन विस्थापन अणु में कुछ स्थानों को उच्च इलेक्ट्रॉन घनत्व वाला बना देता है। एनिलीन में यह प्रभाव इस प्रकार दिखाया गया है:

(ii) नकारात्मक अनुनाद प्रभाव (- $\boldsymbol{R}$ प्रभाव)

यह प्रभाव तब देखा जाता है जब इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतर संयुग्मित तंत्र से जुड़े परमाणु या प्रतिस्थापी समूह की ओर होता है। उदाहरण के लिए नाइट्रोबेंज़ीन में इस इलेक्ट्रॉन विस्थापन को इस प्रकार चित्रित किया जा सकता है:

वे परमाणु या प्रतिस्थापी समूह, जो $+\mathrm{R}$ या $-\mathrm{R}$ इलेक्ट्रॉन विस्थापन प्रभाव दर्शाते हैं, निम्नलिखित हैं:

• +R प्रभाव: - हैलोजन, - $\mathrm{OH},-\mathrm{OR},-\mathrm{OCOR},-\mathrm{NH_2}$, $-\mathrm{NHR},-\mathrm{NR_2}$, -NHCOR,

• R प्रभाव: $-\mathrm{COOH},-\mathrm{CHO},>\mathrm{C}=\mathrm{O},-\mathrm{CN},-\mathrm{NO_2}$

एक खुली श्रृंखला या चक्रीय तंत्र में एकांतर एकल और द्विबंधों की उपस्थिति को संयुक्त तंत्र (conjugated system) कहा जाता है। ये तंत्र प्रायः असामान्य व्यवहार प्रदर्शित करते हैं। उदाहरण हैं 1,3-ब्यूटाडाइन, ऐनिलीन और नाइट्रोबेंज़ीन आदि। ऐसे तंत्रों में π-इलेक्ट्रॉन विस्थापित (delocalised) होते हैं और तंत्र ध्रुवता (polarity) विकसित करता है।

12.7.8 इलेक्ट्रोमेरिक प्रभाव (E प्रभाव)

यह एक अस्थायी प्रभाव है। बहुबंध (द्विबंध या त्रिबंध) वाले कार्बनिक यौगिक यह प्रभाव केवल किसी आक्रामक अभिकारक (attacking reagent) की उपस्थिति में दिखाते हैं। इसे परिभाषित किया गया है कि आक्रामक अभिकारक की मांग पर बहुबंध से जुड़े परमाणुओं में से एक पर साझा किए गए π-इलेक्ट्रॉनों की पूर्ण स्थानांतरण है। जैसे ही आक्रामक अभिकारक प्रतिक्रिया के क्षेत्र से हट जाता है, प्रभाव समाप्त हो जाता है। इसे $\mathrm{E}$ द्वारा दर्शाया जाता है और इलेक्ट्रॉनों के विस्थापन को एक वक्र तीर $(\frown)$ से दिखाया जाता है। इलेक्ट्रोमेरिक प्रभाव के दो स्पष्ट प्रकार होते हैं।

(i) धनात्मक इलेक्ट्रोमेरिक प्रभाव (+E प्रभाव) इस प्रभाव में बहुबंध के π-इलेक्ट्रॉन उस परमाणु पर स्थानांतरित होते हैं जिससे अभिकारक जुड़ता है। उदाहरण के लिए:

(ii) नकारात्मक इलेक्ट्रोमेरिक प्रभाव (-E प्रभाव) इस प्रभाव में बहुबंध के (\pi)-इलेक्ट्रॉन उस परमाणु की ओर स्थानांतरित हो जाते हैं जिससे आक्रमणकारी अभिकर्मक संलग्न नहीं होता है। उदाहरण के लिए:

जब प्रेरण और इलेक्ट्रोमेरिक प्रभाव विपरीत दिशाओं में कार्य करते हैं, तो इलेक्ट्रोमेरिक प्रभाव प्रभावी रहता है।

12.7.9 अतिसंयुक्तन (Hyperconjugation)

अतिसंयुक्तन एक सामान्य स्थिरकारी अन्योन्यक्रिया है। इसमें किसी ऐल्किल समूह के (\mathrm{C}-\mathrm{H}) बंध के (\sigma) इलेक्ट्रॉनों का विकेन्द्रीकरण होता है, जो कि असंतृप्त तंत्र के किसी परमाणु या एक असाझा (p) कक्षक वाले परमाणु से सीधे संलग्न होता है। ऐल्किल समूह के (\mathrm{C}-\mathrm{H}) बंध के (\sigma) इलेक्ट्रॉन संलग्न असंतृप्त तंत्र या असाझा (p) कक्षक के साथ आंशिक संयुक्तन में प्रवेश करते हैं। अतिसंयुक्तन एक स्थायी प्रभाव है।

हाइपरकॉन्जुगेशन प्रभाव को समझने के लिए हम $\mathrm{CH_3} \stackrel{+}{\mathrm{C}} \mathrm{H_2}$ (एथिल कैटायन) का उदाहरण लेते हैं, जिसमें धनावेशित कार्बन परमाणु के पास एक खाली $p$ कक्षक होता है। मेथिल समूह के एक $\mathrm{C}-\mathrm{H}$ बंध इस खाली $p$ कक्षक के तल में संरेखित हो सकता है और इस $p$ कक्षक के तल में स्थित $\mathrm{C}-\mathrm{H}$ बंध के इलेक्ट्रॉन, चित्र 12.4 (a) में दिखाए अनुसार, खाली $p$ कक्षक में विस्थापित हो सकते हैं।

चित्र 12.4(a) एथिल कैटायन में हाइपरकॉन्जुगेशन दिखाता कक्षक चित्र

इस प्रकार का ओवरलैप कार्बोकेक्शन को स्थिर करता है क्योंकि आसन्न $\sigma$ बंध से इलेक्ट्रॉन घनत्व धनावेश को फैलाने में सहायता करता है।

सामान्यतः, जितने अधिक एल्किल समूह धनावेशित कार्बन परमाणु से जुड़े होते हैं, हाइपरकॉन्जुगेशन अन्योन्यक्रिया और कैटायन की स्थिरता उतनी ही अधिक होती है। इस प्रकार, कार्बोकेक्शनों की निम्नलिखित सापेक्ष स्थिरता होती है

हाइपरकॉन्जुगेशन एल्कीन और एल्किलरेंज में भी संभव होता है और ये एक साथ संघनित होते हैं। फ्रैक्टिन्स की तकनीक। एल्कीन के मामले में हाइपरकॉन्जुगेशन द्वारा इलेक्ट्रॉनों की विस्थापन को चित्र 12.4(b) में दर्शाया गया है।

चित्र 12.4(b) प्रोपीन में हाइपरकॉन्जुगेशन दिखाता ऑर्बिटल आरेख

हाइपरकॉन्जुगेटिव प्रभाव को देखने के विभिन्न तरीके हैं। एक तरीका यह है कि $\mathrm{C}-\mathrm{H}$ बंध को अनुनाद के कारण आंशिक आयनिक प्रकृति वाला माना जाए।

हाइपरकॉन्जुगेशन को नो-बॉन्ड अनुनाद भी माना जा सकता है।

समस्या 12.19

समझाइए कि $\left(\mathrm{CH_3}\right)_3 \stackrel{+}{\mathrm{C}}$ $\mathrm{CH_3} \stackrel{+}{\mathrm{C}} \mathrm{H_2}$ से अधिक स्थिर क्यों है और $\stackrel{+}{\mathrm{C}} \mathrm{H_3}$ सबसे कम स्थिर धनायन है।

हल

$\left(\mathrm{CH_3}\right)_3 \stackrel{+}{\mathrm{C}}$ में हाइपरकॉन्जुगेशन अन्योन्यक्रिया $\mathrm{CH_3} \stackrel{+}{\mathrm{C}} \mathrm{H_2}$ की तुलना में अधिक है क्योंकि $\left(\mathrm{CH_3}\right)_3 \stackrel{+}{\mathrm{C}}$ में नौ $\mathrm{C}-\mathrm{H}$ बंध होते हैं। $\stackrel{+}{\mathrm{C}} \mathrm{H_3}$ में रिक्त $p$ कक्षक समतल के लंबवत होता है जिसमें $\mathrm{C}-\mathrm{H}$ बंध स्थित होते हैं; इसलिए यह उससे ओवरलैप नहीं कर सकता। इस प्रकार, $\stackrel{+}{\mathrm{C}} \mathrm{H_3}$ में हाइपरकॉन्जुगेटिव स्थिरता नहीं होती।

12.7.10 कार्बनिक अभिक्रियाओं और तंत्रों के प्रकार

कार्बनिक अभिक्रियाओं को निम्नलिखित श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

