Carbon and its Compounds

कार्बन एक अधातु है जिसका परमाणु क्रमांक 6 है। इसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 2, 4 है।

• संयोजकता: कार्बन की संयोजकता 4 है, अर्थात यह चतुःसंयोजक है।
• बंधन की प्रकृति: कार्बन न तो 4 इलेक्ट्रॉन खोकर \(C^{4+}\) धनायन बनाता है और न ही 4 इलेक्ट्रॉन प्राप्त करके \(C^{4-}\) ऋणायन बनाता है।
• \(C^{4+}\) बनाने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
• \(C^{4-}\) बनाने के लिए नाभिक के लिए 6 प्रोटॉन के साथ 10 इलेक्ट्रॉनों को धारण करना मुश्किल होगा।
• सहसंयोजक बंधन: कार्बन अपने और अन्य तत्वों (जैसे हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, सल्फर, क्लोरीन) के परमाणुओं के साथ इलेक्ट्रॉनों को साझा करके बंधन बनाता है। इस प्रकार के बंधन को सहसंयोजक बंधन कहते हैं।
• सहसंयोजक बंधन से बने यौगिकों में मजबूत अंतर-परमाणु बंधन होते हैं लेकिन कमजोर अंतर-आणविक बल होते हैं।
• परिणामस्वरूप, उनके कम गलनांक और क्वथनांक होते हैं।
• सहसंयोजक यौगिक आमतौर पर विद्युत के कुचालक होते हैं क्योंकि उनमें मुक्त इलेक्ट्रॉन या आयन नहीं होते हैं।

सहसंयोजक बंधनों के प्रकार

1. एकल बंधन: इलेक्ट्रॉनों के एक युग्म का साझाकरण।

• उदाहरण: मीथेन (\(CH_4\)), एथेन (\(C_2H_6\))

1. द्वि-बंधन: इलेक्ट्रॉनों के दो युग्मों का साझाकरण।

• उदाहरण: एथीन (\(C_2H_4\)), कार्बन डाइऑक्साइड (\(CO_2\))

1. त्रि-बंधन: इलेक्ट्रॉनों के तीन युग्मों का साझाकरण।

• उदाहरण: एथाइन (\(C_2H_2\))

इलेक्ट्रॉन बिंदु संरचनाएँ (Electron Dot Structures)

• ये संरचनाएँ परमाणुओं के बीच इलेक्ट्रॉनों के साझाकरण को दर्शाती हैं।
• मीथेन (\(CH_4\)): कार्बन परमाणु चार हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ चार एकल सहसंयोजक बंधन बनाता है।
• [IMAGE: TODO: मीथेन की इलेक्ट्रॉन बिंदु संरचना]
• कार्बन डाइऑक्साइड (\(CO_2\)): कार्बन परमाणु दो ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ दो द्वि-बंधन बनाता है।
• [IMAGE: TODO: कार्बन डाइऑक्साइड की इलेक्ट्रॉन बिंदु संरचना]
• एथीन (\(C_2H_4\)): दो कार्बन परमाणु एक द्वि-बंधन से जुड़े होते हैं, और प्रत्येक कार्बन परमाणु दो हाइड्रोजन परमाणुओं से एकल बंधन से जुड़ा होता है।
• [IMAGE: TODO: एथीन की इलेक्ट्रॉन बिंदु संरचना]
• एथाइन (\(C_2H_2\)): दो कार्बन परमाणु एक त्रि-बंधन से जुड़े होते हैं, और प्रत्येक कार्बन परमाणु एक हाइड्रोजन परमाणु से एकल बंधन से जुड़ा होता है।
• [IMAGE: TODO: एथाइन की इलेक्ट्रॉन बिंदु संरचना]

कार्बन की बहुमुखी प्रकृति दो मुख्य गुणों के कारण है जो इसे बड़ी संख्या में यौगिक बनाने में सक्षम बनाते हैं:

1. श्रृंखलन (Catenation):

