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कार्बनिक विश्लेषण: कार्बनिक यौगिकों की पहचान

किसी अज्ञात कार्बनिक यौगिक को रसायनज्ञ दो तरह से पहचानते हैं। परखनली की छोटी अभिक्रियाएँ बताती हैं कि कौन-सा क्रियात्मक समूह है: ऐल्कीन ब्रोमीन जल का रंग उड़ा देती है, प्राथमिक/द्वितीयक ऐल्कोहॉल और ऐल्डिहाइड अम्लीय डाइक्रोमेट को हरा कर देते हैं, ऐल्डिहाइड टॉलेन अभिकर्मक से चाँदी का दर्पण बनाता है और कार्बोक्सिलिक अम्ल सोडियम कार्बोनेट से बुलबुले देता है। फिर मशीनें पक्का करती हैं: द्रव्यमान स्पेक्ट्रम का आणविक आयन शिखर (M⁺) आपेक्षिक आणविक द्रव्यमान बताता है और अवरक्त (IR) स्पेक्ट्रम बताता है कि कौन-से बंध हैं।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. दो नलियों में नारंगी ब्रोमीन जल है। ऐल्कीन डालकर हिलाओ। रंग उड़कर साफ़ हो जाता है। ऐल्केन वाली नली नारंगी ही रहती है।
  2. तीन ऐल्कोहॉल को नारंगी डाइक्रोमेट के साथ गर्म करो। प्राथमिक और द्वितीयक हरे हो जाते हैं। तृतीयक नारंगी ही रहता है।
  3. टॉलेन अभिकर्मक को ऐल्डिहाइड के साथ गर्म करो। काँच पर चमकीला चाँदी का दर्पण बन जाता है। कीटोन वाली नली साफ़ रहती है।
  4. द्रव्यमान स्पेक्ट्रम शिखरों की कतार है। दाईं ओर का आखिरी बड़ा शिखर आणविक आयन है। एथेनॉल के लिए यह 46 पर है।
  5. अवरक्त स्पेक्ट्रम बताता है कि अणु में कौन-से बंध हैं। चौड़ा O–H शिखर और C–O शिखर मिलें तो वह ऐल्कोहॉल है।
  6. अब तुम जासूस हो। कोई अज्ञात नमूना चुनो, चारों जाँचें चलाओ, M⁺ और IR पढ़ो, और उसका नाम बताओ।

टिप: 3D दृश्य को घुमाने के लिए खींचें। ज़ूम के लिए दो उंगलियाँ इस्तेमाल करें।

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

ऐल्केन ब्रोमीन जल का रंग क्यों नहीं उड़ाता?

ऐल्केन में सिर्फ़ एकल बंध हैं, तो ब्रोमीन जुड़ने के लिए द्विबंध नहीं है। UV के बिना कुछ नहीं होता; नली नारंगी रहती है।

तृतीयक ऐल्कोहॉल हरा क्यों नहीं होता?

ऑक्सीकरण के लिए –OH वाले कार्बन को एक हाइड्रोजन छोड़ना पड़ता है। तृतीयक में उस कार्बन पर हाइड्रोजन है ही नहीं, तो डाइक्रोमेट नहीं बदलता।

चाँदी का दर्पण कहाँ से आता है?

ऐल्डिहाइड ऑक्सीकृत होकर अम्ल बनता है और सिल्वर आयन अपचयित होकर चाँदी धातु बनते हैं, जो काँच पर चिपक जाती है।

क्या सबसे ऊँचा शिखर ही Mr है?

नहीं। सबसे ऊँचा आधार शिखर है (सबसे आम खंड)। आणविक आयन M⁺ दाईं ओर का आखिरी मुख्य शिखर है।

IR से ऐल्कोहॉल और अम्ल में अंतर कैसे करूँ?

ऐल्कोहॉल का O–H 3230–3550 पर चौड़ा है और C=O नहीं। अम्ल का O–H बहुत चौड़ा और नीचे (2500–3000) है और साथ में 1700 के पास C=O है।

क्या एक ही परीक्षण से यौगिक पहचाना जा सकता है?

