हाइड्रोकार्बन और उनका वर्गीकरण (एल्केन्स, एल्केन्स, एल्काइन्स)

हाइड्रोकार्बन ऑर्गेनिक यौगिक होते हैं जिनमें केवल हाइड्रोजन और कार्बन परमाणु होते हैं। ये ऑर्गेनिक यौगिकों का सबसे सरल रूप होते हैं और प्रकृति में अधिक मात्रा में पाए जाते हैं, विशेष रूप से जीवाश्म ईंधनों जैसे प्राकृतिक गैस, तेल और कोयला में। हाइड्रोकार्बन का अध्ययन रसायन विज्ञान का एक मौलिक अंग होता है, क्योंकि ये यौगिक ऑर्गेनिक रसायन विज्ञान की नींव बनाते हैं।

हाइड्रोकार्बन का वर्गीकरण

हाइड्रोकार्बन को उनकी संरचना और बंधन के आधार पर कई प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है। मुख्य श्रेणियाँ हैं:

• हाइड्रोकार्बन
• एल्किन
• एल्काइन्स
• सुगंधित हाइड्रोकार्बन

इस चर्चा में हम पहले तीन पर ध्यान केंद्रित करेंगे, जिन्हें एलिफैटिक हाइड्रोकार्बन के रूप में जाना जाता है।

हाइड्रोकार्बन

एल्केन्स, जिन्हें कभी-कभी पैराफ़िन कहा जाता है, हाइड्रोकार्बन के सबसे सरल परिवार हैं। ये केवल एकल बंधन रखते हैं और संतृप्त हाइड्रोकार्बन होते हैं, जिसका अर्थ होता है कि उनमें प्रत्येक कार्बन परमाणु से जोड़े गए अधिकतम हाइड्रोजन परमाणु होते हैं। एल्केन्स का सामान्य सूत्र है C n H 2n+2.

एल्केन्स के भिन्न श्रृंखला लंबाई हो सकती है और भिन्न संरचनाएँ बना सकती हैं, लेकिन वे सभी एक ही मूलभूत सूत्र का पालन करते हैं। यहाँ कुछ सरल एल्केन्स के उदाहरण दिए गए हैं:

• मीथेन (_CH4)
• एथेन (C ₂ H ₆)
• प्रोपेन (C ₃ H ₈)
• ब्यूटेन (_C4H10)

एल्केन्स की संरचना और बंधन

एल्केन्स में प्रत्येक कार्बन परमाणु के चारों ओर टेट्राहेड्रल ज्यामिति होती है, जिसका अर्थ है कि प्रत्येक कार्बन परमाणु चार एकल सहसंयोजक बंधन बनाता है हाइड्रोजन या अन्य कार्बन परमाणुओं के साथ। यह ऑर्बिटल्स के sp 3 हाइब्रिडाइजेशन के कारण होता है।

         HH
         ,
    HCCH
         ,
         HH
    

उपरोक्त आरेख में एथेन को दिखाया गया है, जिसमें प्रत्येक रेखा परमाणुओं के बीच एकल बंधन का प्रतिनिधित्व करती है।

यह सरलित आरेख एथेन की संरचना को दिखाता है, जिसमें दो कार्बन परमाणु एकल बंधन द्वारा जोड़े गए हैं।

एल्केन्स का नामकरण

एल्केन्स का नामकरण कार्बन परमाणुओं की सबसे लंबी श्रृंखला और शाखाओं का नामकरण करता है। इंटरनेशनल यूनियन ऑफ़ प्योर एंड एप्लाइड केमिस्ट्री (IUPAC) नामकरण नियमों का उपयोग किया जाता है:

1. कार्बन परमाणुओं की सबसे लंबी निरंतर श्रृंखला का पता लगाएँ और उसे एक उपयुक्त एल्केन नाम दें।
2. किसी भी शाखा या साइड चेन की पहचान और नामकरण करें।
3. श्रृंखला को उस छोर से संख्या दें जो शाखा के सबसे निकट हो।
4. नामों को मिलाएँ, प्रत्येक शाखा की स्थिति सहित।

उदाहरण के लिए, 2-मिथाइलपेंटेन में, मुख्य श्रृंखला में पाँच कार्बन होते हैं (पेंटेन), दूसरे कार्बन पर एक मिथाइल समूह होता है।

एल्केन

एल्केन्स हाइड्रोकार्बन होते हैं जिनमें कम से कम एक कार्बन-कार्बन दोहरा बंधन होता है। वे असंतृपित हाइड्रोकार्बन होते हैं क्योंकि वे दोहरा बंधन तोड़कर और अधिक हाइड्रोजन परमाणुओं को समायोजित कर सकते हैं। एल्केन का सामान्य सूत्र है C n H 2n.

