कार्बन और उसके यौगिक: बंधन, अपररूप और परीक्षा प्रश्न

सही उत्तर D, प्रोपेन और ब्यूटेन है। द्रवित पेट्रोलियम गैस इन्हीं दो संतृप्त हाइड्रोकार्बनों का मिश्रण है, जो सामान्य दाब पर गैस रहते हैं पर हल्के दाब पर द्रव बन जाते हैं, जिससे बहुत सारा ईंधन छोटे सिलेंडर में आ जाता है; रिसाव पकड़ने के लिए इसमें तेज गंध वाला यौगिक मिलाया जाता है। विकल्प A गलत है क्योंकि एथीन असंतृप्त गैस है, जो पॉलिथीन बनाने और फल पकाने में काम आती है, रसोई ईंधन के रूप में नहीं। विकल्प B गलत है क्योंकि एथाइन यानी एसिटिलीन को ऑक्सीजन के साथ वेल्डिंग टॉर्च में जलाया जाता है और वह घरेलू सिलेंडर में नहीं आती। विकल्प C गलत है क्योंकि प्रोपीन प्लास्टिक उद्योग का कच्चा माल है, मुख्यतः पॉलिप्रोपिलीन के लिए। यह भी याद रखें कि वाहनों में प्रयुक्त सीएनजी मुख्यतः मेथेन है।

सही उत्तर D, पांच है। हेक्सेन यानी C6H14 को छह कार्बन की सीधी शृंखला के रूप में, पांच कार्बन की शृंखला पर अलग-अलग स्थानों पर मेथिल शाखा के साथ दो रूपों में, तथा चार कार्बन की शृंखला पर शाखाओं के साथ दो रूपों में लिखा जा सकता है, जिससे एक ही अणुसूत्र की पांच भिन्न संरचनाएं बनती हैं। विकल्प A गलत है क्योंकि तीन समावयवी पेंटेन यानी C5H12 के होते हैं, और छोटे सदस्य को याद रखने वाले अभ्यर्थी प्रायः यही चुन बैठते हैं। विकल्प B गलत है क्योंकि आरंभिक ऐल्केनों में छह किसी की संख्या नहीं है; अगला सदस्य हेप्टेन नौ समावयवी देता है। विकल्प C गलत है क्योंकि चार भी इस भाग के किसी ऐल्केन से मेल नहीं खाता। याद रखने योग्य क्रम सरल है: ब्यूटेन दो, पेंटेन तीन, हेक्सेन पांच, हेप्टेन नौ।

सही उत्तर B, डाइईन है। उपसर्ग डाइ का अर्थ दो है और अंत में आने वाला ईन कार्बन-कार्बन द्विबंध बताता है, इसलिए डाइईन वह हाइड्रोकार्बन है जिसमें ठीक दो द्विबंध हों; कृत्रिम रबर का कच्चा माल ब्यूटा-1,3-डाइईन इसका मानक उदाहरण है। विकल्प A गलत है क्योंकि टरपीन प्राकृतिक यौगिकों का वह वर्ग है जो आइसोप्रीन इकाइयों से बनता है और पौधों के तेलों में मिलता है; उनमें कई द्विबंध हो सकते हैं पर नाम से संख्या तय नहीं होती। विकल्प C गलत है क्योंकि आइन अंत त्रिबंध बताता है, इसलिए ऐसा नाम तीन त्रिबंध का संकेत देगा, द्विबंध का नहीं। विकल्प D भी इसी कारण गलत है, क्योंकि उसका अर्थ दो त्रिबंध होगा। उपसर्ग से संख्या और अंत से बंध का प्रकार पढ़ लेना इस पूरे वर्ग के प्रश्न हल कर देता है।

सही उत्तर B, एथाइन है। ऐल्काइन में कार्बन-कार्बन त्रिबंध होता है, जिसके लिए कम से कम दो कार्बन परमाणु चाहिए, इसलिए श्रेणी एथाइन यानी C2H2 से आरंभ होती है, जिसे एसिटिलीन भी कहते हैं और जो ऑक्सीजन के साथ वेल्डिंग में जलाई जाती है। विकल्प A गलत है क्योंकि तीन कार्बन वाला प्रोपाइन इस श्रेणी का दूसरा सदस्य है, पहला नहीं। विकल्प C गलत है क्योंकि मेथाइन नाम का कोई ऐल्काइन हो ही नहीं सकता: मेथेन में एक ही कार्बन परमाणु है और त्रिबंध बनाने के लिए दूसरा कार्बन है ही नहीं, और यही इस विकल्प का जाल है। विकल्प D गलत है क्योंकि चार कार्बन वाला ब्यूटाइन तीसरा सदस्य है। श्रेणी का सामान्य सूत्र CnH2n-2 है और n बराबर दो रखने पर C2H2 मिलता है, जो एथाइन को पहला सदस्य सिद्ध करता है।

