कार्बन एवं उसके यौगिक Class 10 science chapter 4 notes जिसमे हम कार्बन यौगिकों में सहसंयोजक बंधन, कार्बन की बहुमुखी प्रकृति, समजातीय श्रृंखला, संतृप्त हाइड्रोकार्बन और असंतृप्त हाइड्रोकार्बन के बीच अंतर। कार्बन यौगिकों के रासायनिक गुण (दहन, इथेनॉल और एथेनोइक एसिड, ऑक्सीकरण, जोड़ और प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया , ( गुण और उपयोग), साबुन और डिटर्जेंट आदि के बारे में पड़ेंगे ।
कार्बन एवं उसके यौगिक notes in Hindi Class 10 Science Chapter 4 Notes
कार्बन :
कार्बन एक ऐसा तत्व है जो हर जगह मौजूद है। कार्बन पृथ्वी की परत में खनिज के रूप में 0.02% पाया जाता है। कार्बन डाइऑक्साइड हवा का 0.03% है। कार्बन सभी जीवित जीवों का आधार है। कार्बन कागज, प्लास्टिक, चमड़ा और रबर में पाया जाता है।
कार्बन और उसके यौगिकों का उपयोग:
- कार्बन और इसके यौगिकों का उपयोग ईंधन के रूप में कई अनुप्रयोगों में किया जा सकता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि जब कार्बन को हवा (ऑक्सीजन) में जलाया जाता है, तो पानी और कार्बन डाइऑक्साइड बनता है।
- इनका दहन तापमान भी मध्यम तथा उष्मीय मान उच्च होता है। वे कोई हानिकारक गैस या अवशेष उत्पन्न नहीं करते हैं।
कार्बन उत्कृष्ट गैस विन्यास कैसे प्राप्त करता है?
कार्बन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास K-2, L-4 है।
उत्कृष्ट प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए गैस विन्यास महत्वपूर्ण है।
- एक कार्बन परमाणु के लिए चार इलेक्ट्रॉन प्राप्त करना संभव है लेकिन उसके नाभिक के लिए मुश्किल है।
- कार्बन परमाणु चार इलेक्ट्रॉन छोड़ने में सक्षम है। हालाँकि, इसके लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
- इसलिए कार्बन के एक परमाणु के लिए 4 इलेक्ट्रॉन प्राप्त करना या खोना बहुत कठिन है।
- इस समस्या को हल करने के लिए कार्बन अन्य तत्वों या अन्य कार्बन परमाणुओं के साथ इलेक्ट्रॉन साझा करता है।
- H,O, N और CI जैसे परमाणु इलेक्ट्रॉन साझा कर सकते हैं।
सहसंयोजक बंधन:
सहसंयोजक बंधन तब बनते हैं जब दो परमाणु एक जोड़ी इलेक्ट्रॉन साझा करते हैं।
सहसंयोजक-बंधित यौगिकों के भौतिक गुण
- कम अंतरआण्विक बलों के कारण सहसंयोजक यौगिकों का गलनांक और क्वथनांक कम होता है। ये अणु आवेशित कण नहीं बनाते हैं, इसलिए ये कुचालक होते हैं।
एलोट्रोपेस कार्बन:
- डायमंड
- ग्रेफाइट
- फुलरीन
- ग्रेफाइट और हीरे दोनों में कार्बन परमाणु समान होते हैं। इन एलोट्रोप्स में समान रासायनिक गुण होते हैं, लेकिन विभिन्न भौतिक गुण होते हैं।
- हीरे में प्रत्येक कार्बन परमाणु एक कठोर, त्रि-आयामी संरचना बनाने के लिए चार अन्य कार्बन परमाणुओं से जुड़ा होता है।
- ग्रेफाइट में प्रत्येक कार्बन परमाणु एक ही तल पर तीन अन्य कार्बन परमाणुओं से बंधा होता है। यह एक षट्कोणीय पैटर्न देता है। ग्रेफाइट की संरचना में, षट्कोणीय तल एक के ऊपर एक दिखाई देते हैं।
ग्रेफाइट और हीरे में क्या अंतर है?
डायमंड
- यह प्रकृति का सबसे कठोर पदार्थ है।
- हीरा बिजली का अच्छा सुचालक नहीं है, लेकिन गर्मी का बहुत अच्छा सुचालक है।
- हीरा पारदर्शी होता है.
