एक समूह, एक स्वभाव: कार्बनिक यौगिकों के आठ परिवार

सिमुलेशन का उपयोग कैसे करें

1. शुरू में “ऐल्कोहॉल” और दो कार्बन चुने होते हैं। एथेनॉल परमाणु-दर-परमाणु बनता है और उसका –OH नारंगी रंग में चमकता है।
2. परिवार बदलो और देखो कि नारंगी हिस्सा हर बार कैसे बदलता है। कार्बन शृंखला धूसर रहती है, बदलता सिर्फ़ समूह है।
3. कार्बन की संख्या वाला स्लाइडर खिसकाओ। नाम, सूत्र और द्रव्यमान हर कदम पर ठीक 14 बढ़ते हैं, क्योंकि हर बार एक CH₂ जुड़ता है।
4. कीटोन, एस्टर या ईथर में स्लाइडर न्यूनतम से नीचे करो तो भी चित्र नहीं बिगड़ता। उस परिवार का सबसे छोटा सदस्य दिखता है और तालिका के नीचे एक पंक्ति यह बता देती है।
5. दाईं ओर के रीडआउट में नाम, सामान्य सूत्र, प्रत्यय या उपसर्ग और पहचानने का परीक्षण पढ़ो। तालिका में वर्तमान सदस्य की पंक्ति चिह्नित रहती है।

कार्बन वही, स्वभाव अलग

कार्बनों की एक छोटी शृंखला सोचो। सिरे पर –OH लगा दो तो ऐल्कोहॉल बनता है, ज्वलनशील, अस्पताल जैसी गंध वाला। उसी सिरे पर –COOH लगा दो तो सिरके जैसा खट्टा अम्ल। –NH₂ लगा दो तो मछली की गंध वाला क्षार। ढाँचा वही, पर तीन बिल्कुल अलग पदार्थ।

हज़ारों कार्बनिक यौगिक रटना किसी के बस की बात नहीं। लेकिन आठ-दस समूह पहचान लो तो बाकी का ज़्यादातर अंदाज़ा हो जाता है, क्योंकि कोई समूह जहाँ भी हो, लगभग एक जैसा बर्ताव करता है। यह पेज उन्हें पहचानने का अभ्यास है।

प्रकार्यात्मक समूह असल में क्या है

प्रकार्यात्मक समूह यौगिक का वह परमाणु या परमाणुओं का समूह है जहाँ ज़्यादातर अभिक्रियाएँ होती हैं। उसके आसपास की हाइड्रोकार्बन शृंखला अपेक्षाकृत निष्क्रिय होती है। समूह को अणु का हैंडल समझो: अभिकर्मक उसी को पकड़ते हैं।

एक ही समूह वाले सारे यौगिक मिलकर एक परिवार, यानी सजातीय श्रेणी बनाते हैं। पास-पास के सदस्यों में ठीक एक CH₂ का अंतर होता है, द्रव्यमान में 14 ग्राम/मोल। इस पेज पर C = 12, H = 1, O = 16, N = 14 और Cl = 35.5 लिया गया है।

आठ परिवार एक नज़र में

हर परिवार का तीन कार्बन वाला सदस्य साथ-साथ रखा है। समूह, प्रत्यय और उदाहरण मिलाओ।

एनिमेशन को कैसे पढ़ें

कैनवास के ऊपर यौगिक का IUPAC नाम है। बीच में संरचना: हर परमाणु अपने हाइड्रोजन के साथ लिखा है, जैसे CH₃, CH₂, OH। हाइड्रोजन की संख्या हाथ से नहीं लिखी गई, हर परमाणु की संयोजकता से गिनी गई है: कार्बन 4, ऑक्सीजन 2, नाइट्रोजन 3, क्लोरीन 1।

नारंगी परमाणु और बंध मिलकर प्रकार्यात्मक समूह हैं। द्विबंध दो समानांतर रेखाओं से बना है। सबसे नीचे की पंक्ति में समूह का नाम और उसका संघनित सूत्र है।

परमाणु बाएँ से दाएँ एक-एक करके उभरते हैं, जैसे कोई कागज़ पर बना रहा हो। परिवार या कार्बन संख्या बदलते ही चित्र दोबारा बनने लगता है।