सही उत्तर A, ईंधन का पूर्ण दहन है। जब बर्नर तक पर्याप्त वायु पहुंचती है तो ईंधन का हर कार्बन परमाणु पूरी तरह ऑक्सीकृत होकर कार्बन डाइऑक्साइड बनता है और ज्वाला नीली तथा अधिक गर्म रहती है, जिससे उतनी ही गैस से अधिकतम ऊष्मा मिलती है। विकल्प B गलत है क्योंकि साधारण वायु में नाइट्रोजन और ऑक्सीजन होते हैं तथा हाइड्रोजन केवल नाममात्र, और ज्वाला के रंग का वायुमंडलीय हाइड्रोजन से कोई संबंध नहीं है। विकल्प C गलत है क्योंकि खतरनाक दहन कोई रासायनिक पद ही नहीं है; बर्नर में खतरा अपूर्ण दहन से होता है, जिससे विषैली कार्बन मोनोऑक्साइड बनती है। विकल्प D गलत है क्योंकि ऑक्सीजन की कमी से उल्टा परिणाम मिलता है, यानी पीली कज्जली ज्वाला जिसमें बिना जले कार्बन कण चमकते हैं, और उपाय यह है कि बर्नर के वायु छिद्र साफ किए जाएं।

सही उत्तर B, शृंखलन है। शृंखलन एक ही तत्व के परमाणुओं का आपस में जुड़ना है, और कार्बन यह गुण किसी भी अन्य तत्व से अधिक दिखाता है क्योंकि कार्बन-कार्बन बंध छोटा और असाधारण रूप से मजबूत होता है, इसीलिए अनेक कार्बन परमाणुओं की शृंखला भी स्थायी रहती है। विकल्प A गलत है क्योंकि चतुःसंयोजकता अलग गुण है, यानी चार बंध उपलब्ध होना, जिससे कार्बन चार अन्य परमाणु थाम पाता है; दोनों गुण मिलकर कार्बन यौगिकों की विशाल संख्या समझाते हैं। विकल्प C गलत है क्योंकि समावयवता एक ही अणुसूत्र की भिन्न संरचनाओं का होना है, जैसे ब्यूटेन के दो रूप, और वह शृंखलन का परिणाम है, उसका नाम नहीं। विकल्प D गलत है क्योंकि अपररूपता किसी तत्व का भिन्न भौतिक रूपों में मिलना है, जैसे हीरा, ग्रेफाइट और फुलरीन।

सही उत्तर B है। ग्रेफाइट में हर कार्बन परमाणु परत के भीतर केवल तीन अन्य परमाणुओं से बंधा होता है, इसलिए हर परमाणु का चौथा संयोजी इलेक्ट्रॉन परत में मुक्त रूप से चल सकता है और चलते इलेक्ट्रॉन ही विद्युत धारा बनाते हैं। विकल्प A गलत है क्योंकि शुद्ध ग्रेफाइट स्वयं चालन करता है; अशुद्धियां कारण नहीं हैं और उच्च शुद्धता वाला कृत्रिम ग्रेफाइट भी उतना ही चालक है। विकल्प C गलत है क्योंकि हीरा और ग्रेफाइट दोनों केवल कार्बन से बने हैं, और इसी कारण उन्हें अपररूप कहा जाता है; अंतर केवल परमाणुओं की व्यवस्था का है। विकल्प D गलत है क्योंकि दृढ़ त्रिविमीय जालक के कारण हीरे का गलनांक वास्तव में बहुत ऊंचा होता है, और गलनांक से चालकता तय होती भी नहीं। हीरे में हर परमाणु चार अन्य से बंधा होने से कोई इलेक्ट्रॉन मुक्त नहीं बचता।

