कार्बनिक रसायन क्या है?

कार्बनिक रसायन क्या है?

कार्बनिक रसायन, कार्बन परमाणुओं वाले कार्बनिक यौगिकों की संरचना, गुणों और प्रतिक्रियाओं का वैज्ञानिक अध्ययन है। ऑर्गेनिक(Organic) नाम इसलिए रखा गया था, क्योंकि शुरू में, कार्बनिक रसायन उन यौगिकों के लिए परिमित था जो जीवित जीवों द्वारा उत्पादित किए गए थे।

इसे कुछ महत्वपूर्ण बल के लिए जिम्मेदार ठहराया गया था जो कार्बनिक पदार्थों में मौजूद थे क्योंकि उनके पास कुछ ऐसा था जिसमें निर्जीव पदार्थों की कमी थी।  उपरोक्त सिद्धांत को डीब्रीक किया गया जब यूरे मिलर (Urey Miller) ने अकार्बनिक पदार्थों से यूरिया को संश्लेषित किया लेकिन वर्गीकरण अभी भी उपयोग में है।


कार्बनिक रसायन कार्बन कॉलेनिन नामक तत्व कार्बन द्वारा प्रदर्शित एक मुख्य संपत्ति के कारण संभव है।  यह एक तत्व का एक ही तरह के परमाणु के साथ बंधन बनाने की क्षमता है।  इसलिए, कार्बनिक रसायन विज्ञान की विशालता को उसी के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।

वर्तमान युग में कार्बनिक रसायन विज्ञान का महत्व उतना ही विशाल है जितना कि इसकी स्थापना के समय से था।  यह हमारे रोजमर्रा के जीवन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है क्योंकि भोजन, दवाइयां, कागज, कपड़े, साबुन, इत्र, आदि हमारे लिए उचित जीवन के लिए अपरिहार्य हैं।  कार्बनिक रसायन विज्ञान का अध्ययन रसायनज्ञों और फार्मासिस्टों के लिए मानव पीड़ा के निवारण के लिए दवाओं के संश्लेषण में महत्वपूर्ण है।

कार्बनिक रसायन में प्रतिक्रियाएं कार्बनिक यौगिकों के बीच होती हैं।  आइए अब हम विभिन्न शब्दावली, वर्गीकरण, क्षेत्र प्रभाव, अभिकर्मकों के प्रकार, मध्यवर्ती की स्थिरता और गुणों के बारे में विस्तार से अध्ययन करते हैं।

• बोन्ड की विभाजन ( Cleavage Of Bond) 

कार्बनिक रसायन में अभिक्रियाएँ बंधनों के टूटने और बनने से होती हैं।  बॉन्ड्स को दो तरीकों से काट सकते हैं:

होमोलिटिक विभाजन (Homolytic Cleavage)

हेटेरोलिटिक विभाजन (Homolytic Cleavage)

1.होमोलिटिक विभाजन (Homolytic Cleavage) क्या है?

यदि दो तत्वों के बीच सहसंयोजक बंधन इस तरह से टूटते हैं, कि प्रत्येक तत्व अपने स्वयं के इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करता है, तो इसे होमोलिटिक विभाजन कहा जाता है। अर्थात प्रत्येक तत्व को एक इलेक्ट्रॉन मिलता है।  होमोलिटिक विभाजन में मुक्त कणों के निर्माण का परिणाम होता है।

             सहसंयोजक बॉन्ड के होमोलिटिक विभाजन
        (Homolytic Cleavage of Covalent Bond)

उपरोक्त आकृति में, हमने इलेक्ट्रॉनों की गति को दिखाने के लिए एक तीर का उपयोग किया है।  यहां, इस मामले में, उपयोग किए जाने वाले तीर को fish-hook arrow कहा जाता है, क्योंकि यह दर्शाता है कि केवल एक इलेक्ट्रॉन की एक गति है।

2. हेटेरोलिटिक विभाजन (Heterolytic Cleavage)
क्या है?

