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त्रिविम रसायन: किरलता, R/S और Z/E

त्रिविम रसायन में हम देखते हैं कि अणु के परमाणु 3D में कैसे सजे हैं। चार अलग समूहों वाला कार्बन किरल होता है और उसका दर्पण-प्रतिबिंब उस पर नहीं बैठता (एनैन्टियोमर)। CIP नियम परमाणु-संख्या से समूहों को क्रम देते हैं; सबसे कम वाला दूर हो तो 1→2→3 घड़ी की दिशा में R, उलटी दिशा में S। द्विबंध पर ऊँची प्राथमिकता वाले समूह एक तरफ़ हों तो Z, विपरीत तरफ़ हों तो E।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. इस कार्बन से चार अलग चीज़ें जुड़ी हैं: Br, Cl, F और H। ऐसा कार्बन किरल कहलाता है।
  2. आकार का नाम देने के लिए पहले चारों को क्रम देते हैं। परमाणु-संख्या जितनी बड़ी, क्रम उतना ऊपर: Br 1, Cl 2, F 3, H 4।
  3. अब H की उलटी तरफ़ से देखो। 1 से 2, फिर 3 पर चलो। यहाँ घड़ी की दिशा में घूमते हैं, इसलिए R लिखते हैं।
  4. कोई भी दो समूह बदलो। चाल उलटी दिशा में हो जाती है, यानी S। R और S दर्पण-प्रतिबिंब हैं जो कभी एक-दूसरे पर नहीं बैठते।
  5. द्विबंध मुड़ नहीं सकता। दोनों ऊँचे क्रम वाले समूह एक तरफ़ हों तो Z। विपरीत तरफ़ हों तो E।
  6. अब तुम्हारी बारी। बटन दबाकर समूह बदलो या Cl पलटो। पहले अंदाज़ा लगाओ, फिर जाँचो।

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

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

H को दूर क्यों रखना है?

यह तय नियम है ताकि सबको एक ही अक्षर मिले। सबसे कम समूह की उलटी तरफ़ से देखने पर 1-2-3 की चाल का एक ही सर्वमान्य दृश्य मिलता है।

क्या ज़्यादा परमाणुओं वाला समूह ऊँचा क्रम पाता है?

नहीं। पहले सिर्फ़ कार्बन से जुड़े परमाणु की परमाणु-संख्या गिनी जाती है। Br (35), C से शुरू होने वाले बड़े समूह से ऊँचा है।

R और S कभी एक-दूसरे पर क्यों नहीं बैठते?

ये दर्पण-प्रतिबिंब हैं, जैसे बायाँ और दायाँ हाथ। एक को कैसे भी घुमाओ, उसके समूह दूसरे से नहीं मिलते।

एकल बंध में Z/E क्यों नहीं होता?

एकल बंध घूम सकता है, इसलिए समूह बार-बार तरफ़ बदलते रहते हैं। द्विबंध जमा होता है, इसलिए तरफ़ें पक्की रहती हैं।

क्या R हमेशा प्रकाश को दाएँ घुमाता है?

नहीं। R/S सिर्फ़ 3D आकार से निकला नाम है। प्रकाश का घुमाव पोलैरीमीटर से नापना पड़ता है।

त्रिविम रसायन क्या है?

दो अणुओं में परमाणु एक ही क्रम में जुड़े हो सकते हैं, फिर भी वे अलग होते हैं, क्योंकि परमाणु अंतरिक्ष में अलग तरह सजे होते हैं। इसका अध्ययन त्रिविम रसायन (stereochemistry) है। जो अणु सिर्फ़ 3D सजावट में अलग हों, उन्हें त्रिविम समावयवी (stereoisomers) कहते हैं।

किरलता (Chirality)

कोई चीज़ किरल है अगर वह अपने दर्पण-प्रतिबिंब पर नहीं बैठती। हाथ इसका सबसे अच्छा उदाहरण है। अणुओं में आम कारण है एक कार्बन जिससे चार अलग समूह जुड़े हों (किरल केंद्र, अक्सर तारे * से दिखाते हैं)। दोनों दर्पण-रूपों को एनैन्टियोमर कहते हैं।

जाँच: दर्पण-प्रतिबिंब बनाओ और घुमाकर उसे ऊपर रखने की कोशिश करो। न बैठे तो अणु किरल है। चार में से दो समूह एक जैसे हों तो कार्बन किरल नहीं है।

CIP प्राथमिकता नियम

हर 3D आकार को साफ़ नाम देने के लिए रसायनज्ञ कान-इंगोल्ड-प्रेलोग (CIP) नियम इस्तेमाल करते हैं। ये चारों समूहों को 1 (सबसे ऊँचा) से 4 (सबसे नीचा) तक क्रम देते हैं।

  1. किरल कार्बन से सीधे जुड़े परमाणु को देखो। परमाणु-संख्या ज़्यादा तो प्राथमिकता ज़्यादा। इसलिए I > Br > Cl > S > F > O > N > C > H।
  2. दो परमाणु बराबर निकलें तो एक कदम आगे बढ़ो और उनसे जुड़े परमाणुओं की तुलना करो, जब तक फ़र्क़ न मिले।
  3. द्विबंध को दो एकल बंध की तरह गिनते हैं (उसी परमाणु की एक नक़ल जोड़ते हैं)। जैसे C=O को C से जुड़े O और एक नक़ली O की तरह गिनो।