सही उत्तर A, एक CH2 इकाई और चौदह द्रव्यमान इकाई है। मेथेन से एथेन जाने पर, या एथेनॉल से प्रोपेनॉल जाने पर, बारह द्रव्यमान का एक कार्बन और एक-एक द्रव्यमान के दो हाइड्रोजन जुड़ते हैं, जो कुल चौदह होते हैं, और यही निश्चित पग समजातीय श्रेणी को परिभाषित करता है। विकल्प B गलत है क्योंकि CH3 एक समूह है, क्रमागत सदस्यों का अंतर नहीं; ऐसे विषम खंड से भिन्न होकर कोई अणु उसी श्रेणी का स्थायी सदस्य नहीं रह सकता। विकल्प C गलत है क्योंकि C2H4 का अंतर एक साथ दो सदस्यों की छलांग होगी, जिसमें बीच का एक समजात छूट जाएगा। विकल्प D गलत है क्योंकि CH4 तो मेथेन का पूरा अणु है, श्रेणी का पग नहीं। ऐसी श्रेणी के सदस्यों में एक ही क्रियात्मक समूह होता है और क्वथनांक तथा घनत्व क्रमशः बदलते हैं।

सही उत्तर B, योगात्मक अभिक्रिया है। वनस्पति तेलों में कार्बन-कार्बन द्विबंध वाली असंतृप्त शृंखलाएं होती हैं; निकल या पैलेडियम की उपस्थिति में हाइड्रोजन इन द्विबंधों पर जुड़ जाती है और वे एकल बंध बन जाते हैं, जिससे तेल संतृप्त होकर ठोस वसा में बदल जाता है। विकल्प A गलत है क्योंकि प्रतिस्थापन अभिक्रिया में संतृप्त यौगिक का कोई परमाणु या समूह दूसरे से बदलता है, जैसे सूर्य के प्रकाश में मेथेन और क्लोरीन की क्रिया, जबकि यहां कुछ बदला नहीं जाता। विकल्प C गलत है क्योंकि विस्थापन अभिक्रिया में अधिक क्रियाशील तत्व कम क्रियाशील तत्व को उसके यौगिक से बाहर कर देता है, जो प्रायः धातुओं की अभिक्रियाओं का वर्णन है। विकल्प D गलत है क्योंकि उदासीनीकरण अम्ल और क्षार से लवण तथा जल बनाता है, और इस हाइड्रोजनीकरण में कोई अम्ल या क्षार भाग नहीं लेता।

सही उत्तर C, कार्बोक्सिल समूह है। एथेनोइक अम्ल, जिसे एसिटिक अम्ल कहा जाता है और तनु रूप में सिरका के नाम से जाना जाता है, का सूत्र CH3COOH है, और अंत में लगा -COOH समूह ही उसे अम्लीय बनाता है, क्योंकि वह जल में हाइड्रोजन आयन देता है और नीले लिटमस को लाल कर देता है। विकल्प A गलत है क्योंकि हाइड्रॉक्सिल समूह ऐल्कोहॉल की पहचान है, जैसे एथेनॉल यानी C2H5OH, जो लिटमस के प्रति उदासीन रहता है। विकल्प B गलत है क्योंकि ऐल्डिहाइड समूह -CHO पर समाप्त होता है, जैसे एथेनल में, और ऐल्डिहाइड आसानी से ऑक्सीकृत होकर संगत अम्ल बनता है पर स्वयं अम्लीय नहीं होता। विकल्प D गलत है क्योंकि कीटोन समूह दो कार्बन परमाणुओं के बीच रहता है, जैसे प्रोपेनोन में, और वह भी अम्लीय नहीं है।

सही उत्तर B, बकमिंस्टर फुलरीन है। यह साठ कार्बन परमाणुओं का वह अणु है जो पंचभुजों और षट्भुजों के बंद पिंजरे में सजा होता है, ठीक फुटबॉल के टुकड़ों की तरह, और इसका नाम उसी ज्यामिति के गुंबद बनाने वाले वास्तुकार के नाम पर पड़ा। विकल्प A गलत है क्योंकि ग्रेफाइट एक के ऊपर एक जमी सपाट षट्कोणीय परतों से बना है, जिससे वह मुलायम और फिसलनदार होता है, पिंजरेनुमा नहीं। विकल्प C गलत है क्योंकि कोक वह अशुद्ध कार्बन है जो कोयले को वायु की अनुपस्थिति में गर्म करने पर बचता है और धातु निष्कर्षण में काम आता है; वह निश्चित अणुसूत्र वाला क्रिस्टलीय अपररूप नहीं है। विकल्प D गलत है क्योंकि चारकोल भी लकड़ी से प्राप्त कार्बन का अक्रिस्टलीय रूप है, जो गैसों और रंगकणों के अधिशोषण के लिए उपयोगी है, किसी नियमित संरचना के लिए नहीं।