(i) प्रतिस्थापन अभिक्रियाएँ

(ii) योग अभिक्रियाएँ

(iii) विलोपन अभिक्रियाएँ

(iv) पुनःविन्यास अभिक्रियाएँ

आप इन अभिक्रियाओं का अध्ययन इकाई 9 और बाद में कक्षा XII में करेंगे।

12.8 कार्बनिक यौगिकों की शुद्धि के तरीके

एक बार जब कोई कार्बनिक यौगिक प्राकृतिक स्रोत से निष्कर्षित हो जाता है या प्रयोगशाला में संश्लेषित हो जाता है, तो इसे शुद्ध करना आवश्यक होता है। कार्बनिक यौगिकों की शुद्धि के लिए उपयोग की जाने वाली विभिन्न विधियाँ यौगिक की प्रकृति और उसमें मौजूद अशुद्धता पर आधारित होती हैं।

शुद्धि के लिए प्रयुक्त सामान्य तकनीकें निम्नलिखित हैं:

(i) ऊर्ध्वपातन

(ii) क्रिस्टलीकरण

(iii) आसवन

(iv) विभेदी निष्कर्षण और

(v) क्रोमैटोग्राफी

अंततः, किसी यौगिक की शुद्धता का पता उसके गलनांक या क्वथनांक को निर्धारित करके लगाया जाता है। अधिकांश शुद्ध यौगिकों के स्पष्ट गलनांक और क्वथनांक होते हैं। किसी कार्बनिक यौगिक की शुद्धता की जाँच की नई विधियाँ विभिन्न प्रकारों की क्रोमैटोग्राफिक और स्पेक्ट्रोस्कोपिक तकनीकों पर आधारित हैं।

12.8.1 उर्ध्वपातन (Sublimation)

आपने पहले सीखा है कि कुछ ठोस पदार्थों को गरम करने पर वे द्रव अवस्था से गुजरे बिना सीधे वाष्प अवस्था में चले जाते हैं। उपरोक्त सिद्धांत पर आधारित शुद्धि तकनीक को उर्ध्वपातन कहा जाता है और इसका उपयोग उर्ध्वपातनी यौगिकों को गैर-उर्ध्वपातनी अशुद्धियों से पृथक करने के लिए किया जाता है।

12.8.2 क्रिस्टलीकरण (Crystallisation)

यह ठोस कार्बनिक यौगिकों के शुद्धिकरण के लिए सबसे अधिक प्रयुक्त तकनीकों में से एक है। यह उपयुक्त विलायक में यौगिक और अशुद्धियों की विलेयता में अंतर पर आधारित है। अशुद्ध यौगिक को ऐसे विलायक में घोलते हैं जिसमें यह कमरे के ताप पर थोड़ा घुलनशील होता है लेकिन उच्च ताप पर पर्याप्त रूप से घुलनशील होता है। विलयन को लगभग संतृप्त विलयन प्राप्त करने के लिए सांद्रित किया जाता है। विलयन को ठंडा करने पर शुद्ध यौगिक क्रिस्टल के रूप में बाहर आता है और इसे निस्यंदन द्वारा अलग किया जाता है। निस्यंद (मदर लिकर) में अशुद्धियाँ और यौगिक की थोड़ी मात्रा होती है। यदि यौगिक एक विलायक में अत्यधिक घुलनशील हो और दूसरे विलायक में बहुत कम घुलनशील हो, तो क्रिस्टलीकरण इन विलायकों के मिश्रण में संतोषजनक रूप से किया जा सकता है। अशुद्धियाँ, जो विलयन को रंग देती हैं, सक्रिय चारकोल पर अधिशोषित करके हटाई जाती हैं। तुलनात्मक विलेयता वाली अशुद्धियों वाले यौगिकों के शुद्धिकरण के लिए पुनरावृत्त क्रिस्टलीकरण आवश्यक हो जाता है।

12.8.3 आसवन

यह महत्वपूर्ण विधि (i) अस्थिर द्रवों को अस्थिर नहीं होने वाले अशुद्धियों से और (ii) उन द्रवों को जिनके क्वथनांक में पर्याप्त अंतर हो, अलग करने के लिए प्रयोग की जाती है। विभिन्न क्वथनांक वाले द्रव विभिन्न तापमानों पर वाष्पित होते हैं। वाष्पों को ठंडा किया जाता है और इस प्रकार बने द्रवों को अलग-अलग एकत्र किया जाता है। क्लोरोफॉर्म (क्वथनांक 334 K) और ऐनिलीन (क्वथनांक 457 K) को आसानी से आसवन तकनीक द्वारा अलग किया जाता है (चित्र 8.5)। द्रव मिश्रण को गोल तल वाले फ्लास्क में लिया जाता है और सावधानी से गर्म किया जाता है। उबालने पर, कम क्वथनांक वाले घटक की वाष्पें पहले बनती हैं। वाष्पों को संघनित्र द्वारा संघनित किया जाता है और द्रव को रिसीवर में एकत्र किया जाता है। उच्च क्वथनांक वाले घटक की वाष्पें बाद में बनती हैं और द्रव को अलग से एकत्र किया जा सकता है।

चित्र 8.5 सरल आसवन। पदार्थ की बनी वाष्पों को संघनित किया जाता है और द्रव को शंक्वाकार फ्लास्क में एकत्र किया जाता है।

अंशिक आसवन: यदि दो द्रवों के क्वथनांक के बीच अंतर अधिक नहीं है, तो साधारण आसवन द्वारा उन्हें पृथक नहीं किया जा सकता। ऐसे द्रवों की वाष्पें समान तापमान सीमा के भीतर बनती हैं और एक साथ संघनित हो जाती हैं। ऐसी स्थितियों में अंशिक आसवन तकनीक का प्रयोग किया जाता है। इस तकनीक में, द्रव मिश्रण की वाष्पों को संघनन से पहले एक अंशन स्तंभ से गुजारा जाता है। अंशन स्तंभ गोल तल वाले फ्लास्क के मुंह पर लगाया जाता है (चित्र 12.6)।

उच्च क्वथनांक वाले द्रव की वाष्पें, निम्न क्वथनांक वाले द्रव की वाष्पों से पहले संघनित हो जाती हैं। भिन्नात्मक स्तंभ में ऊपर उठती वाष्पें अधिक वाष्पशील घटक से समृद्ध होती जाती हैं। जब तक ये वाष्पें भिन्नात्मक स्तंभ के शीर्ष तक पहुँचती हैं, ये अधिक वाष्पशील घटक से समृद्ध हो चुकी होती हैं। भिन्नात्मक स्तंभ विभिन्न आकारों और डिज़ाइनों में उपलब्ध होते हैं जैसा कि चित्र 12.7 में दिखाया गया है। एक भिन्नात्मक स्तंध ऊपर चढ़ती वाष्पों और नीचे उतरती संघनित द्रव के बीच ऊष्मा विनिमय के लिए कई सतहें प्रदान करता है। भिन्नात्मक स्तंभ में संघनित होने वाला कुछ द्रव ऊपर चढ़ती वाष्पों से ऊष्मा ग्रहण कर पुनः वाष्पित हो जाता है। इस प्रकार वाष्पें निम्न क्वथनांक घटक से समृद्ध हो जाती हैं। निम्न क्वथनांक घटक की वाष्पें स्तंभ के शीर्ष तक चढ़ती हैं। शीर्ष पर पहुँचकर ये वाष्पें निम्न क्वथनांक घटक में शुद्ध हो जाती हैं और संघनित्र से गुज़रकर शुद्ध द्रव एक रिसीवर में एकत्रित होता है। क्रमिक आसवन की एक श्रृंखला के बाद, आसवन फ्लास्क में शेष द्रव उच्च क्वथनांक घटक से समृद्ध हो जाता है। भिन्नात्मक स्तंभ में प्रत्येक क्रमिक संघनन और वाष्पन इकाई को एकै सैद्धांतिक प्लेट कहा जाता है। व्यावसायिक रूप से सैकड़ों प्लेटों वाले स्तंभ उपलब्ध हैं।

आकृति 8.6 अंशिक आसवन। कम क्वथनांक वाले अंशों की वाष्प सबसे पहले स्तंभ के शीर्ष पर पहुँचती है, इसके बाद उच्च क्वथनांक वाले अंशों की वाष्प पहुँचती है।

अंशिक आसवन के तकनीकी अनुप्रयोगों में से एक पेट्रोलियम उद्योग में विभिन्न कच्चे तेल को पृथक करना है। न्यून दाब पर आसवन: यह विधि उन द्रवों को शुद्ध करने के लिए प्रयोग की जाती है जिनके बहुत उच्च क्वथनांक होते हैं और जो अपने क्वथनांक पर या उससे नीचे विघटित हो जाते हैं। ऐसे द्रवों को उनके सामान्य क्वथनांक से कम ताप पर उबाला जाता है जिससे उनकी सतह पर दाब घटाया जाता है। कोई द्रव उस ताप पर उबलता है जिस पर उसका वाष्प दाब बाह्य दाब के बराबर होता है। दाब को जल पंप या वैक्यूम पंप की सहायता से घटाया जाता है (आकृति 8.8)। साबुन उद्योग में इस तकनीक का प्रयोग कर ग्लिसरॉल को स्पेंट-लाइ से पृथक किया जा सकता है।