• कार्बन परमाणुओं की आपस में जुड़कर लंबी श्रृंखलाएँ, शाखित श्रृंखलाएँ या वलय संरचनाएँ बनाने की अद्वितीय क्षमता को श्रृंखलन कहते हैं।
• कार्बन-कार्बन बंधन बहुत मजबूत और स्थिर होते हैं, जिससे बड़ी संख्या में स्थिर यौगिक बनते हैं।
• सिलिकॉन भी श्रृंखलन प्रदर्शित करता है, लेकिन कार्बन की तुलना में कम सीमा तक (अधिकतम 7-8 परमाणु)।

1. चतुःसंयोजकता (Tetravalency):

• कार्बन की संयोजकता 4 है, जिसका अर्थ है कि यह चार अन्य परमाणुओं (कार्बन या अन्य तत्वों जैसे O, H, N, S, Cl) के साथ बंधन बना सकता है।
• यह कार्बन को विभिन्न प्रकार के यौगिकों को बनाने की अनुमति देता है।

कार्बन के अपररूप (Allotropes of Carbon)

अपररूपता वह गुण है जिसमें एक तत्व दो या दो से अधिक विभिन्न भौतिक रूपों में मौजूद होता है, लेकिन रासायनिक गुण समान होते हैं। कार्बन के मुख्य अपररूप हैं:

1. हीरा (Diamond):

• संरचना: प्रत्येक कार्बन परमाणु चार अन्य कार्बन परमाणुओं से चतुष्फलकीय रूप से जुड़ा होता है, जिससे एक कठोर त्रि-आयामी संरचना बनती है।
• गुण: सबसे कठोर प्राकृतिक पदार्थ, विद्युत का कुचालक, उच्च गलनांक और क्वथनांक, पारदर्शी, उच्च अपवर्तक सूचकांक।
• उपयोग: गहने, कांच काटने वाले उपकरण, चट्टान ड्रिलिंग उपकरण।

1. ग्रेफाइट (Graphite):

• संरचना: प्रत्येक कार्बन परमाणु तीन अन्य कार्बन परमाणुओं से षट्कोणीय वलयों की परतदार संरचना में जुड़ा होता है। परतें कमजोर वैन डेर वाल्स बलों द्वारा एक साथ जुड़ी होती हैं।
• गुण: विद्युत का सुचालक (मुक्त इलेक्ट्रॉन के कारण), चिकना और फिसलन भरा (परतों के फिसलने के कारण), काला और अपारदर्शी।
• उपयोग: पेंसिल लेड, स्नेहक, इलेक्ट्रोड।

1. फुलरीन (Fullerenes):

• संरचना: कार्बन परमाणुओं के गोलाकार अणु (जैसे \(C_{60}\) बकमिनस्टरफुलरीन, जिसमें 60 कार्बन परमाणु एक फुटबॉल जैसी संरचना में व्यवस्थित होते हैं)।
• गुण: पिंजरे जैसी संरचना, विद्युत के कुचालक।
• उपयोग: नैनोतकनीक, सुपरकंडक्टर, औषधि वितरण।

| गुणधर्म | हीरा | ग्रेफाइट | फुलरीन | |:--------------|:------------------------------------|:-------------------------------------|:-----------------------------------------| | संरचना | चतुष्फलकीय, त्रि-आयामी नेटवर्क | षट्कोणीय परतें | गोलाकार पिंजरा (जैसे \(C_{60}\)) | | कठोरता | बहुत कठोर | नरम, फिसलन भरा | नरम | | चालकता | कुचालक | सुचालक | कुचालक | | पारदर्शिता | पारदर्शी | अपारदर्शी | अपारदर्शी | | घनत्व | उच्च | मध्यम | निम्न | | उपयोग | आभूषण, काटने/ड्रिलिंग उपकरण | पेंसिल लेड, स्नेहक, इलेक्ट्रोड | नैनोतकनीक, औषधि वितरण, सुपरकंडक्टर |

कार्बन यौगिकों को उनके कार्बन-कार्बन बंधनों के आधार पर वर्गीकृत किया जा सकता है।

हाइड्रोकार्बन

• वे यौगिक जो केवल कार्बन और हाइड्रोजन से बने होते हैं, हाइड्रोकार्बन कहलाते हैं।

1. संतृप्त हाइड्रोकार्बन (Saturated Hydrocarbons)