कम ही। एथेनैल और एथेनॉल दोनों डाइक्रोमेट को हरा करते हैं। टॉलेन, M⁺ और IR साथ में लो, जैसे आखिरी चरण में।

पहले ये शब्द समझ लो

क्रियात्मक समूह (functional group) अणु का वह हिस्सा है जो तय करता है कि वह कैसे अभिक्रिया करेगा। जैसे C=C (ऐल्कीन), –OH (ऐल्कोहॉल), –CHO (ऐल्डिहाइड), श्रृंखला के बीच C=O (कीटोन) और –COOH (कार्बोक्सिलिक अम्ल)।

धनात्मक परीक्षण यानी आँख से दिखने वाला साफ़ बदलाव: रंग बदलना, अवक्षेप बनना, दर्पण, या गैस के बुलबुले। अभिकर्मक (reagent) वह रसायन है जो जाँच के लिए डाला जाता है।

प्राथमिक, द्वितीयक और तृतीयक ऐल्कोहॉल में –OH वाले कार्बन से क्रमशः एक, दो या तीन कार्बन जुड़े होते हैं।

क्रियात्मक समूहों के परखनली परीक्षण

ऐल्कीन (C=C): ब्रोमीन जल

नारंगी ब्रोमीन जल के साथ हिलाओ। ब्रोमीन द्विबंध पर जुड़ जाती है, तो रंग नारंगी से रंगहीन हो जाता है। ऐल्केन UV प्रकाश के बिना अभिक्रिया नहीं करते।

ऐल्कोहॉल: अम्लीय पोटैशियम डाइक्रोमेट(VI)

K₂Cr₂O₇ और तनु सल्फ़्यूरिक अम्ल के साथ गर्म करो। प्राथमिक और द्वितीयक ऐल्कोहॉल ऑक्सीकृत होते हैं और रंग नारंगी से हरा होता है (Cr₂O₇²⁻ → Cr³⁺)। तृतीयक ऐल्कोहॉल ऑक्सीकृत नहीं होता, रंग नारंगी रहता है।

ऐल्डिहाइड बनाम कीटोन: टॉलेन और फ़ेलिंग

टॉलेन अभिकर्मक (अमोनिया में सिल्वर आयन) को जल-ऊष्मक में गर्म करो: ऐल्डिहाइड से काँच पर चाँदी का दर्पण बनता है क्योंकि Ag⁺ अपचयित होकर Ag बनता है। फ़ेलिंग विलयन (नीला कॉपर(II)) ऐल्डिहाइड के साथ कॉपर(I) ऑक्साइड का ईंट-लाल अवक्षेप देता है। कीटोन दोनों में कोई बदलाव नहीं देते। ऐल्डिहाइड डाइक्रोमेट को भी हरा करते हैं।

कार्बोक्सिलिक अम्ल: सोडियम कार्बोनेट या हाइड्रोजनकार्बोनेट

अम्ल कार्बन डाइऑक्साइड देते हैं, तो बुलबुले दिखते हैं। यह गैस चूने के पानी को दूधिया करती है।

हैलोऐल्केन (अतिरिक्त)

जलीय सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ गर्म करो, तनु नाइट्रिक अम्ल डालो, फिर सिल्वर नाइट्रेट: सफ़ेद (Cl), हल्का पीला-क्रीम (Br) या पीला (I) अवक्षेप।

सावधानी: लौ की जगह जल-ऊष्मक लो, क्योंकि कई कार्बनिक द्रव जल्दी आग पकड़ते हैं। डाइक्रोमेट विषैला है; दस्ताने और चश्मा पहनो।

द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमिति (mass spectrometry)

द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर अणुओं को धनायन बनाता है, उन्हें द्रव्यमान/आवेश अनुपात (m/z) के हिसाब से अलग करता है और गिनता है। नतीजा शिखरों वाला ग्राफ़ है।

अवरक्त (IR) स्पेक्ट्रोस्कोपी

बंध कंपन करते हैं (खिंचते और मुड़ते हैं)। हर तरह का बंध अपनी तरंग-संख्या (cm⁻¹) पर अवरक्त विकिरण सोखता है। IR स्पेक्ट्रम में जहाँ अवशोषण होता है वहाँ गड्ढा (या शिखर) दिखता है।

लगभग 1500 cm⁻¹ से नीचे का हिस्सा फ़िंगरप्रिंट क्षेत्र है। इसका पैटर्न हर यौगिक का अलग होता है, इसलिए इसे डेटाबेस से मिलाया जाता है। ग्रीनहाउस प्रभाव भी यही है: CO₂, H₂O और CH₄ धरती से निकली अवरक्त किरणें सोखते हैं।

पदार्थों को जाँचने की अन्य विधियाँ

करके देखो: जासूस बनो

3D के आखिरी चरण में नमूना A से F चुनो। देखने से पहले अंदाज़ा लगाओ कि कौन-सी नली बदलेगी। फिर तीनों सुराग मिलाओ: परखनली नतीजा क्रियात्मक समूह बताता है, M⁺ Mr बताता है, और IR शिखर बंध पक्का करता है। घर पर सुरक्षित अम्ल-कार्बोनेट परीक्षण: सिरके (एथेनोइक अम्ल) में एक चम्मच बेकिंग सोडा (सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट) डालो और बुलबुले देखो।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. द्रव X ब्रोमीन जल का रंग उड़ा देता है। इससे क्या पता चलता है?