आकृति 8.7 अंशिक आसवन स्तंभों के विभिन्न प्रकार।

आकृति 8.8 न्यून दाब पर आसवन। दाब घटाने से कोई द्रव अपने वाष्प दाब से नीचे के ताप पर उबलता है

भाप आसवन: यह तकनीक उन पदार्थों को अलग करने के लिए प्रयोग की जाती है जो भाप में वाष्पशील हों और पानी में अविलेय हों। भाप आसवन में, भाप जनित्र से भाप को एक गरम फ्लास्क से गुजारा जाता है जिसमें आसवित किया जाने वाला द्रव होता है। भाप और वाष्पशील कार्बनिक यौगिक का मिश्रण संघनित होकर एकत्र किया जाता है। बाद में यौगिक को पानी से अलग करने वाली फनल का उपयोग करके अलग किया जाता है। भाप आसवन में, द्रव तब उबलता है जब कार्बनिक द्रव के कारण वाष्प दाब $\left(p_{1}\right)$ और पानी के कारण वाष्प दाब $\left(p_{2}\right)$ का योग वायुमंडलीय दाब (p) के बराबर हो जाता है, अर्थात् $p=p_{1}+p_{2}$। चूँकि $p_{1}$, $p$ से कम होता है, कार्बनिक द्रव अपने क्वथनांक से कम ताप पर वाष्पित हो जाता है।

इस प्रकार, यदि मिश्रण में एक पदार्थ पानी है और दूसरा पानी में अविलेय पदार्थ है, तो मिश्रण लगभग 373K से कम पर उबलेगा। पानी और पदार्थ का मिश्रण प्राप्त होता है जिसे अलग करने वाली फनल का उपयोग करके अलग किया जा सकता है। ऐनिलिन को इस तकनीक द्वारा ऐनिलिन-पानी मिश्रण से अलग किया जाता है (चित्र 12.9)।

12.8.4 विभेदी निष्कर्षण

जब कोई कार्बनिक यौगिक जलीय माध्यम में उपस्थित होता है, तो इसे पानी की तुलना में अधिक घुलनशील कार्बनिक विलायक के साथ हिलाकर पृथक किया जाता है। कार्बनिक विलायक और जलीय विलयन एक-दूसरे में अमिश्रणीय होने चाहिए ताकि वे दो स्पष्ट परतें बनाएं जिन्हें पृथक्करण वाली फनल द्वारा अलग किया जा सके। कार्बनिक विलायक को बाद में आसवन या वाष्पीकरण द्वारा हटा दिया जाता है ताकि यौगिक को वापस प्राप्त किया जा सके। विभेदक निष्कर्षण एक पृथक्करण वाली फनल में किया जाता है जैसा कि चित्र 12.10 (पृष्ठ 282) में दिखाया गया है। यदि कार्बनिक यौगिक कार्बनिक विलायक में कम घुलनशील हो, तो यौगिक की बहुत ही कम मात्रा को निष्कर्षित करने के लिए बहुत बड़ी मात्रा में विलायक की आवश्यकता होगी। ऐसे मामलों में निरंतर निष्कर्षण तकनीक का प्रयोग किया जाता है। इस तकनीक में एक ही विलायक का उपयोग यौगिक के निष्कर्षण के लिए बार-बार किया जाता है।

12.8.5 वर्णलेखन

क्रोमैटोग्राफी एक महत्वपूर्ण तकनीक है जिसे मिश्रणों को उनके घटकों में अलग करने, यौगिकों को शुद्ध करने और यौगिकों की शुद्धता की जांच करने के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। क्रोमैटोग्राफी नाम ग्रीक शब्द क्रोमा, जिसका अर्थ है रंग, पर आधारित है क्योंकि यह विधि पहली बार पौधों में पाए जाने वाले रंगीन पदार्थों के पृथक्करण के लिए प्रयोग की गई थी। इस तकनीक में, पदार्थों के मिश्रण को एक स्थिर चरण पर लगाया जाता है, जो ठोस या द्रव हो सकता है। एक शुद्ध विलायक, विलायकों के मिश्रण, या एक गैस को स्थिर चरण पर धीरे-धीरे बहने दिया जाता है। मिश्रण के घटक एक-दूसरे से धीरे-धीरे अलग हो जाते हैं। चलती हुई चरण को गतिशील चरण कहा जाता है।

आकृति 8.9 भाप आसवन। भाप वाष्पशील घटक वाष्पित होता है, वाष्प संघनित्र में संघनित होते हैं और द्रव शंक्वाकार फ्लास्क में इकट्ठा होता है।

जिस सिद्धांत पर आधारित है, क्रोमैटोग्राफी को विभिन्न श्रेणियों में वर्गीकृत किया गया है। इनमें से दो हैं:

(a) अधिशोषण क्रोमैटोग्राफी, और

(b) विभाजन क्रोमैटोग्राफी।

क) अधिशोषण वर्णलेख: अधिशोषण वर्णलेख इस तथ्य पर आधारित है कि विभिन्न यौगिक एक अधिशोषक पर भिन्न-भिन्न स्तरों पर अधिशोषित होते हैं। सामान्यतः प्रयुक्त अधिशोषक सिलिका जेल और एल्यूमिना होते हैं। जब एक गतिशील चरण को स्थिर चरण (अधिशोषक) पर बहने दिया जाता है, तो मिश्रण के घटक स्थिर चरण पर भिन्न-भिन्न दूरियों तक गतिशील होते हैं। अधिशोषण में अंतर के सिद्धांत पर आधारित वर्णलेखी तकनीकों की दो प्रमुख प्रकार निम्नलिखित हैं।

चित्र 8.10 विभेदी निष्कर्षन। यौगिक का निष्कर्षन विलेयता में अंतर के आधार पर होता है

(क) स्तंभ वर्णलेख, और

(ख) पतली परत वर्णलेख।

स्तंभ वर्णलेखन: स्तंभ वर्णलेखन में कांच की नली में भरे गए एक अधिशोषक (स्थिर प्रावस्था) के स्तंभ पर मिश्रण के अवयवों को पृथक् किया जाता है। स्तंभ के निचले सिरे पर एक नल लगा होता है (चित्र 12.11)। मिश्रण को अधिशोषक पर अधिशोषित करके कांच की नली में भरे अधिशोषक स्तंभ के ऊपर रखा जाता है। एक उपयुक्त अपवाहक, जो द्रव या द्रवों के मिश्रण होता है, स्तंभ से धीरे-धीरे नीचे बहने दिया जाता है। यौगिकों के अधिशोषित होने की मात्रा के अनुसार पूर्ण पृथक्करण हो जाती है। सबसे अधिक अधिशोषित होने वाले पदार्थ ऊपर की ओर रुके रहते हैं और अन्य स्तंभ में विभिन्न दूरियों तक नीचे आते हैं (चित्र 12.11)।

चित्र 8.11 स्तंभ वर्णलेखन। मिश्रण के अवयवों के पृथक्करण के विभिन्न चरण।

पतली परत क्रोमैटोग्राफी: पतली परत क्रोमैटोग्राफी (TLC) अन्य प्रकार की अधिशोषण क्रोमैटोग्राफी है, जिसमें कांच की प्लेट पर लगाए गए अधिशोषक की पतली परत पर मिश्रण के पदार्थों को पृथक किया जाता है। उपयुक्त आकार की कांच की प्लेट पर अधिशोषक (सिलिका जेल या एल्युमिना) की एक पतली परत (लगभग 0.2 mm मोटी) फैलाई जाती है। इस प्लेट को पतली परत क्रोमैटोग्राफी प्लेट या क्रोमाप्लेट कहा जाता है। पृथक किए जाने वाले मिश्रण का घोल TLC प्लेट के एक सिरे से लगभग 2 cm ऊपर एक छोटे बिंदु के रूप में लगाया जाता है।
इसके बाद कांच की प्लेट को एक बंद जार में रखा जाता है जिसमें एल्यूएंट होता है (चित्र 12.12a)। जैसे ही एल्यूएंट प्लेट पर ऊपर चढ़ता है, मिश्रण के घटक अपने अधिशोषण की डिग्री के अनुसार विभिन्न दूरियों तक ऊपर चढ़ते हैं और पृथक्करण होता है। मिश्रण के प्रत्येक घटक के सापेक्ष अधिशोषण को इसके मंदन गुणांक अर्थात् R_f मान के रूप में व्यक्त किया जाता है (चित्र 8.12 b)।

$$R_f = \frac{\text{आधार रेखा से पदार्थ द्वारा तय की गई दूरी (x)}}{\text{आधार रेखा से विलायक द्वारा तय की गई दूरी (y)}}$$