• इनमें कार्बन परमाणुओं के बीच केवल एकल बंधन होते हैं।
• इन्हें एल्केन कहते हैं।
• सामान्य सूत्र: \(C_nH_{2n+2}\)
• ये अपेक्षाकृत कम अभिक्रियाशील होते हैं।
• उदाहरण: मीथेन (\(CH_4\)), एथेन (\(C_2H_6\)), प्रोपेन (\(C_3H_8\)), ब्यूटेन (\(C_4H_{10}\))

2. असंतृप्त हाइड्रोकार्बन (Unsaturated Hydrocarbons)

• इनमें कार्बन परमाणुओं के बीच द्वि-बंधन या त्रि-बंधन होते हैं।
• एल्कीन (Alkenes): कार्बन-कार्बन द्वि-बंधन वाले यौगिक।
• सामान्य सूत्र: \(C_nH_{2n}\)
• उदाहरण: एथीन (\(C_2H_4\)), प्रोपीन (\(C_3H_6\))
• एल्काइन (Alkynes): कार्बन-कार्बन त्रि-बंधन वाले यौगिक।
• सामान्य सूत्र: \(C_nH_{2n-2}\)
• उदाहरण: एथाइन (\(C_2H_2\)), प्रोपाइन (\(C_3H_4\))
• ये संतृप्त हाइड्रोकार्बन की तुलना में अधिक अभिक्रियाशील होते हैं।

कार्बन श्रृंखलाओं के प्रकार

कार्बन परमाणु विभिन्न तरीकों से जुड़कर विभिन्न संरचनाएँ बना सकते हैं:

1. सीधी श्रृंखला (Straight Chain):

• कार्बन परमाणु एक सीधी रेखा में एक-दूसरे से जुड़े होते हैं।
• उदाहरण: n-ब्यूटेन (\(CH_3-CH_2-CH_2-CH_3\))

1. शाखित श्रृंखला (Branched Chain):

• कार्बन परमाणु मुख्य श्रृंखला से शाखाएँ बनाते हैं।
• उदाहरण: आइसोब्यूटेन (2-मेथिलप्रोपेन)

1. वलय संरचना (Ring Structure):

• कार्बन परमाणु एक बंद वलय बनाते हैं।
• उदाहरण: साइक्लोहेक्सेन (\(C_6H_{12}\)), बेंजीन (\(C_6H_6\))

समावयवता (Isomerism)

• ऐसे यौगिक जिनके आणविक सूत्र समान होते हैं लेकिन संरचनात्मक सूत्र भिन्न होते हैं, समावयवी कहलाते हैं, और इस घटना को समावयवता कहते हैं।
• संरचनात्मक समावयवी: वे समावयवी जिनमें परमाणुओं की व्यवस्था भिन्न होती है।
• उदाहरण: ब्यूटेन (\(C_4H_{10}\)) के दो संरचनात्मक समावयवी होते हैं: n-ब्यूटेन और आइसोब्यूटेन।

समजातीय श्रेणी (Homologous Series)

• कार्बन यौगिकों की एक श्रृंखला जिसमें समान कार्यात्मक समूह होता है और लगातार सदस्यों के बीच \(CH_2\) इकाई का अंतर होता है, समजातीय श्रेणी कहलाती है।
• विशेषताएँ:
• सभी सदस्यों का सामान्य सूत्र समान होता है (जैसे एल्केन के लिए \(C_nH_{2n+2}\))
• लगातार सदस्यों के बीच आणविक द्रव्यमान में 14 amu का अंतर होता है।
• उनके रासायनिक गुण समान होते हैं (कार्यात्मक समूह के कारण)।
• उनके भौतिक गुणों में क्रमिक परिवर्तन होता है (जैसे गलनांक, क्वथनांक, घनत्व)।
• उदाहरण: एल्केन श्रेणी (मीथेन, एथेन, प्रोपेन, ब्यूटेन), अल्कोहल श्रेणी (मेथेनॉल, एथेनॉल, प्रोपेनॉल)।

कार्बन यौगिकों का नामकरण IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) नियमों के अनुसार किया जाता है। एक कार्बन यौगिक के नाम में मुख्य रूप से तीन भाग होते हैं: पूर्वसर्ग (Prefix) - मूल शब्द (Word Root) - प्रत्यय (Suffix)।