यदि दो तत्वों के बीच सहसंयोजक बंधन विषम रूप से टूट जाते हैं,
अर्थात, असमान रूप से, यह आवेशित प्रजातियों के निर्माण में परिणत होता है।  इस प्रकार के बंधन को तोड़ना, जहां इलेक्ट्रॉनों को असमान रूप से वितरित किया जाता है, को हेटेरोलिटिक विभाजन कहा जाता है।

              सहसंयोजक बॉन्ड के हेटरोलिटिक विभाजन

उपरोक्त आकृति में, हमने इलेक्ट्रॉनों की गति को इंगित करने के लिए तीरों का उपयोग किया है, एक नियमित तीर यह दर्शाता है कि दो इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित किया जा रहा है।

• कार्बनिक रसायन विज्ञान में प्रतिक्रिया मध्यवर्ती

मध्यवर्ती को लगातार प्रतिक्रिया के पहले उत्पाद के रूप में समझा जा सकता है।  उदाहरण के लिए, एक रासायनिक प्रतिक्रिया में, अगर A → B और B → C, तो, B को प्रतिक्रिया A → C के लिए मध्यवर्ती कहा जा सकता है।  कार्बनिक रसायन विज्ञान में प्रतिक्रियाओं इन मध्यवर्ती के गठन के माध्यम से होती हैं। 


• कार्बेन (Carbenes) क्या हैं?

कार्बेन (H2C) नेचुरल और प्रतिक्रियाशील प्रजातियां हैं जिनमें कार्बन के बाहरी आवरण में छह इलेक्ट्रॉन होते हैं जो उन्हें इलेक्ट्रॉन की deficient (कमी) बनाते हैं।  चूंकि कार्बेन दो विषम इलेक्ट्रॉनों वाली प्रजातियां हैं, इसलिए हम अपने spin states के आधार पर कारबाइनों को वर्गीकृत कर सकते हैं।

➠ सिंगलेट कार्बेन (  Carbene)
इलेक्ट्रॉनों विपरीत स्पिन के साथ विभिन्न कक्षाओं में मौजूद हैं।  इलेक्ट्रॉनों को sp2 संकरणित ऑर्बिटल्स में युग्मित किया जाता है
और युग्मित इलेक्ट्रॉनों के रूप में व्यवहार किया जाता है।

 स्पिन स्टेट = (2S + 1), सिंगल कार्बेन के लिए S शून्य है क्योंकि इलेक्ट्रॉन्स एंटीपैरल हैं
इसलिए, spin states = (2 × 1 + 1) = 3

 ट्रिपल कार्बाइन (Triplet Carbene)

दोनों इलेक्ट्रॉन विभिन्न कक्षाओं में मौजूद हैं और उनके पास एक ही स्पिन है।

 स्पिन अवस्था = (2S + 1), ट्रिपल कार्बाइन के लिए S 1 है क्योंकि दोनों इलेक्ट्रॉनों में एक ही स्पिन है।

 इसलिए, spin states = (2 × 1 + 1) = 3

 सिंगलेट और ट्रिपल कार्बाइन का संकरण

• सिंगलेट कार्बेन हाइब्रिडाइजेशन :-

वे sp2 आकार के साथ संकरणित होते हैं।  उनके पास 103° का बंधन कोण और 112 pm की बॉन्ड लंबाई है।

• ट्रिपल कार्बेन हाइब्रिडाइजेशन :-

वे रैखिक आकार के साथ संकर कक्षीय हैं।  उनके पास क्रमशः बांड का कोण और बंधन की लंबाई 180° और 103 pm है।

• क्यों ट्रिपल कार्बाइन सिंगलेट की तुलना में अधिक स्थिर है?

ट्रिपल कार्बिन में ऊर्जा कम होती है, फिर एकल कार्बाइन क्योंकि एकल कार्बाइन में अधिक अंतर-इलेक्ट्रॉनिक प्रतिकर्षण होते हैं क्योंकि दोनों इलेक्ट्रॉन एक ही कक्षीय में मौजूद होते हैं, जबकि ट्रिपल कार्बाइन में दोनों इलेक्ट्रॉन अलग-अलग कक्षा में मौजूद होते हैं, इसमें कम ऊर्जा होती है।

 फ्री रेडिकल (Free Radicals) क्या हैं?
कार्बनिक रसायन में मुक्त कण कार्बन बॉन्ड के होमोलिटिक दरार से बनते हैं।  बनाई गई प्रजातियों का आकार प्लानेर है और कार्बन sp3 है जिसे पी-ऑर्बिटल में विषम इलेक्ट्रॉन के साथ संकरणित किया गया है।  यदि फ्री रेडिकल अपेक्षाकृत स्थिर है, तो उनके पास प्लांटर संरचना हो सकती है।