चित्र 8.12 (a) पतली परत क्रोमैटोग्राफी। क्रोमैटोग्राम विकसित किया जा रहा है।

चित्र 8.12 (b) विकसित क्रोमैटोग्राम

रंगीन यौगिकों के धब्बे उनके मूल रंग के कारण TLC प्लेट पर दिखाई देते हैं। बिना रंग के यौगिकों के धब्बे, जो आँखों से अदृश्य होते हैं लेकिन पराबैंगनी प्रकाश में फ्लोरोस करते हैं, प्लेट को पराबैंगनी प्रकाश के नीचे रखकर पहचाने जा सकते हैं। एक अन्य पहचान तकनीक प्लेट को आयोडीन के कुछ क्रिस्टल युक्त ढके हुए जार में रखना है। यौगिकों के वे धब्बे जो आयोडीन को अधिशोषित करते हैं, भूरे रंग के धब्बों के रूप में दिखाई देंगे। कभी-कभी प्लेट पर एक उपयुक्त अभिकर्मक का स्प्रे भी किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, अमीनो अम्लों को निनहाइड्रिन विलयन का स्प्रे करके पहचाना जा सकता है (चित्र 8.12b)।

विभाजन क्रोमैटोग्राफी: विभाजन क्रोमैटोग्राफी मिश्रण के घटकों के स्थिर और गतिशील चरणों के बीच निरंतर विभेदक विभाजन पर आधारित होती है। कागज क्रोमैटोग्राफी विभाजन क्रोमैटोग्राफी का एक प्रकार है। कागज क्रोमैटोग्राफी में, एक विशेष गुणवत्ता का कागज जिसे क्रोमैटोग्राफी कागज कहा जाता है, प्रयोग किया जाता है। क्रोमैटोग्राफी कागज में फँसा हुआ पानी होता है, जो स्थिर चरण के रूप में कार्य करता है।

क्रोमैटोग्राफी पेपर की एक पट्टी को मिश्रण के घोल से आधार पर स्पॉट करके एक उपयुक्त विलायक या विलायकों के मिश्रण में लटकाया जाता है (चित्र 12.13)। यह विलायक गतिशील प्रावस्था (mobile phase) का कार्य करता है। विलायक केशिका क्रिया द्वारा पेपर पर ऊपर चढ़ता है और स्पॉट पर बहता है। पेपर विभिन्न घटकों को चयनपूर्वक उनकी दोनों प्रावस्थाओं में भिन्न विभाजन के अनुसार रोकता है। इस प्रकार विकसित की गई पेपर पट्टी को क्रोमैटोग्राम कहा जाता है। पृथक् हुए रंगीन यौगिकों के स्पॉट क्रोमैटोग्राम पर प्रारंभिक स्पॉट की स्थिति से भिन्न-भिन्न ऊँचाइयों पर दिखाई देते हैं। रंगहीन यौगिकों के पृथक् हुए स्पॉट या तो पराबैंगनी प्रकाश के अंतर्गत या उपयुक्त स्प्रे अभिकर्मक के प्रयोग से देखे जा सकते हैं, जैसा कि पतली परत क्रोमैटोग्राफी के अंतर्गत चर्चा की गई है।

चित्र 8.13 पेपर क्रोमैटोग्राफी। दो भिन्न आकृतियों में क्रोमैटोग्राफी पेपर।

12.9 कार्बनिक यौगिकों की गुणात्मक विश्लेषण

कार्बनिक यौगिकों में उपस्थित तत्व कार्बन और हाइड्रोजन होते हैं। इनके अतिरिक्त, वे ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, सल्फर, हैलोजन और फॉस्फोरस भी रख सकते हैं।

12.9.1 कार्बन और हाइड्रोजन की पहचान

कार्बन और हाइड्रोजन का पता यौगिक को कॉपर(II) ऑक्साइड के साथ गर्म करके लगाया जाता है। यौगिक में मौजूद कार्बन कार्बन डाइऑक्साइड में ऑक्सीकृत होता है (जिसे चूने के पानी से परखा जाता है, जिसमें धुंधलापन आ जाता है) और हाइड्रोजन पानी में (जिसे निर्जल कॉपर सल्फेट से परखा जाता है, जो नीला हो जाता है)।

$\mathrm{C}+ \mathrm{2CuO} \xrightarrow{\Delta} 2\mathrm{Cu}+ \mathrm{CO_2}$

$2\mathrm{H}+ \mathrm{CuO} \xrightarrow{\Delta} \mathrm{Cu}+ \mathrm{H_2O}$

$\mathrm{CO_2}+ \mathrm{Ca(OH)_2} \rightarrow \mathrm{CaCO_3}\downarrow+ \mathrm{H_2O}$

$5\mathrm{H_2O}+ \underset{\text{सफेद}}{\mathrm{CuSO_4}} \rightarrow \underset{\text{नीला}}{\mathrm{CuSO_4.5H_2O}}$

12.9.2 अन्य तत्वों का पता लगाना

नाइट्रोजन, सल्फर, हैलोजन और फॉस्फोरस जो कि एक कार्बनिक यौगिक में मौजूद होते हैं, उनका पता “लसैग्ने टेस्ट” द्वारा लगाया जाता है। यौगिक में मौजूद तत्व सहसंयोजी रूप से आयनिक रूप में परिवर्तित हो जाते हैं जब यौगिक को सोडियम धातु के साथ गलाया जाता है। निम्नलिखित अभिक्रियाएं होती हैं:

$$ \begin{array}{lll} \mathrm{Na}+\mathrm{C}+\mathrm{N} & \xrightarrow{\Delta} & \mathrm{NaCN} \ 2 \mathrm{Na}+\mathrm{S} & \xrightarrow{\Delta} & \mathrm{Na_2} \mathrm{~S} \ \mathrm{Na}+\mathrm{X} & \xrightarrow{\Delta} & \mathrm{Na} \mathrm{X} \ & & (\mathrm{X}=\mathrm{Cl}, \text { Br or } \mathrm{I}) \end{array} $$

C, N, S और X कार्बनिक यौगिक से आते हैं। सोडियम फ्यूजन के दौरान बना सायनाइड, सल्फाइड और हैलाइड का सोडियम लवण, संगलित द्रव्य को आसुत जल में उबालकर निकाला जाता है। इस निकाले को सोडियम फ्यूजन एक्सट्रैक्ट कहा जाता है।

(A) नाइट्रोजन की जाँच

सोडियम फ्यूजन एक्सट्रैक्ट को आयरन(II) सल्फेट के साथ उबाला जाता है और फिर सान्द्र सल्फ्यूरिक अम्ल से अम्लीय बनाया जाता है। प्रशियन नीले रंग का बनना नाइट्रोजन की उपस्थिति की पुष्टि करता है। सोडियम सायनाइड पहले आयरन(II) सल्फेट से क्रिया कर सोडियम हेक्सासायनिडोफेरेट(II) बनाता है। सान्द्र सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ गरम करने पर कुछ आयरन(II) आयन आयरन(III) आयनों में ऑक्सीकृत हो जाते हैं, जो सोडियम हेक्सासायनिडोफेरेट(II) से आयरन(III) हेक्सासायनिडोफेरेट(II) (फेरिफेरोसायनाइड) बनाते हैं जो प्रशियन नीले रंग का होता है।

$$ \begin{aligned} & 6 \mathrm{CN}^{-}+\mathrm{Fe}^{2+} \rightarrow\left[\mathrm{Fe}(\mathrm{CN}) _{6}\right]^{4-} \ & 3\left[\mathrm{Fe}(\mathrm{CN}) _{6}\right]^{4-}+4 \mathrm{Fe}^{3+} \quad \rightarrow \mathrm{Fe} _{4}\left[\mathrm{Fe}(\mathrm{CN}) _{6}\right] _{3} \ & \hspace{40 mm} \text { प्रशियन नीला } \end{aligned} $$

(B) सल्फर की जाँच

(a) सोडियम फ्यूजन एक्सट्रैक्ट को एसिटिक अम्ल से अम्लीय बनाया जाता है और उसमें लेड एसिटेट मिलाया जाता है। लेड सल्फाइड का काला अवक्षेप सल्फर की उपस्थिति दर्शाता है।

$$ \begin{aligned} & \mathrm{S}^{2-}+\mathrm{Pb}^{2+} \longrightarrow \underset{\text{काला}}{\mathrm{PbS}} \end{aligned} $$

(b) सोडियम फ्यूजन एक्सट्रैक्ट को सोडियम नाइट्रोप्रसाइड के साथ ट्रीट करने पर बैंगनी रंग की उपस्थिति सल्फर की उपस्थिति को और पुष्ट करती है।

$$ \mathrm{S}^{2-}+\left[\mathrm{Fe}(\mathrm{CN})_5 \mathrm{NO}\right]^{2-} \longrightarrow \quad \underset{\text { बैंगनी }}{\left[\mathrm{Fe}(\mathrm{CN})_5 \mathrm{NOS}\right]^{4-}} $$