उदाहरणों में शामिल हैं:

• एथीन (C ₂ H ₄)
• प्रोपेन (C ₃ H ₆)
• ब्यूटेन (_C4H8)

एल्काइन्स में संरचना और बंधन

एल्केन्स में, एक दोहरे बंधन की उपस्थिति का मतलब होता है कि शामिल कार्बन परमाणु ^{sp 2} हाइब्रिडाइज्ड होते हैं, जिससे दोहरे बंधन के चारों ओर एक समतलीय संरचना बनती है।

         H
          ,
          C = C
          ,
         HH
    

उपरोक्त संरचना एथीन का प्रतिनिधित्व करती है।

एल्केन्स का नामकरण

एल्केन्स का नामकरण ऐल्केन्स के समान नियमों का पालन करता है, लेकिन दोहरे बंधन की स्थिति बतानी पड़ती है:

1. उस लंबी श्रृंखला का पता लगाएँ जिसमें एक दोहरा बंधन होता है।
2. श्रृंखला को दोहरे बंधन के सबसे निकट वाले छोर से संख्या दें।
3. नाम में दोहरे बंधन की स्थिति शामिल करें।

उदाहरण के लिए, 1-ब्यूटेन दर्शाता है कि एक 4-कार्बन श्रृंखला में पहला और दूसरा कार्बन के बीच एक दोहरा बंधन होता है।

एल्काइन्स

एल्काइन्स में कम से कम एक कार्बन-कार्बन तिहरा बंधन होता है, जो उन्हें अनसंतृप्त हाइड्रोकार्बन भी बनाता है जो अधिक हाइड्रोजन जोड़ने की क्षमता रखते हैं। सामान्य सूत्र है C n H 2n-2.

कुछ एल्काइन्स के उदाहरण हैं:

• एथीन (C ₂ H ₂), जिसे सामान्यतः आसिटिलीन के रूप में जाना जाता है
• प्रोपाइन (C ₃ H ₄)
• ब्यूटेन (C ₄ H ₆)

एल्काइन्स में संरचना और बंधन

एल्काइन्स में तिहरा बंधन एक सिग्मा बंधन और दो पाई बंधनों से बना होता है, और कार्बन परमाणु sp हाइब्रिडाइज्ड होते हैं, जिससे एक रैखिक ज्यामिति होती है।

          HC≡CH
    

यह सबसे साधारण एल्काइन है, जिसे आसिटिलीन के रूप में जाना जाता है।

एल्काइन्स का नामकरण

एल्काइन्स का नामकरण कार्बन श्रृंखला में तिहरे बंधन की स्थिति का संकेत देने में शामिल होता है:

1. उस लंबी कार्बन श्रृंखला का पता लगाएँ जिसमें एक तिहरा बंधन होता है।
2. श्रृंखला को तिहरे बंधन के सबसे निकट वाले छोर से संख्या दें।
3. नाम में तिहरे बंधन की स्थिति शामिल करें।

उदाहरण के लिए, 1-ब्यूटाइन एक 4-कार्बन श्रृंखला का दर्शाता है जिसमें पहला और दूसरा कार्बन के बीच एक तिहरा बंधन होता है।

हाइड्रोकार्बन के गुण

भौतिक गुण

हाइड्रोकार्बन उनकी संरचना के आधार पर विविध भौतिक गुण दिखाते हैं:

• उबलनांक और गलनांक: जैसे जैसे आणविक भार बढ़ता है, वान डर वाल्स बलों की वजह से उबलनांक और गलनांक भी आमतौर पर बढ़ता है।
• द्रवणता: हाइड्रोकार्बन आम तौर पर गैर-ध्रुवीय होते हैं और पानी में अविलेय होते हैं, लेकिन हेक्जेन जैसे गैर-ध्रुवीय विलायकों में घुल सकते हैं।
• घनत्व: हाइड्रोकार्बन पानी से कम घने होते हैं, यही वजह है कि तेल पानी पर तैरता है।

रासायनिक गुण

रासायनिक अभिक्रियाशीलता एल्केन्स, एल्केन्स और एल्काइन्स के बीच भिन्न होती है:

• एल्केन्स: C-C और C-H बंधनों की मजबूती के कारण अपेक्षाकृत अभिक्रियाशील नहीं होते। ये दहन और प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया से गुजरते हैं।
• एल्केन्स और एल्काइन्स: दोहरा और तिहरा बंधन होने के कारण अधिक अभिक्रियाशील होते हैं। ये संयोजन प्रतिक्रिया से गुजरते हैं, जहाँ परमाणु बहु-संयोजक बंधनों के संलग्न कार्बन में जोड़े जाते हैं।

हाइड्रोकार्बन का उपयोग

हाइड्रोकार्बन के कई प्रकार के अनुप्रयोग हैं। वे ईंधनों जैसे पेट्रोल, डीजल और प्राकृतिक गैस के मुख्य घटक होते हैं। एल्केन्स लुब्रिकेंट्स का आधार बनते हैं और कई अन्य सिंथेटिक यौगिकों के लिए प्रारंभिक पदार्थ होते हैं। एल्केन्स पॉलिमर के उत्पादन में महत्वपूर्ण होते हैं, जैसे पॉलीएथिलीन, जबकि एल्काइन्स वेल्डिंग और अन्य रासायनिक यौगिकों के संश्लेषण में उपयोग होते हैं।

निष्कर्ष

हाइड्रोकार्बन की मूल बातें समझना और उन्हें एल्केन्स, एल्केन्स और एल्काइन्स में वर्गीकृत करना ऑर्गेनिक केमिस्ट्री में आगे के अध्ययन के लिए मौलिक ज्ञान प्रदान करता है। संरचना और बंधन में भिन्नताएँ पहचाने जाने से उनके भौतिक और रासायनिक गुणों और वास्तविक जीवन परिदृश्यों में उनके व्यापक अनुप्रयोगों के बारे में जानकारी मिलती है।

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