1. मूल शब्द (Word Root):

• यह कार्बन श्रृंखला में कार्बन परमाणुओं की संख्या को इंगित करता है।
• \(C_1\): मेथ-
• \(C_2\): एथ-
• \(C_3\): प्रोप-
• \(C_4\): ब्यूट-
• \(C_5\): पेंट-
• \(C_6\): हेक्स-
• \(C_7\): हेप्ट-
• \(C_8\): ऑक्ट-
• \(C_9\): नोन-
• \(C_{10}\): डेक-

1. प्राथमिक प्रत्यय (Primary Suffix):

• यह कार्बन-कार्बन बंधनों की प्रकृति को इंगित करता है।
• एकल बंधन (संतृप्त): -एन (ane)
• द्वि-बंधन (असंतृप्त): -ईन (ene)
• त्रि-बंधन (असंतृप्त): -आइन (yne)

1. द्वितीयक प्रत्यय (Secondary Suffix):

• यह उपस्थित कार्यात्मक समूह को इंगित करता है।
• यदि कार्यात्मक समूह का नाम प्रत्यय के रूप में दिया जाना है और प्रत्यय 'a', 'e', 'i', 'o', 'u' से शुरू होता है, तो कार्बन श्रृंखला के नाम के अंत से 'e' हटा दिया जाता है।

| कार्यात्मक समूह | सूत्र | पूर्वसर्ग (Prefix) | प्रत्यय (Suffix) | |:----------------|:----------------|:-------------------|:-----------------| | हैलोजन | -Cl, -Br, -I | क्लोरो-, ब्रोमो-, आयोडो- | - | | अल्कोहल | -OH | हाइड्रॉक्सी- | -ऑल (ol) | | एल्डिहाइड | -CHO | फॉर्मिल- | -एल (al) | | कीटोन | >C=O | ऑक्सो- | -ओन (one) | | कार्बोक्सिलिक अम्ल | -COOH | कार्बोक्सी- | -ओइक अम्ल (oic acid) | | एल्कीन | \(C=C\) | - | -ईन (ene) | | एल्काइन | \(C\equiv C\) | - | -आइन (yne) |

नामकरण के नियम (संक्षिप्त)

1. सबसे लंबी कार्बन श्रृंखला का चयन करें (मुख्य श्रृंखला)।
2. मुख्य श्रृंखला में कार्बन परमाणुओं की संख्या के लिए मूल शब्द निर्धारित करें।
3. कार्बन-कार्बन बंधनों के प्रकार के लिए प्राथमिक प्रत्यय जोड़ें।
4. कार्यात्मक समूह के लिए द्वितीयक प्रत्यय जोड़ें। यदि एक से अधिक कार्यात्मक समूह हैं, तो उच्च प्राथमिकता वाले को प्रत्यय के रूप में और अन्य को पूर्वसर्ग के रूप में उपयोग करें।
5. शाखाओं या प्रतिस्थापकों के लिए पूर्वसर्ग जोड़ें, उनकी स्थिति को संख्या से इंगित करें।

विशेष नामकरण शब्दावली

• n- (नॉर्मल): सीधी श्रृंखला वाले यौगिकों के लिए।
• साइक्लो-: वलय संरचना वाले यौगिकों के लिए।
• उदाहरण: साइक्लोपेंटेन, साइक्लोहेक्सेन।
• आइसो-: एक शाखित श्रृंखला के लिए जहाँ एक कार्बन परमाणु से दो मेथिल समूह जुड़े होते हैं।
• नियो-: एक कार्बन परमाणु से चार मेथिल समूह जुड़े होने पर।

उदाहरण

• प्रोपेनोन: 3 कार्बन (प्रोप-), एकल बंधन (-एन-), कीटोन (-ओन) \(CH_3-CO-CH_3\)
• एथेनोइक अम्ल: 2 कार्बन (एथ-), एकल बंधन (-एन-), कार्बोक्सिलिक अम्ल (-ओइक अम्ल) \(CH_3COOH\)
• ब्रोमोपेंटेन: 5 कार्बन (पेंट-), एकल बंधन (-एन-), ब्रोमीन (ब्रोमो- पूर्वसर्ग) \(CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-Br\)
• हेक्सानल: 6 कार्बन (हेक्स-), एकल बंधन (-एन-), एल्डिहाइड (-एल) \(CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CHO\)