यदि नाइट्रोजन और सल्फर दोनों किसी कार्बनिक यौगिक में मौजूद हैं, तो सोडियम थायोसायनेट बनता है। यह खून-लाल रंग देता है और कोई प्रशियन ब्लू नहीं देता क्योंकि कोई मुक्त सायनाइड आयन नहीं होते।

$$ \begin{aligned} & \mathrm{Na}+\mathrm{C}+\mathrm{N}+\mathrm{S} \rightarrow \mathrm{NaSCN} \\ & \mathrm{Fe}^{3+}+3 \mathrm{SCN}^{-} \rightarrow \mathrm{Fe}(\mathrm{SCN}) _{3} \end{aligned} $$ $\hspace{80 mm}$ खून-लाल

यदि सोडियम फ्यूजन अतिरिक्त सोडियम के साथ किया जाता है, तो थायोसायनेट विघटित होकर सायनाइड और सल्फाइड देता है। ये आयन अपने सामान्य परीक्षण देते हैं।

$$ \mathrm{NaSCN}+2 \mathrm{Na} \longrightarrow \mathrm{NaCN}+\mathrm{Na_2} \mathrm{~S} $$

(C) हैलोजनों की जाँच

सोडियम फ्यूजन एक्सट्रैक्ट को नाइट्रिक अम्ल से अम्लीय बनाया जाता है और फिर सिल्वर नाइट्रेट के साथ ट्रीट किया जाता है। एक सफेद अवक्षेप, जो अमोनियम हाइड्रॉक्साइड में घुलनशील है, क्लोरीन की उपस्थिति दर्शाता है; एक पीले-सफेद अवक्षेप, जो अमोनियम हाइड्रॉक्साइड में मुश्किल से घुलता है, ब्रोमीन की उपस्थिति दर्शाता है; और एक पीला अवक्षेप, जो अमोनियम हाइड्रॉक्साइड में अघुलनशील है, आयोडीन की उपस्थिति दर्शाता है।

$$ \begin{aligned} & \mathrm{X}^{-}+\mathrm{Ag}^{+} \rightarrow \mathrm{AgX} \ & {[\mathrm{X}=\mathrm{Cl}, \mathrm{Br} \text { या } \mathrm{I}]} \end{aligned} $$

यदि यौगिक में नाइट्रोजन या सल्फर भी मौजूद है, तो सोडियम फ्यूजन एक्सट्रैक्ट को पहले सान्द्र नाइट्रिक अम्ल के साथ उबाला जाता है ताकि लसैग्ने परीक्षण के दौरान बने सोडियम सायनाइड या सल्फाइड को विघटित किया जा सके। ये आयन अन्यथा हैलोजन के लिए सिल्वर नाइट्रेट परीक्षण में हस्तक्षेप करेंगे।

(D) फॉस्फोरस की जाँच

यौगिक को एक ऑक्सीकारक अभिकर्मक (सोडियम पेरॉक्साइड) के साथ गरम किया जाता है। यौगिक में मौजूद फॉस्फोरस फॉस्फेट में ऑक्सीकृत हो जाता है। विलयन को नाइट्रिक अम्ल के साथ उबाला जाता है और फिर अमोनियम मोलिब्डेट के साथ उपचारित किया जाता है। पीला रंग या अवक्षेप फॉस्फोरस की उपस्थिति को दर्शाता है।

$ \begin{aligned} & \mathrm{Na} _{3} \mathrm{PO} _{4}+3 \mathrm{HNO} _{3} \rightarrow \mathrm{H} _{3} \mathrm{PO} _{4}+3 \mathrm{NaNO} _{3} \ & \mathrm{H} _{3} \mathrm{PO} _{4}+\underset{\text{अमोनियम मोलिब्डेट}}{12\left(\mathrm{NH} _{4}\right) _{2} \mathrm{MoO} _{4}}+2 \mathrm{HNO} _{3} \rightarrow \underset{\text{ अमोनियम फॉस्फोमोलिब्डेट }}{\left(\mathrm{NH} _{4}\right) _{3} \cdot \mathrm{PO} _{4} \cdot 12 \mathrm{MoO} _{3}}+21 \mathrm{NH} _{4} \mathrm{NO} _{3}+12 \mathrm{H} _{2} \mathrm{O} \end{aligned} $

12.10 मात्रात्मक विश्लेषण

कार्बनिक रसायन में यौगिकों का मात्रात्मक विश्लेषण अत्यंत महत्वपूर्ण है। यह रसायनज्ञों को किसी यौगिक में उपस्थित तत्वों के द्रव्यमान प्रतिशत का निर्धारण करने में सहायता करता है। इकाई-1 में आपने सीखा है कि आनुभविक तथा अणुसूत्र के निर्धारण के लिए तत्वों का द्रव्यमान प्रतिशत आवश्यक होता है।

कार्बनिक यौगिक में उपस्थित तत्वों की प्रतिशत संरचना निम्नलिखित विधियों द्वारा निर्धारित की जाती है:

12.10.1 कार्बन और हाइड्रोजन

कार्बन और हाइड्रोजन दोनों की मात्रा एक ही प्रयोग में निर्धारित की जाती है। कार्बनिक यौगिक का एक ज्ञात द्रव्यमान अतिरिक्त ऑक्सीजन और कॉपर(II) ऑक्साइड की उपस्थिति में जलाया जाता है। यौगिक में उपस्थित कार्बन और हाइड्रोजन क्रमशः कार्बन डाइऑक्साइड और जल में ऑक्सीकृत हो जाते हैं।

$\mathrm{C_\mathrm{x}} \mathrm{H_\mathrm{y}}+(\mathrm{x}+\mathrm{y} / 4)_2 \mathrm{O_2} \longrightarrow \mathrm{xCO_2}+(\mathrm{y} / 2) \mathrm{H_2O}$

चित्र 8.14 कार्बन और हाइड्रोजन का आकलन। पदार्थ के ऑक्सीकरण पर बना जल और कार्बन डाइऑक्साइड क्रमशः U-ट्यूबों में रखे निर्जल कैल्शियम क्लोराइड और पोटैशियम हाइड्रॉक्साइड विलयन द्वारा अवशोषित किए जाते हैं।

पानी के द्रव्यमान का निर्धारण मिश्रण को एक तौले गए यू-ट्यूब से गुजारने पर किया जाता है जिसमें निर्जल कैल्शियम क्लोराइड होता है। कार्बन डाइऑक्साइड को एक अन्य यू-ट्यूब में स्थिर पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड के सान्द्र विलयन द्वारा अवशोषित किया जाता है। ये ट्यूब श्रेणीक्रम में जुड़ी होती हैं (चित्र 12.14)। कैल्शियम क्लोराइड और पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड के द्रव्यमान में वृद्धि पानी और कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा देती है, जिनसे कार्बन और हाइड्रोजन के प्रतिशत की गणना की जाती है।

मान लीजिए कार्बनिक यौगिक का द्रव्यमान $\mathrm{m} g$ है, उत्पन्न हुए पानी और कार्बन डाइऑक्साइड के द्रव्यमान क्रमशः $m_{1}$ और $m_{2}$ g हैं;

कार्बन का प्रतिशत $=\frac{12 \times \mathrm{m_2} \times 100}{44 \times \mathrm{m}}$

हाइड्रोजन का प्रतिशत $=\frac{2 \times m_{1} \times 100}{18 \times m}$

प्रश्न 12.20

पूर्ण दहन पर, $0.246 \mathrm{~g}$ कार्बनिक यौगिक से $0.198 \mathrm{~g}$ कार्बन डाइऑक्साइड और $0.1014 \mathrm{~g}$ पानी प्राप्त हुआ। यौगिक में कार्बन और हाइड्रोजन की प्रतिशत संरचना निर्धारित कीजिए।

हल

कार्बन का प्रतिशत $=\frac{12 \times 0.198 \times 100}{44 \times 0.246}$ $$ =21.95 \% $$

हाइड्रोजन का प्रतिशत $=\frac{2 \times 0.1014 \times 100}{18 \times 0.246}$ $$ =4.58 \% $$

12.10.2 नाइट्रोजन

नाइट्रोजन के आकलन के दो तरीके हैं: (i) ड्यूमा विधि और (ii) क्जेल्डाल विधि।

(i) ड्यूमास विधि: नाइट्रोजन युक्त कार्बनिक यौगिक को कार्बन डाइऑक्साइड के वातावरण में कॉपर ऑक्साइड के साथ गरम करने पर कार्बन डाइऑक्साइड और जल के अतिरिक्त मुक्त नाइट्रोजन प्राप्त होता है।

$$ \begin{aligned} & \mathrm{C} _{x} \mathrm{H} _{y} \mathrm{~N} _{z}+[2 x+y / 2] \mathrm{CuO} \rightarrow x \mathrm{CO} _{2}+y / 2 \mathrm{H} _{2} \mathrm{O}+z / 2 \mathrm{~N} _{2}+(2 x+y / 2) \mathrm{Cu} \end{aligned} $$