IUPAC नाम लिखने के कदम

नाम के तीन हिस्से होते हैं: कार्बन की संख्या बताने वाला मूल शब्द (meth, eth, prop, but, pent), शृंखला में केवल एकल बंध हों तो “an”, और अंत में समूह का प्रत्यय। यानी prop + an + ol = propanol। तीन या अधिक कार्बन हों तो समूह किस कार्बन पर है, यह भी संख्या से लिखते हैं: propan-1-ol।

एस्टर का नाम दो टुकड़ों में लिखा जाता है: पहले ऐल्कोहॉल से आया ऐल्किल हिस्सा (methyl), फिर अम्ल से आया हिस्सा (-oate)। सबसे छोटा एस्टर methyl methanoate है, सूत्र C₂H₄O₂। हैलोजन और ईथर प्रत्यय नहीं, उपसर्ग लेते हैं: chloro-, methoxy-। इसलिए CH₃Cl का नाम chloromethane और C₂H₆O का methoxymethane है।

• कदम 1: समूह वाली सबसे लंबी कार्बन शृंखला ढूँढो।
• कदम 2: कार्बन गिनो और मूल शब्द चुनो।
• कदम 3: प्रत्यय या उपसर्ग लगाओ, और स्थिति मायने रखती हो तो संख्या भी।

सजातीय श्रेणी: हर कदम पर एक CH₂

ऐल्कोहॉल की तालिका देखो। हर अतिरिक्त कार्बन के साथ द्रव्यमान ठीक 14 बढ़ता है। इसी नियमित बढ़त को सजातीय श्रेणी कहते हैं।

समूह एक ही होने से सदस्यों के रासायनिक गुण लगभग एक जैसे होते हैं। भौतिक गुण धीरे-धीरे बदलते हैं: शृंखला लंबी होने पर क्वथनांक बढ़ता है और पानी में घुलनशीलता घटती है। इसीलिए मेथनॉल पानी में आसानी से मिल जाता है, पर लंबी शृंखला वाले ऐल्कोहॉल लगभग नहीं मिलते।

समावयवी: एक सूत्र, अलग परिवार

एथेनॉल C₂H₆O और methoxymethane C₂H₆O का सूत्र भी एक है और मोलर द्रव्यमान भी (46 और 46)। एक में –OH है, दूसरे में C–O–C। एक द्रव है जो सोडियम से H₂ देता है; दूसरा गैस है जो सोडियम को भाव ही नहीं देती।

प्रोपैनल (ऐल्डिहाइड) और प्रोपैनोन (कीटोन) दोनों का सूत्र C₃H₆O है, द्रव्यमान 58 और 58। एथेनॉइक अम्ल और methyl methanoate दोनों C₂H₄O₂ हैं, द्रव्यमान 60 और 60। द्रव्यमान बराबर, परिवार अलग, इसलिए परीक्षण भी अलग। ऐसी जोड़ियाँ प्रकार्यात्मक समूह समावयवी कहलाती हैं।

पहचानने के परीक्षण, परिवार के हिसाब से

प्रयोगशाला में समूह आमतौर पर एक-दो आसान परीक्षणों से पहचाने जाते हैं। सब एक तालिका में:

सिमुलेशन में खुद करके देखो

क्रम से करो। हर बार पहले अपना अनुमान लिख लो, फिर कैनवास देखो।

• प्रयोग 1: “ऐल्कोहॉल” और 4 कार्बन चुनो और नाम, सूत्र, द्रव्यमान लिख लो। फिर “कार्बोक्सिलिक अम्ल” कर दो। क्या-क्या बदला?
• प्रयोग 2: ऐल्डिहाइड और कीटोन दोनों को 3 कार्बन पर रखो। सूत्र और द्रव्यमान बिल्कुल एक हैं (58), फ़र्क बस इतना कि नारंगी हिस्सा कहाँ बैठा है।
• प्रयोग 3: कीटोन चुनकर स्लाइडर को 1 पर लाओ। कीटोन के लिए कम से कम तीन कार्बन चाहिए, इसलिए चित्र 3 पर ही रहता है। समझाओ क्यों।
• प्रयोग 4: एस्टर और ईथर को 2 कार्बन पर रखो। दोनों में –O– है, तो एस्टर एस्टर क्यों है? नारंगी हिस्से में एक अतिरिक्त परमाणु ढूँढो।
• प्रयोग 5: हर परिवार में 1 से 5 कार्बन चलाकर द्रव्यमान लिखो। जाँचो कि हर कदम का अंतर ठीक 14 है या नहीं।