कार्बन यौगिक विभिन्न रासायनिक अभिक्रियाएँ प्रदर्शित करते हैं।

1. दहन (Combustion)

• कार्बन और उसके यौगिक ऑक्सीजन में जलकर कार्बन डाइऑक्साइड, जल, ऊष्मा और प्रकाश उत्पन्न करते हैं।
• यह एक ऊष्माक्षेपी अभिक्रिया है।
• अभिक्रियाएँ:
• \(C + O_2 \rightarrow CO_2 + \text{ऊष्मा} + \text{प्रकाश}\)
• \(CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O + \text{ऊष्मा} + \text{प्रकाश}\)
• \(C_2H_5OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 3H_2O + \text{ऊष्मा} + \text{प्रकाश}\)
• लौ का प्रकार:
• संतृप्त हाइड्रोकार्बन: आमतौर पर स्वच्छ नीली लौ के साथ जलते हैं (पूर्ण दहन)।
• असंतृप्त हाइड्रोकार्बन: अक्सर पीली, कालिख वाली लौ के साथ जलते हैं (अपूर्ण दहन), क्योंकि उनमें कार्बन का प्रतिशत अधिक होता है।
• ईंधन: कार्बन यौगिकों का उपयोग ऊर्जा आवश्यकताओं के लिए ईंधन के रूप में किया जाता है।

2. ऑक्सीकरण (Oxidation)

• ऑक्सीकरण अभिक्रियाओं में ऑक्सीजन का योग या हाइड्रोजन का निष्कासन होता है।
• ऑक्सीकारक: वे पदार्थ जो अन्य पदार्थों को ऑक्सीजन देते हैं या उनसे हाइड्रोजन हटाते हैं।
• क्षारीय \(KMnO_4\) (पोटेशियम परमैंगनेट) और अम्लीकृत \(K_2Cr_2O_7\) (पोटेशियम डाइक्रोमेट) प्रबल ऑक्सीकारक हैं।
• उदाहरण: एथेनॉल का एथेनोइक अम्ल में ऑक्सीकरण।
• \(CH_3CH_2OH \xrightarrow{\text{क्षारीय } KMnO_4 \text{ या अम्लीकृत } K_2Cr_2O_7} CH_3COOH\)
• इस अभिक्रिया में, एथेनॉल को ऑक्सीजन मिलती है और यह एथेनोइक अम्ल में परिवर्तित हो जाता है।

3. संकलन अभिक्रिया (Addition Reaction)

• ये अभिक्रियाएँ असंतृप्त हाइड्रोकार्बन (एल्कीन और एल्काइन) द्वारा प्रदर्शित की जाती हैं।
• इनमें एक अणु दूसरे अणु के साथ जुड़कर एक एकल उत्पाद बनाता है।
• हाइड्रोजनीकरण (Hydrogenation):
• असंतृप्त हाइड्रोकार्बन (वनस्पति तेल) पैलेडियम (Pd) या निकेल (Ni) जैसे उत्प्रेरकों की उपस्थिति में हाइड्रोजन के साथ अभिक्रिया करके संतृप्त हाइड्रोकार्बन (वनस्पति घी) बनाते हैं।
• \(C=C \text{ या } C\equiv C + H_2 \xrightarrow{\text{Ni या Pd}} C-C\)
• उदाहरण: \(CH_2=CH_2 + H_2 \xrightarrow{\text{Ni}} CH_3-CH_3\) (एथीन से एथेन)
• उपयोग: वनस्पति तेलों को वनस्पति घी में बदलने के लिए।

4. प्रतिस्थापन अभिक्रिया (Substitution Reaction)