यदि नाइट्रोजन ऑक्साइड के अंश बनते भी हैं, तो गैसीय मिश्रण को गरम कॉपर गॉज पर से गुजारकर उन्हें नाइट्रोजन में अपचयित किया जाता है। इस प्रकार बनी गैसों की मिश्रण को पोटैशियम हाइड्रॉक्साइड के जलीय विलयन पर एकत्र किया जाता है जो कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित कर लेता है। नाइट्रोजन ग्रेजुएटेड नलिका के ऊपरी भाग में एकत्र होता है (चित्र 8.15)।

माना कार्बनिक यौगिक का द्रव्यमान = m g

एकत्रित नाइट्रोजन का आयतन = V₁ mL

कक्ष ताप = T₁ K

STP पर नाइट्रोजन का आयतन = (P₁ V₁ × 273)/(760 × T₁)

(इसे V mL मानें)

जहाँ p₁ और V₁ नाइट्रोजन के दाब और आयतन हैं, p₁ उस वायुमंडलीय दाब से भिन्न होता है जिस पर नाइट्रोजन गैस एकत्रित की जाती है। p₁ का मान निम्न सम्बन्ध से प्राप्त किया जाता है;

p₁ = वायुमंडलीय दाब – जलीय तनाव
22400 mL N₂ at STP का द्रव्यमान 28 g होता है।

चित्र 12.15 ड्यूमा विधि। कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) गैस की उपस्थिति में कॉपर(II) ऑक्साइड के साथ गर्म करने पर कार्बनिक यौगिक नाइट्रोजन गैस देता है। गैसों के मिश्रण को पोटैशियम हाइड्रॉक्साइड विलयन के ऊपर एकत्रित किया जाता है जिसमें CO2 अवशोषित हो जाती है और नाइट्रोजन गैस का आयतन निर्धारित किया जाता है।

$\mathrm{V} \mathrm{mL} \mathrm{N}{ _2}$ का वजन STP पर $=\frac{28 \times \mathrm{V}}{22400} \mathrm{~g}$

नाइट्रोजन का प्रतिशत $=\frac{28 \times \mathrm{V} \times 100}{22400 \times \mathrm{m}}$

समस्या 12.21

नाइट्रोजन के आकलन के लिए ड्यूमा विधि में, 0.3 g कार्बनिक यौगिक ने 300 K तापमान और 715 mm दबाव पर 50 mL नाइट्रोजन दिया। यौगिक में नाइट्रोजन की प्रतिशत संरचना की गणना कीजिए। (300 K पर जलीय तनाव = 15 mm)

हल

300 K और 715 mm दबाव पर एकत्रित नाइट्रोजन का आयतन 50 mL है

वास्तविक दबाव = 715 - 15 = 700 mm

STP पर नाइट्रोजन का आयतन $\frac{273 \times 700 \times 50}{300 \times 760}$ $41.9 \mathrm{~mL}$

STP पर 22,400 mL $\mathrm{N_2}$ का वजन = 28 g

$$ \begin{aligned} & 41.9 \mathrm{~mL} \text { नाइट्रोजन का भार }=\frac{28 \times 41.9}{22400} \mathrm{~g} \\ & \begin{aligned} \text { नाइट्रोजन का प्रतिशत } & =\frac{28 \times 41.9 \times 100}{22400 \times 0.3} \\ & =17.46 \% \end{aligned} \end{aligned} $$

(ii) क्जेल्डाल विधि: नाइट्रोजन युक्त यौगिक को सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ गरम किया जाता है। यौगिक में उपस्थित नाइट्रोजन अमोनियम सल्फेट में परिवर्तित हो जाता है (चित्र 12.16)। परिणामी अम्ल मिश्रण को सोडियम हाइड्रॉक्साइड की अधिकता के साथ गरम किया जाता है। मुक्त हुई अमोनिया गैस को सल्फ्यूरिक अम्ल के मानक विलयन की अधिकता में अवशोषित किया जाता है। उत्पन्न हुई अमोनिया की मात्रा उस सल्फ्यूरिक अम्ल की मात्रा का अनुमान लगाकर निर्धारित की जाती है जो अभिक्रिया में उपभोग हुआ है। यह अमोनिया के अवशोषण के बाद बचे हुए असंयुक्त सल्फ्यूरिक अम्ल को मानक क्षारीय विलयन से टाइट्रेट करके किया जाता है। प्रारंभ में लिए गए अम्ल की मात्रा और अभिक्रिया के बाद बचे अम्ल की मात्रा के बीच का अंतर अमोनिया से अभिक्रिया करने वाले अम्ल की मात्रा देता है।

चित्र 8.16 क्जेल्डाल विधि। नाइट्रोजन युक्त यौगिक को सांद्र H₂SO₄ के साथ उपचारित कर अमोनियम सल्फेट प्राप्त किया जाता है जो NaOH के साथ उपचारित करने पर अमोनिया मुक्त करता है; अमोनिया को ज्ञात आयतन के मानक अम्ल में अवशोषित किया जाता है।

कार्बनिक यौगिक $+\mathrm{H_2} \mathrm{SO_4} \longrightarrow\left(\mathrm{NH_4}\right)_{2} \mathrm{SO_4}$

$$ \begin{aligned} & \xrightarrow{2 \mathrm{NaOH}} \mathrm{Na_2} \mathrm{SO_4}+2 \mathrm{NH_3}+2 \mathrm{H_2} \mathrm{O} \\ & 2 \mathrm{NH_3}+\mathrm{H_2} \mathrm{SO_4} \longrightarrow\left(\mathrm{NH_4}\right)_{2} \mathrm{SO_4} \end{aligned} $$

माना लिया गया कार्बनिक यौगिक का द्रव्यमान $=\mathrm{mg}$

मोलरता M का लिया गया $\mathrm{H_2} \mathrm{SO_4}$ का आयतन $=V \mathrm{~mL}$

अतिरिक्त $\mathrm{H_2} \mathrm{SO_4}$ के अनुमापन के लिए प्रयुक्त मोलरता M की $\mathrm{NaOH}$ का आयतन $=V_{1} \mathrm{~mL}$

मोलरता $\mathrm{M}$ की $V_{1} \mathrm{~mL}$ $\mathrm{NaOH}$

$$ =\text{मोलरता } \mathrm{M} \text{ की } \mathrm{H_2} \mathrm{SO_4} \text{ के } V_{1} / 2 \mathrm{~mL} $$

मोलरता $\mathrm{M}$ की $\left(V-V_{1} / 2\right) \mathrm{mL}$ $\mathrm{H_2} \mathrm{SO_4}$

$$=2\left(V-V_{1} / 2\right) \mathrm{mL}$$ का $$\mathrm{NH_3} \text{ विलयन } $$

$1000 \mathrm{~mL}$ $1 \mathrm{M} \mathrm{NH_3}$ विलयन में $17 \mathrm{~g} \mathrm{NH_3}$ या $\mathrm{N}$ के $14 \mathrm{~g}$ होते हैं

मोलरता M की $2\left(V-V_{1} / 2\right) \mathrm{mL}$ $\mathrm{NH_3}$ विलयन में:

$$ \frac{14 \times \mathrm{M} \times 2\left(\mathrm{~V}-\mathrm{V_1} / 2\right)}{1000} \mathrm{gN} $$

$\mathrm{N}$ का प्रतिशत $=\frac{14 \times \mathrm{M} \times 2\left(\mathrm{~V}-\mathrm{V_1} / 2\right)}{1000} \times \frac{100}{\mathrm{~m}}$

$$ =\frac{1.4 \times \mathrm{M} \times 2(\mathrm{~V}-\mathrm{V} / 2)}{\mathrm{m}} $$

कजेल्डाहल विधि नाइट्रो और एजो समूहों में नाइट्रोजन युक्त यौगिकों और वलय में उपस्थित नाइट्रोजन (जैसे पाइरीडीन) पर लागू नहीं होती है क्योंकि इन यौगिकों का नाइट्रोजन इन परिस्थितियों में अमोनियम सल्फेट में नहीं बदलता है।

प्रश्न 12.22

किसी कार्बनिक यौगिक में उपस्थित नाइट्रोजन के आकलन के दौरान कजेल्डाहल की विधि से, 0.5 g यौगिक से निकला अमोनिया 10 mL 1 M H₂SO₄ को उदासीन करता है। यौगिक में नाइट्रोजन का प्रतिशत ज्ञात कीजिए।

हल

1 M 10 mL H₂SO₄ = 1 M 20 mL NH₃
1000 mL 1 M अमोनिया में 14 g नाइट्रोजन होता है

20 mL 1 M अमोनिया में

$ \frac{14 \times 20}{1000} \mathrm{~g} \text { नाइट्रोजन } $

नाइट्रोजन का प्रतिशत $=\frac{14 \times 20 \times 100}{1000 \times 0.5}=56.0 \%$

12.10.3 हैलोजन

कैरियस विधि: किसी कार्बनिक यौगिक का एक ज्ञात द्रव्यमान चांदी नाइट्रेट की उपस्थिति में फ़्यूमिंग नाइट्रिक अम्ल के साथ हार्ड ग्लास ट्यूब, जिसे कैरियस ट्यूब (चित्र 12.17) कहा जाता है, में गरम किया जाता है। यौगिक में उपस्थित कार्बन और हाइड्रोजन को कार्बन डाइऑक्साइड और जल में ऑक्सीकृत किया जाता है। उपस्थित हैलोजन संगत चांदी हैलाइड (AgX) बनाता है। इसे छाना, धोया, सुखाया और तौला जाता है।