हल किए गए गणितीय सवाल

यहाँ की सारी संख्याएँ एनिमेशन की ही गणना से ली गई हैं।

वे गलतियाँ जो सब करते हैं

हर साल इन्हीं पर अंक कटते हैं।

• ऐल्डिहाइड के –CHO और अम्ल के –COOH को आपस में मिला देना। अम्ल में एक ही कार्बन पर =O और –OH दोनों होते हैं।
• तीन से कम कार्बन में बीच के C=O को कीटोन कह देना। कीटोन के लिए कम से कम तीन कार्बन चाहिए।
• एस्टर को ईथर की तरह पढ़ना। एस्टर के –O– के पास C=O होता है, ईथर में नहीं।
• सूत्र एक है, इसलिए एथेनॉल और मेथॉक्सिमेथेन को एक मान लेना। समूह अलग है, तो गुण भी अलग।
• प्रत्यय गलत जगह लगाना: ऐल्कोहॉल में “-ol”, ऐल्डिहाइड में “-al”, कीटोन में “-one”, एस्टर में “-oate”।
• हाइड्रोजन गिनने में चूक: हर कार्बन के कुल चार बंध होते हैं, और द्विबंध दो गिना जाता है।

आसपास के प्रकार्यात्मक समूह

ये आठ समूह तुम्हारी रसोई और दवाओं के डिब्बे में भी हैं।

• ऐल्कोहॉल: सैनिटाइज़र का एथेनॉल कीटाणु मारता है, और कुछ ईंधनों में भी मिलाया जाता है।
• कार्बोक्सिलिक अम्ल: सिरका एथेनॉइक अम्ल है। नींबू की खटास दूसरे अम्लों से आती है।
• एस्टर: आम, केले और अनानास की महक का बड़ा हिस्सा एस्टर है, इसीलिए नकली फलों की एसेंस में एस्टर मिलाए जाते हैं।
• ऐमीन: मछली सड़ने की गंध ऐमीन की होती है। नींबू का रस उसे दबाता है क्योंकि अम्ल ऐमीन को लवण बना देता है।
• हैलोऐल्केन: कुछ विलायकों और कीटनाशकों में होते हैं; पर्यावरण पर असर के कारण इनका इस्तेमाल सीमित है।
• कीटोन: नेलपॉलिश हटाने वाला एसीटोन (प्रोपैनोन) एक कीटोन है।

परीक्षा का कोना

बिना देखे करो, फिर मिलाओ।

• ऐल्डिहाइड और कीटोन को अलग करने का एक परीक्षण लिखो। उत्तर: टॉलेन अभिकर्मक; ऐल्डिहाइड ही चाँदी का दर्पण देता है।
• CₙH₂ₙO₂ सूत्र वाले यौगिक का द्रव्यमान 74 हो तो n कितना है? उत्तर: 3।
• एक यौगिक का सूत्र C₂H₆O है। दो समावयवी बनाओ और परिवार बताओ। उत्तर: एथेनॉल और methoxymethane।
• NaHCO₃ से कार्बोक्सिलिक अम्ल की पहचान क्यों होती है? (अम्ल कार्बोनिक अम्ल से प्रबल होना चाहिए, तभी CO₂ निकलती है।)
• एस्टर बनाने वाली अभिक्रिया का नाम क्या है? उत्तर: एस्टरीकरण; अम्ल और ऐल्कोहॉल से एस्टर और पानी।

दोहराव: पूरा पेज एक मिनट में

परीक्षा से ठीक पहले इतना पढ़ लो।

• प्रकार्यात्मक समूह = वह हिस्सा जो स्वभाव तय करता है।
• आठ परिवार: ऐल्कोहॉल –OH, ऐल्डिहाइड –CHO, कीटोन >C=O, अम्ल –COOH, एस्टर –COO–, ऐमीन –NH₂, हैलो –Cl, ईथर C–O–C।
• सजातीय श्रेणी में हर कदम पर एक CH₂ बढ़ता है, द्रव्यमान में 14।
• नाम = मूल शब्द + an + अंत; एस्टर में पहले ऐल्किल, फिर -oate।
• सूत्र वही, समूह अलग = प्रकार्यात्मक समूह समावयवी।
• टॉलेन: ऐल्डिहाइड। NaHCO₃: अम्ल। लाल लिटमस नीला: ऐमीन। AgNO₃: हैलाइड।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न