X में C=C द्विबंध है, यानी वह ऐल्कीन है (या उसमें ऐल्कीन समूह है)।

2. तीन ऐल्कोहॉल अम्लीय डाइक्रोमेट के साथ गर्म किए। A और B हरे हुए, C नारंगी रहा। C के बारे में क्या कह सकते हो?

C ऑक्सीकृत नहीं हुआ, तो वह तृतीयक ऐल्कोहॉल है। A और B प्राथमिक या द्वितीयक हैं।

3. दो यौगिकों का सूत्र C₃H₆O है। एक टॉलेन से चाँदी दर्पण देता है। दोनों के नाम बताओ।

दर्पण वाला ऐल्डिहाइड है: प्रोपेनैल (CH₃CH₂CHO)। दूसरा कीटोन है: प्रोपेनोन (CH₃COCH₃)।

4. एक यौगिक का M⁺ शिखर m/z = 60 पर है। IR में 2500–3000 cm⁻¹ पर बहुत चौड़ा और 1715 cm⁻¹ पर तीखा शिखर है। पहचानो।

Mr = 60। बहुत चौड़ा O–H और C=O मतलब कार्बोक्सिलिक अम्ल। CH₃COOH का Mr = 2×12 + 4×1 + 2×16 = 60, तो यह एथेनोइक अम्ल है। जाँच: यह सोडियम कार्बोनेट से बुलबुले देगा।

5. उच्च-विभेदन स्पेक्ट्रोमिति से M⁺ = 44.0262 मिला। यह C₃H₈, CO₂ या C₂H₄O में से कौन है? (H = 1.0078, C = 12.0000, O = 15.9949)

C₃H₈ = 44.0624, CO₂ = 43.9898, C₂H₄O = 24 + 4.0312 + 15.9949 = 44.0261। सबसे पास C₂H₄O (एथेनैल) है।

6. IR में 1720 cm⁻¹ पर तेज़ तीखा शिखर है और 2500 cm⁻¹ से ऊपर कोई चौड़ा शिखर नहीं। टॉलेन से कोई बदलाव नहीं। यौगिक किस प्रकार का है?

C=O है पर O–H नहीं, तो अम्ल या ऐल्कोहॉल नहीं। चाँदी दर्पण नहीं, तो ऐल्डिहाइड नहीं। इसलिए कीटोन (या एस्टर; और जानकारी से तय होगा)।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. C=C द्विबंध की जाँच किस अभिकर्मक से होती है?
2. अम्लीय डाइक्रोमेट किसके साथ नारंगी ही रहता है?
3. टॉलेन अभिकर्मक से चाँदी दर्पण बताता है:
4. द्रव्यमान स्पेक्ट्रम में Mr किससे मिलता है?
5. लगभग 1700 cm⁻¹ पर तेज़, तीखा IR शिखर बताता है:

अभ्यास: खुद जवाब दो

अपना जवाब लिखो या चुनो, फिर जाँचें दबाओ। अटको तो संकेत देखो; जवाब देने के बाद पूरा हल दिखेगा।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

रासायनिक परीक्षण और स्पेक्ट्रोस्कोपी दोनों क्यों चाहिए?

परखनली परीक्षण जल्दी और सस्ते हैं पर सिर्फ़ क्रियात्मक समूह बताते हैं। द्रव्यमान स्पेक्ट्रम Mr देता है और IR बंध पक्का करता है; तीनों मिलकर सही यौगिक बताते हैं।

IR में फ़िंगरप्रिंट क्षेत्र क्या है?

लगभग 1500 cm⁻¹ से नीचे का हिस्सा। इसमें कई शिखर मिलकर हर यौगिक का अलग पैटर्न बनाते हैं, उँगलियों के निशान जैसा, जिसे संदर्भ स्पेक्ट्रम से मिलाया जाता है।

द्रव्यमान स्पेक्ट्रम में छोटा M+1 शिखर क्यों आता है?

लगभग 1.1% कार्बन परमाणु कार्बन-13 होते हैं। जिन अणुओं में एक ¹³C होता है वे 1 इकाई भारी होते हैं और M⁺ के ठीक बाद छोटा शिखर बनाते हैं।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

यूक्रेन10 класSubstances
इंग्लैंडYear 123.3 Organic chemistry

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