चित्र 12.17 Carius विधि। हैलोजन युक्त कार्बनिक यौगिक को सिल्वर नाइट्रेट की उपस्थिति में धूम्रशीतल नाइट्रिक अम्ल के साथ गरम किया जाता है।

माना लिया गया कार्बनिक यौगिक का द्रव्यमान $=\mathrm{m} \mathrm{g}$

$\mathrm{AgX}$ का बना द्रव्यमान $=\mathrm{m_1} \mathrm{~g}$ $1 \mathrm{~mol}$ $\mathrm{AgX}$ में $1 \mathrm{~mol}$ $\mathrm{X}$ होता है

$\mathrm{m_1} \mathrm{~g}$ $\mathrm{AgX}$ में हैलोजन का द्रव्यमान

$$ =\frac{\text { परमाणु द्रव्यमान } \mathrm{X} \times \mathrm{m_1} \mathrm{~g}}{\text { अणु द्रव्यमान } \mathrm{AgX}} $$

हैलोजन का प्रतिशत

$$ =\frac{\text { परमाणु द्रव्यमान } X \times \mathrm{m_1} g}{\text { अणु द्रव्यमान } \mathrm{AgX}} $$

प्रश्न 12.23

हैलोजन के आकलन की Carius विधि में, $0.15 \mathrm{~g}$ कार्बनिक यौगिक से $0.12 \mathrm{~g}$ $\mathrm{AgBr}$ प्राप्त हुआ। यौगिक में ब्रोमीन का प्रतिशत ज्ञात कीजिए।

हल

$\mathrm{AgBr}$ का मोलर द्रव्यमान $=108+80$ $$ =188 \mathrm{~g} \mathrm{~mol}^{-1} $$

$188 \mathrm{~g}$ AgBr में $80 \mathrm{~g}$ ब्रोमीन होता है

$0.12 \mathrm{~g}$ AgBr में $\frac{80 \times 0.12}{188} \mathrm{~g}$ ब्रोमीन होता है

$$ \begin{aligned} \text { ब्रोमीन का प्रतिशत } & =\frac{80 \times 0.12 \times 100}{188 \times 0.15} \ & =34.04 % \end{aligned} $$

12.10.4 सल्फर

एक ज्ञात द्रव्यमान के कार्बनिक यौगिक को सोडियम परॉक्साइड या धूमनशील नाइट्रिक अम्ल के साथ कारियस नलिका में गरम किया जाता है। यौगिक में उपस्थित सल्फर सल्फ्यूरिक अम्ल में ऑक्सीकृत हो जाता है। इसे जल में बेरियम क्लोराइड विलयन की अधिकता मिलाकर बेरियम सल्फेट के रूप में अवक्षेपित किया जाता है। अवक्षेप को छाना, धोया, सुखाया और तौला जाता है। बेरियम सल्फेट के द्रव्यमान से सल्फर का प्रतिशत परिकलित किया जा सकता है।

माना कार्बनिक $$ \text { यौगिक का लिया गया द्रव्यमान }=\mathrm{mg} $$

और बेरियम $$ \text { सल्फेट का बना द्रव्यमान }=\mathrm{m_1} \mathrm{~g} $$

$1 \mathrm{~mol} \text{ } \mathrm{BaSO_4}=233 \mathrm{~g} \mathrm{BaSO_4}=32 \mathrm{~g}$ सल्फर

$\mathrm{m_1} \mathrm{~g} \mathrm{BaSO_4}$ में $\frac{32 \times m_{1}}{233}$ g सल्फर है

$$ \text { सल्फर का प्रतिशत }=\frac{32 \times m_{1} \times 100}{233 \times m} $$

प्रश्न 12.24

सल्फर निर्धारण में, $0.157 \mathrm{~g}$ कार्बनिक यौगिक से $0.4813 \mathrm{~g}$ बेरियम सल्फेट प्राप्त हुआ। यौगिक में सल्फर का प्रतिशत क्या है?

हल

$\mathrm{BaSO_4}$ का अणुभार $=137+32+64$

$$ =233 \mathrm{~g} $$

$233 \mathrm{~g} \mathrm{BaSO_4}$ में $32 \mathrm{~g}$ सल्फर है

$0.4813 \mathrm{~g} \mathrm{BaSO_4}$ में $\frac{32 \times 0.4813}{233} \mathrm{~g}$ $\mathrm{~g}$ सल्फर है

सल्फर का प्रतिशत $=\frac{32 \times 0.4813 \times 100}{233 \times 0.157}$

$$ =42.10 \% $$

12.10.5 फॉस्फोरस

एक ज्ञात द्रव्यमान का कार्बनिक यौगिक धुआँदार नाइट्रिक अम्ल के साथ गरम किया जाता है जिससे यौगिक में उपस्थित फॉस्फोरस फॉस्फोरिक अम्ल में ऑक्सीकृत हो जाता है। इसे अमोनिया और अमोनियम मोलिब्डेट डालकर अमोनियम फॉस्फोमोलिब्डेट, $\left(\mathrm{NH _4}\right) _{3}$ $\mathrm{PO _4} \cdot 12 \mathrm{MoO _3}$, के रूप में अवक्षेपित किया जाता है। वैकल्पिक रूप से, फॉस्फोरिक अम्ल को मैग्नीशिया मिश्रण डालकर $\mathrm{MgNH _4} \mathrm{PO _4}$ के रूप में अवक्षेपित किया जा सकता है जो दहन पर $\mathrm{Mg _2} \mathrm{P _2} \mathrm{O _7}$ देता है।

माना लिया गया कार्बनिक यौगिक का द्रव्यमान $=\mathrm{mg}$ और अमोनियम फॉस्फो मोलिब्डेट का द्रव्यमान $=\mathrm{m_1} \mathrm{~g}$

$\left(\mathrm{NH _4}\right) _{3} \mathrm{PO _4} \cdot 12 \mathrm{MoO _3}$ का मोलर द्रव्यमान $=1877 \mathrm{~g}$ फॉस्फोरस का प्रतिशत $=\frac{31 \times m _{1} \times 100}{1877 \times m} \%$

यदि फॉस्फोरस को $\mathrm{Mg_2} \mathrm{P_2} \mathrm{O_7}$ के रूप में मापा जाए, तो फॉस्फोरस का प्रतिशत $=\frac{62 \times m_{1} \times 100}{222}$ :

जहाँ, $222 \mathrm{u}$ का मोलर द्रव्यमान है $\mathrm{Mg_2} \mathrm{P_2} \mathrm{O_7}$ का, $m$ लिया गया कार्बनिक यौगिक का द्रव्यमान है, $m_{1}$ बना हुआ $\mathrm{Mg_2} \mathrm{P_2} \mathrm{O_7}$ का द्रव्यमान है और 62, दो फॉस्फोरस परमाणुओं का द्रव्यमान है जो यौगिक $\mathrm{Mg_2} \mathrm{P_2} \mathrm{O_7}$ में उपस्थित हैं।

12.10.6 ऑक्सीजन

किसी कार्बनिक यौगिक में ऑक्सीजन का प्रतिशत आमतौर पर कुल प्रतिशत संरचना (100) और अन्य सभी तत्वों के प्रतिशतों के योग के बीच के अंतर से निकाला जाता है। हालांकि, ऑक्सीजन को सीधे निम्न प्रकार से भी परिकलित किया जा सकता है:

कार्बनिक यौगिक के एक निश्चित द्रव्यमान को नाइट्रोजन गैस के प्रवाह में गर्म करके विघटित किया जाता है। ऑक्सीजन युक्त गैसीय उत्पादों के मिश्रण को लाल-गरम कोक पर से गुजारा जाता है जब सारी ऑक्सीजन कार्बन मोनोऑक्साइड में बदल जाती है। इस मिश्रण को गर्म आयोडीन पेन्टॉक्साइड $\left(\mathrm{I_2} \mathrm{O_5}\right)$ से गुजारा जाता है जब कार्बन मोनोऑक्साइड ऑक्सीडाइज होकर कार्बन डाइऑक्साइड बनाता है और आयोडीन उत्पन्न होता है।

यौगिक $\xrightarrow{\text { गर्मी }} \mathrm{O_2}+ \text{अन्य गैसीय उत्पाद} $

$$2 \mathrm{C}+\mathrm{O_2} \xrightarrow{1373 \mathrm{~K}} 2 \mathrm{CO}] 5 \quad \quad \quad \quad [A]$$ $$\mathrm{I_2} \mathrm{O_5}+5 \mathrm{CO} \longrightarrow \mathrm{I_2}+5 \mathrm{CO_2}] 2 \quad \quad \quad \quad [B]$$