उदाहरण: CHBrClF में क्रम है Br (35) > Cl (17) > F (9) > H (1)।

R और S विन्यास

क्रम तय होने के बाद तीन कदम चलो।

  1. अणु को ऐसे घुमाओ कि सबसे कम प्राथमिकता (4) आपसे दूर रहे।
  2. बाक़ी तीन को देखो। 1 से 2 से 3 पर चलो।
  3. घड़ी की दिशा = R (rectus, दाएँ)। उलटी दिशा = S (sinister, बाएँ)।

कोई भी दो समूह बदलने पर R, S हो जाता है। अगर सबसे कम समूह आपकी तरफ़ हो, तो जो दिशा दिखे उसका उलटा लिखो।

एनैन्टियोमर के नाम उलटे होते हैं (एक R, एक S)। उनके गलनांक और क्वथनांक बराबर होते हैं, पर वे समतल-ध्रुवित प्रकाश को उलटी दिशाओं में घुमाते हैं। R/S अक्षर से यह पता नहीं चलता कि प्रकाश किधर घूमेगा; वह नापकर ही पता चलता है।

Z/E समावयवता

C=C द्विबंध कड़ा होता है, इसलिए हर कार्बन के समूह तरफ़ नहीं बदल सकते। इससे ज्यामितीय समावयवी बनते हैं। हर कार्बन पर एक जैसा समूह हो तो सीधे सिस और ट्रांस नाम चल जाते हैं। कठिन मामलों में Z और E इस्तेमाल करते हैं।

  1. द्विबंध के हर कार्बन पर दोनों समूहों को CIP नियम से क्रम दो।
  2. दोनों ऊँची प्राथमिकता वाले समूह एक ही तरफ़ हों: Z (जर्मन zusammen, साथ)।
  3. वे विपरीत तरफ़ हों: E (entgegen, विपरीत)।

Z और E अलग यौगिक हैं, इनके क्वथनांक अलग होते हैं और अक्सर गंध और उपयोग भी।

करके देखें: अपना किरल मॉडल बनाओ

मिट्टी की एक गोली और चार तीलियाँ लो। तीलियों की नोक पर चार अलग रंगों के काग़ज़ चिपकाओ। उन्हें गोली में पिरामिड की तरह घुसाओ। अब उसका दर्पण-जोड़ीदार बनाओ और घुमाकर रंग मिलाने की कोशिश करो। नहीं मिलेंगे। फिर दो नोक एक ही रंग की लो: अब जोड़ीदार फ़िट हो जाता है। 3D के आख़िरी चरण में बटन से समूह बदलकर R और S बदलते देखो।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. CHBrClF के किरल कार्बन के समूहों को क्रम दो।

कार्बन से जुड़े परमाणु देखो: Br (35), Cl (17), F (9), H (1)। इसलिए Br = 1, Cl = 2, F = 3, H = 4।

2. सबसे कम प्राथमिकता वाला समूह दूर है और 1, 2, 3 उलटी दिशा में हैं। नाम क्या होगा?

सबसे कम दूर है, इसलिए सीधा पढ़ो। उलटी दिशा = S।

3. क्या CH2ClBr किरल है?

नहीं। कार्बन पर दो H (एक जैसे) हैं, इसलिए चार अलग समूह नहीं हैं और उसका दर्पण-प्रतिबिंब उस पर बैठ जाता है।

4. सबसे कम प्राथमिकता वाला समूह आपकी तरफ़ है और 1 → 2 → 3 घड़ी की दिशा में दिखता है। नाम क्या होगा?

आप ग़लत तरफ़ से देख रहे हैं। दिखने वाली दिशा घड़ी की है, उसे उलटो: नाम S है।

5. CHCl=CHCl में दोनों Cl एक ही तरफ़ हैं। समावयवी का नाम बताओ।

हर कार्बन पर Cl, H से ऊँचा है। दोनों Cl एक तरफ़ हैं, इसलिए Z।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. किरल कार्बन पर होते हैं:
2. सबसे ऊँची CIP प्राथमिकता किसकी है?
3. सबसे कम दूर हो और 1 → 2 → 3 उलटी दिशा में हो, तो नाम:
4. किरल कार्बन पर दो समूह बदलने से क्या बदलता है?
5. द्विबंध पर ऊँची प्राथमिकता वाले समूह एक तरफ़ हों तो:

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

आसान शब्दों में त्रिविम रसायन क्या है?

यह अध्ययन है कि अणु के परमाणु 3D में कैसे सजे हैं और इससे अणु का व्यवहार कैसे बदलता है।

R या S जल्दी कैसे निकालें?

समूहों को क्रम दो, सबसे कम को दूर रखो, 1 से 2 से 3 पर चलो। घड़ी की दिशा R, उलटी दिशा S।

सिस-ट्रांस और Z-E में क्या फ़र्क़ है?

सिस और ट्रांस एक जैसे समूहों की तुलना करते हैं। Z और E CIP प्राथमिकता इस्तेमाल करते हैं, इसलिए किसी भी समूह पर चलते हैं।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

फ्रांसTerminalePhysics-chemistry: Matter and its transformations

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