➠ Carbanions क्या हैं?
वे बंधे हुए इलेक्ट्रॉनों को हटाने के बिना कार्बन से जुड़े एक समूह को हेट्रोलाइटिक (heterolytically) रूप से उत्पन्न करते हैं।  इससे कार्बन में इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी होती है, जिससे कार्बन पर नकारात्मक चार्ज होता है। CH3   NH3 के साथ आइसोएलेट्रोनिक है और यह sp3 संकरणित है और आकृति पिरामिड के कारण इलेक्ट्रॉनों की एक अकेली जोड़ी की उपस्थिति के कारण है।


 कार्बोकेशन (Carbocations) क्या हैं?
कार्बोकेशन में कार्बन का एक सेक्सेट (sextet) होता है, जिसमें पॉजिटिव चार्ज होता है और इसीलिए इसे '‘cation’' कहा जाता है।  यह sp2 संकरणित है और इसमें एक खाली p-कक्षीय है।  आकार तलीय है।  यह आम तौर पर कार्बन-हेटेरोटॉम बंध के हेटेरोलिटिक विभाजन से बनता है।

 कार्बनिक रसायन शास्त्र में अभिकर्मक (Reagents in Organic Chemistry)

वे रसायन जिन्हें हम एक कार्बनिक अणु में एक विशिष्ट परिवर्तन लाने के लिए जोड़ते हैं। कार्बनिक रसायन शास्त्र में किसी भी सामान्य प्रतिक्रिया को लिखा जा सकता है :- 

सब्सट्रेट + अभिकर्मक → उत्पाद 

जहां सब्सट्रेट एक कार्बनिक अणु है जिसके लिए हम अभिकर्मक जोड़ते हैं। या तो दान या सार इलेक्ट्रॉनों की क्षमता के आधार पर, अभिकर्मकों को वर्गीकृत किया जा सकता है :-

1. इलेक्ट्रोफाइल :- 
इलेक्ट्रोफाइल इलेक्ट्रॉन की कमी कार्बनिक अभिकर्मकों हैं। यह सामान्यीकृत किया जा सकता है कि प्रजातियों वाले सभी सकारात्मक चार्ज इलेक्ट्रोफाइल हैं। उदाहरण के लिए

H+, NO2+, CH3+, Cl

इलेक्ट्रॉन की कमी वाले तटस्थ अणु इलेक्ट्रोफाइल के रूप में भी कार्य कर सकते हैं
 AlCl3 और BF3 जैसे लुईस (Lewis) एसिड न्युटरल इलेक्ट्रोफाइल के उदाहरण हैं।

2. न्यूक्लियोफाइल :- 
न्यूक्लियोफाइल इलेक्ट्रॉन समृद्ध कार्बनिक अभिकर्मक हैं।  वे अन्य नाभिक के साथ संबंध केंद्रों की तलाश करते हैं और इसलिए नाम न्यूक्लियोफाइल है।  यह सामान्यीकृत किया जा सकता है कि नकारात्मक चार्ज युक्त प्रजातियां न्यूक्लियोफाइल हैं।  उदाहरण के लिए  H, CH3– and Cl

हेटेरोटॉम (heteroatom) पर इलेक्ट्रॉनों की एक अकेली जोड़ी के साथ Neutral  अणु एक न्यूक्लियोफाइल के रूप में कार्य कर सकते हैं।  उदाहरण के लिए - H2O, NH3, CH3OH

 कार्बनिक रसायन में फील्ड इफेक्ट

1. Inductive Effect
2. Electromeric Effect
3. Mesomeric Effect
4. Resonance Effect


➠ अनुनाद ऊर्जा ( Resonance Energy)

सबसे स्थिर विहित रूप और अनुनाद संकर के बीच ऊर्जा अंतर को
अनुनाद ऊर्जा के रूप में जाना जाता है।  अधिक प्रतिध्वनि ऊर्जा, स्थिरता अधिक है।

 सबसे स्थिर विहित रूप का पता लगाने के नियम :-

 बिना किसी चार्ज के विहित रूप सबसे स्थिर है।

सहसंयोजक बोन्ड की अधिक संख्या के साथ विहित रूप अधिक स्थिर है।

विहित रूप जहां आरोपों के विपरीत निकटता अधिक स्थिर हैं।

यदि चार्ज किया जाना है, तो नकारात्मक चार्ज एक इलेक्ट्रोनगेटिव एटम पर होना चाहिए।  तब यह विहित रूप अधिक स्थिर कहा जाता है।

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