समीकरण (A) में बने $\mathrm{CO}$ की मात्रा को समीकरण (B) में प्रयुक्त $\mathrm{CO}$ की मात्रा के बराबर बनाने के लिए समीकरणों (A) और (B) को क्रमशः 5 और 2 से गुणा करने पर; हम पाते हैं कि यौगिक से मुक्त हुई प्रत्येक मोल ऑक्सीजन दो मोल कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न करेगी।

इस प्रकार $32 \mathrm{~g}$ ऑक्सीजन मुक्त होने पर $88 \mathrm{~g}$ कार्बन डाइऑक्साइड प्राप्त होती है।

मान लीजिए लिया गया कार्बनिक यौगिक का द्रव्यमान $m g$ है और बनी कार्बन डाइऑक्साइड का द्रव्यमान $m_{1} g$ है।

$\therefore \mathrm{m_1} \mathrm{~g}$ कार्बन डाइऑक्साइड प्राप्त होती है $\frac{32 \times m_{1}}{88} \mathrm{~g} \mathrm{O_2}$ से

$\therefore$ ऑक्सीजन का प्रतिशत $=\frac{32 \times m_{1} \times 100}{88 \times m} \%$

ऑक्सीजन का प्रतिशत आयोडीन की उत्पन्न मात्रा से भी व्युत्पन्न किया जा सकता है।

वर्तमान में, एक कार्बनिक यौगिक में तत्वों का आकलन पदार्थों की सूक्ष्म मात्राओं और स्वचालित प्रयोगात्मक तकनीकों का उपयोग करके किया जाता है। यौगिक में उपस्थित तत्व कार्बन, हाइड्रोजन और नाइट्रोजन को CHN एलिमेंटल एनालाइज़र नामक एक उपकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है। एनालाइज़र को केवल बहुत कम मात्रा में पदार्थ $(1-3 \mathrm{mg})$ की आवश्यकता होती है और थोड़े समय में स्क्रीन पर मान प्रदर्शित करता है। ऐसी विधियों की विस्तृत चर्चा इस पुस्तक की सीमा से परे है।

सारांश

इस इकाई में, हमने कार्बनिक यौगिकों की संरचना और अभिक्रियाशीलता से संबंधित कुछ मूलभूत अवधारणाएँ सीखी हैं, जो सहसंयोजी बंधन के कारण बनते हैं। कार्बनिक यौगिकों में सहसंयोजी बंधन की प्रकृति को कक्षक संकरण (orbital hybridisation) अवधारणा के माध्यम से वर्णित किया जा सकता है, जिसके अनुसार कार्बन के पास $s p^{3}, s p^{2}$ और $s p$ संकरित कक्षक हो सकते हैं। $s p^{3}, s p^{2}$ और $s p$ संकरित कार्बन क्रमशः मीथेन, इथीन और इथाइन जैसे यौगिकों में पाए जाते हैं। मीथेन का चतुष्फलकीय आकार, इथीन का समतलीय आकार और इथाइन का रेखीय आकार इस अवधारणा के आधार पर समझा जा सकता है। एक $s p^{3}$ संकर कक्षक हाइड्रोजन के $1 s$ कक्षक के साथ अतिव्यापन करके एक कार्बन-हाइड्रोजन (C-H) एकल बंध (सिग्मा, $\sigma$ बंध) बना सकता है। एक कार्बन के $s p^{2}$ कक्षक का दूसरे कार्बन के $s p^{2}$ कक्षक के साथ अतिव्यापन एक कार्बन-कार्बन $\sigma$ बंध बनाता है। दो निकटवर्ती कार्बनों पर असंकरित $p$ कक्षक पार्श्व (side-by-side) अतिव्यापन करके एक पाई ($\pi$) बंध बना सकते हैं। कार्बनिक यौगिकों को विभिन्न संरचनात्मक सूत्रों द्वारा दर्शाया जा सकता है। कार्बनिक यौगिकों की त्रिविमीय निरूपण कागज पर वेज और डैश सूत्र द्वारा खींचा जा सकता है।

कार्बनिक यौगिकों को उनकी संरचना या उनमें उपस्थित कार्यात्मक समूहों के आधार पर वर्गीकृत किया जा सकता है। एक कार्यात्मक समूह एक ऐसा परमाणु या परमाणुओं का समूह होता है जो एक अनोखे तरीके से आबंधित होता है और यौगिकों के भौतिक तथा रासायनिक गुणों को निर्धारित करता है। कार्बनिक यौगिकों का नामकरण अंतरराष्ट्रीय शुद्ध और उपयोगित रसायन संघ (IUPAC) द्वारा निर्धारित नियमों के समूह का पालन करते हुए किया जाता है। IUPAC नामकरण में, नामों को संरचना के साथ इस प्रकार संबद्ध किया जाता है कि पाठक नाम से संरचना का अनुमान लगा सके।

कार्बनिक अभिक्रिया क्रियाविधि की संकल्पनाएं आधारित होती हैं अधस्तर अणु की संरचना पर, एक सहसंयोजी आबंध के विखंडन पर, आक्रमणकारी अभिकारकों पर, इलेक्ट्रॉन विस्थापन प्रभावों पर और अभिक्रिया की परिस्थितियों पर। ये कार्बनिक अभिक्रियाएं सहसंयोजी आबंधों के टूटने और बनने को सम्मिलित करती हैं। एक सहसंयोजी आबंध विषमलय या समलय ढंग से विदलित हो सकता है। एक विषमलय विदलन कार्बोधनायन या कार्बधनायन देता है, जबकि एक समलय विदलन अभिक्रियाशील मध्यवर्ती के रूप में मुक्त मूलक देता है। विषमलय विदलन के माध्यम से चलने वाली अभिक्रियाएं अभिक्रियाशील प्रजातियों की पूरक युगलों को सम्मिलित करती हैं। ये इलेक्ट्रॉन युगल दाता होते हैं जिन्हें न्यूक्लियोफाइल कहा जाता है और एक इलेक्ट्रॉन युगल ग्राहक होता है जिसे इलेक्ट्रोफाइल कहा जाता है। प्रेरण, अनुनाद, इलेक्ट्रोमेरिक और अतिसंयुग्मन प्रभाव एक आबंध के ध्रुवीकरण में सहायता कर सकते हैं जिससे कुछ कार्बन परमाणु या अन्य परमाणु स्थान कम या अधिक इलेक्ट्रॉन घनत्व के स्थानों के रूप में बन जाते हैं।

कार्बनिक अभिक्रियाओं को व्यापक रूप से निम्नलिखित प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है; प्रतिस्थापन, योग, विलोपन और पुनः व्यवस्थापन अभिक्रियाएं। कार्बनिक यौगिकों की संरचना निर्धारित करने के लिए उनके शुद्धिकरण, गुणात्मक और मात्रात्मक विश्लेषण किए जाते हैं। शुद्धिकरण की विधियाँ अर्थात् : उर्ध्वपातन, आसवन और विभेदक निष्कर्षण एक या अधिक भौतिक गुणों में अंतर पर आधारित हैं। क्रोमैटोग्राफी यौगिकों के पृथक्करण, पहचान और शुद्धिकरण की एक उपयोगी तकनीक है। इसे दो श्रेणियों में वर्गीकृत किया गया है : अधिशोषण और विभाजन क्रोमैटोग्राफी। अधिशोषण क्रोमैटोग्राफी किसी मिश्रण के विभिन्न घटकों के एक अधिशोषक पर विभेदक अधिशोषण पर आधारित है। विभाजन क्रोमैटोग्राफी में मिश्रण के घटकों का स्थिर और गतिशील चरणों के बीच निरंतर विभाजन होता है। यौगिक को शुद्ध रूप में प्राप्त करने के बाद, इसमें उपस्थित तत्वों का पता लगाने के लिए इसका गुणात्मक विश्लेषण किया जाता है। नाइट्रोजन, सल्फर, हैलोजन और फॉस्फोरस का पता लैसैन के परीक्षण द्वारा किया जाता है। कार्बन और हाइड्रोजन की मात्रा का आकलन उत्पन्न होने वाले कार्बन डाइऑक्साइड और जल की मात्रा निर्धारित करके किया जाता है। नाइट्रोजन की मात्रा ड्यूमा या क्जेल्डाल विधि द्वारा और हैलोजन की मात्रा कारियस विधि द्वारा आकलित की जाती है। सल्फर और फॉस्फोरस की मात्रा इन्हें क्रमशः सल्फ्यूरिक और फॉस्फोरिक अम्लों में ऑक्सीकृत करके आकलित की जाती है। ऑक्सीजन का प्रतिशत आमतौर पर कुल प्रतिशत (100) और उपस्थित सभी अन्य तत्वों के प्रतिशत के योग के बीच अंतर से निर्धारित किया जाता है।