• ये अभिक्रियाएँ संतृप्त हाइड्रोकार्बन (एल्केन) द्वारा प्रदर्शित की जाती हैं।
• इनमें एक परमाणु या परमाणुओं का समूह दूसरे परमाणु या परमाणुओं के समूह द्वारा प्रतिस्थापित होता है।
• संतृप्त हाइड्रोकार्बन आमतौर पर कम अभिक्रियाशील होते हैं, लेकिन सूर्य के प्रकाश की उपस्थिति में हैलोजन (जैसे क्लोरीन) के साथ अभिक्रिया करते हैं।
• उदाहरण: मीथेन का क्लोरीनीकरण।
• \(CH_4 + Cl_2 \xrightarrow{\text{सूर्य का प्रकाश}} CH_3Cl + HCl\)
• यह अभिक्रिया तब तक जारी रह सकती है जब तक कि सभी हाइड्रोजन परमाणु क्लोरीन परमाणुओं द्वारा प्रतिस्थापित न हो जाएँ।

ये दो महत्वपूर्ण कार्बन यौगिक हैं जिनका हमारे दैनिक जीवन में व्यापक उपयोग होता है।

एथेनॉल (Ethanol) - \(CH_3CH_2OH\)

• सामान्य नाम: एथिल अल्कोहल।
• गुण:
• रंगहीन, सुखद गंध वाला, जलने वाला स्वाद वाला द्रव।
• जल में अत्यंत घुलनशील।
• कम गलनांक और क्वथनांक।
• विद्युत का कुचालक।
• रासायनिक अभिक्रियाएँ:

1. सोडियम के साथ अभिक्रिया:

• एथेनॉल सोडियम के साथ अभिक्रिया करके सोडियम एथॉक्साइड और हाइड्रोजन गैस बनाता है।
• \(2CH_3CH_2OH + 2Na \rightarrow 2CH_3CH_2ONa + H_2\)
• यह अभिक्रिया अल्कोहल में -OH समूह की अम्लीय प्रकृति को दर्शाती है।

1. निर्जलीकरण (Dehydration):

• सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल की उपस्थिति में 443 K पर गर्म करने पर एथेनॉल से जल का एक अणु निकल जाता है और एथीन बनता है।
• \(CH_3CH_2OH \xrightarrow{\text{सांद्र } H_2SO_4, 443 K} CH_2=CH_2 + H_2O\)
• सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल एक निर्जलीकारक कारक के रूप में कार्य करता है।
• उपयोग:
• मादक पेय पदार्थों का एक घटक।
• औषधियों (जैसे टिंचर आयोडीन, कफ सिरप), टॉनिक में विलायक।
• एंटीसेप्टिक के रूप में।
• ईंधन के रूप में (पेट्रोल के साथ मिलाकर)।
• कार्बनिक संश्लेषण में प्रारंभिक सामग्री।

एथेनोइक अम्ल (Ethanoic Acid) - \(CH_3COOH\)

• सामान्य नाम: एसिटिक अम्ल।
• गुण:
• रंगहीन, तीखी गंध वाला द्रव।
• 5-8% एथेनोइक अम्ल का विलयन सिरका कहलाता है और इसका उपयोग अचार में परिरक्षक के रूप में किया जाता है।
• शुद्ध एथेनोइक अम्ल का गलनांक 290 K (17°C) होता है, इसलिए यह सर्दियों में जम जाता है और ग्लैशियल एसिटिक अम्ल कहलाता है।
• जल में घुलनशील।
• यह एक दुर्बल अम्ल है।
• रासायनिक अभिक्रियाएँ:

1. एस्टरिफिकेशन (Esterification):

• एथेनोइक अम्ल अल्कोहल के साथ अम्लीय उत्प्रेरक (जैसे सांद्र \(H_2SO_4\)) की उपस्थिति में अभिक्रिया करके एस्टर बनाता है।
• \(CH_3COOH + CH_3CH_2OH \xrightarrow{\text{अम्लीय उत्प्रेरक}} CH_3COOCH_2CH_3 + H_2O\)
• एस्टर में आमतौर पर मीठी, फल जैसी गंध होती है और इसका उपयोग परफ्यूम और स्वाद वाले एजेंटों में किया जाता है।

1. सोडियम कार्बोनेट और सोडियम बाइकार्बोनेट के साथ अभिक्रिया:

• एथेनोइक अम्ल \(Na_2CO_3\) और \(NaHCO_3\) के साथ अभिक्रिया करके सोडियम एथेनोएट, कार्बन डाइऑक्साइड और जल बनाता है।
• \(2CH_3COOH + Na_2CO_3 \rightarrow 2CH_3COONa + H_2O + CO_2\)
• \(CH_3COOH + NaHCO_3 \rightarrow CH_3COONa + H_2O + CO_2\)
• उत्पन्न \(CO_2\) गैस को चूने के पानी से गुजारने पर वह दूधिया हो जाता है, जो \(CO_2\) की उपस्थिति की पुष्टि करता है।

1. क्षार के साथ अभिक्रिया:

• एथेनोइक अम्ल सोडियम हाइड्रॉक्साइड जैसे क्षार के साथ अभिक्रिया करके लवण (सोडियम एथेनोएट) और जल बनाता है।
• \(CH_3COOH + NaOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O\)
• उपयोग:
• सिरका के रूप में परिरक्षक।
• एस्टर बनाने में।
• रंगों, प्लास्टिक, रबर के निर्माण में।
• प्रयोगशाला अभिकर्मक के रूप में।

साबुन और अपमार्जक सफाई के लिए उपयोग किए जाने वाले महत्वपूर्ण यौगिक हैं।

साबुन (Soaps)

• साबुन लंबे-श्रृंखला वाले कार्बोक्सिलिक अम्लों के सोडियम या पोटेशियम लवण होते हैं।
• उदाहरण: सोडियम स्टीयरेट (\(C_{17}H_{35}COONa\))
• निर्माण: वसा या तेलों के क्षारीय जल-अपघटन (साबुनीकरण) द्वारा।
• संरचना: साबुन के अणु में दो भाग होते हैं:

1. लंबी हाइड्रोकार्बन श्रृंखला: यह जल-विरोधी (hydrophobic) होती है, अर्थात जल से दूर रहती है और तेल/ग्रीस में घुलनशील होती है।
2. कार्बोक्सिलेट आयन (\(-COO^-Na^+\)): यह जल-प्रेमी (hydrophilic) होता है, अर्थात जल में घुलनशील होता है।

अपमार्जक (Detergents)

• अपमार्जक लंबे-श्रृंखला वाले बेंजीन सल्फोनिक अम्लों के सोडियम लवण या लंबे-श्रृंखला वाले अल्कोहल के सल्फेट लवण होते हैं।
• उदाहरण: सोडियम लॉरिल सल्फेट।
• लाभ: अपमार्जक कठोर जल में भी प्रभावी होते हैं, जबकि साबुन कठोर जल में झाग नहीं बनाते।

साबुन/अपमार्जक की सफाई क्रियाविधि (Cleaning Action)

1. जब साबुन/अपमार्जक को जल में घोला जाता है, तो जल-विरोधी भाग तेल/ग्रीस के कणों की ओर आकर्षित होता है, जबकि जल-प्रेमी भाग जल में रहता है।
2. साबुन के अणु तेल/ग्रीस के कणों के चारों ओर इकट्ठा होकर एक मिसेल (micelle) संरचना बनाते हैं।
3. मिसेल में, जल-विरोधी हाइड्रोकार्बन पूंछ तेल की बूंद के केंद्र में होती है, और जल-प्रेमी आयनिक सिरे बाहर की ओर होते हैं, जो जल में घुलनशील होते हैं।
4. यह मिसेल संरचना जल में निलंबित रहती है और एक पायस बनाती है।
5. यांत्रिक आंदोलन (जैसे रगड़ना) से ये मिसेल जल के साथ धुल जाते हैं, जिससे गंदगी हट जाती है।

कठोर जल में साबुन की सीमाएँ

• कठोर जल में कैल्शियम (\(Ca^{2+}\)) और मैग्नीशियम (\(Mg^{2+}\)) आयन होते हैं।
• साबुन के अणु इन आयनों के साथ अभिक्रिया करके अघुलनशील अवक्षेप (स्कम) बनाते हैं।
• यह स्कम कपड़े पर चिपक जाता है और सफाई में बाधा डालता है।
• अपमार्जक कठोर जल में भी झाग बनाते हैं क्योंकि उनके कैल्शियम और मैग्नीशियम लवण घुलनशील होते हैं।