ग्रेफाइट
- सामग्री की कोमलता इसका एक अच्छा उदाहरण है।
- ग्रेफाइट गर्मी और बिजली का अच्छी तरह से संचालन करता है।
- ग्रेफाइट में मैट फिनिश है।
कार्बन अपनी सहसंयोजक प्रकृति के कारण कई यौगिक बना सकता है। इसके दो कारण है:
- श्रृंखलन (चेनिंग)
- चतुः संयाजकता
- श्रृंखलन / चेनिंग: कार्बन अन्य कार्बन परमाणुओं के बीच बंधन बनाने में सक्षम है, जिसके परिणामस्वरूप बड़ी संख्या में अणु बनते हैं। इस गुण को चेनिंग के रूप में जाना जाता है। चेनिंग के कारण कार्बन यौगिकों की संख्या में वृद्धि हुई है।
- चतुः संयाजकता: कार्बन चतुर्गुण-संयोजन प्रकृति वाला एक तत्व है। यह अन्य कार्बन परमाणुओं के साथ या एकल संयोजकता वाले तत्वों के परमाणुओं के साथ भी बंधन बना सकता है। यही कारण है कि वहाँ इतने सारे कार्बन यौगिक हैं।
संतृप्त यौगिक:
संतृप्त यौगिक कार्बन यौगिक होते हैं जिनमें केवल एक कार्बन बंधन होता है। ये यौगिक आम तौर पर बहुत प्रतिक्रियाशील नहीं होते हैं।
- असंतृप्त यौगिक: असंतृप्त यौगिक दोहरे या तिहरे बंधन वाले कार्बन यौगिक होते हैं।
- हाइड्रोकार्बन : हाइड्रोकार्बन कार्बन और हाइड्रोजन के यौगिक हैं।
एथेन , एथीन , एथाइन
- ईथेन, सूत्र C2H6 के साथ, कार्बन और हाइड्रोजन से बना एक अन्य यौगिक है।
- एक अन्य कार्बन-हाइड्रोजन यौगिक का सूत्र C2H4 है और इसे एथीन के रूप में जाना जाता है।
- C2H-2 कार्बन और हाइड्रोजन के एक अन्य यौगिक का सूत्र है।
संरचनात्मक समावयव: समान सूत्र अणु लेकिन भिन्न संरचना वाले यौगिक। इन्हें संरचनात्मक आइसोमर्स कहा जाता है।
विषमांगी परमाणु : इन तत्वों का उपयोग हाइड्रोकार्बन श्रृंखला में हाइड्रोजन को प्रतिस्थापित करने के लिए किया जाता है ताकि कार्बन की संयोजकता बनी रहे। इन तत्वों को विषमांगी अणु कहा जाता है।
प्रकार्यात्मक समूह: कार्यात्मक समूह इस विषम समूह या विभिन्न परमाणुओं के परमाणु को दिया गया नाम है जो कार्बन यौगिकों को विशेष प्रतिक्रियाशीलता और गुण प्रदान करता है।
सजातीय श्रेणी :
सजातीय श्रृंखला यौगिकों की एक श्रृंखला को दिया गया नाम है जहां कार्बन श्रृंखलाओं में हाइड्रोजन को समान कार्यात्मक समूह द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।
उदाहरण:-अल्कोहल CH3OH, C2H5OH, C3H7OH, C4H9OH
सजातीय श्रेणियाँ की विशेषताएँ :
- सजातीय श्रृंखला के क्रमिक सदस्यों में -CH2 के साथ-साथ 14 द्रव्यमान इकाइयों का अंतर होता है।
- इन सदस्यों को कार्यात्मक समूह द्वारा विशिष्ट गुण दिए जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उनके रासायनिक गुण समान होते हैं लेकिन भौतिक गुण भिन्न होते हैं।
- आणविक द्रव्यमान में अंतर के कारण सदस्यों के भौतिक गुण भिन्न-भिन्न होते हैं।
- आणविक भार बढ़ने से सदस्यों का गलनांक और क्वथनांक बढ़ जाता है।
कार्बन यौगिकों के लिए नामकरण:
- श्रृंखला में समजातीय यौगिकों के नाम मूल कार्बन श्रृंखलाओं पर आधारित होते हैं।
- उपसर्ग, प्रत्यय और उपसर्ग क्रियात्मक समूह के प्रकार पर आधारित होते हैं।
कार्बन यौगिकों के रासायनिक गुण:
दहन (:-)
- सामान्य तौर पर, इन यौगिकों को पानी और सी का उत्पादन करने के लिए ऑक्सीजन में जलाया जाता है
- आर्बन डाइऑक्साइड. वे बहुत अधिक गर्मी और प्रकाश भी छोड़ते हैं।
ताप CH4 + CO2 + 2H2O – ऊष्मा + प्रकाश
- जब प्रचुर मात्रा में हवा में जलाया जाता है, तो संतृप्त हाइड्रोकार्बन नीली लौ पैदा करेगा और अगर हवा न हो तो काली लौ पैदा करेगा।
- जब असंतृप्त हाइड्रोकार्बन को जलाया जाता है, तो वे एक काली ज्वाला उत्पन्न करते हैं।
- अम्लीय वर्षा कोयला, पेट्रोलियम और अन्य जीवाश्म ईंधन के दहन के कारण होती है।
ऑक्सीकारक :-
- ऑक्सीडेंट ऐसे पदार्थ होते हैं जो दूसरे पदार्थ को ऑक्सीजन दे सकते हैं।
जैसे :- क्षारीय KMnO4 (पोटेशियम परमैंगनेट), अम्लीकृत K2Cr207 (पोटेशियम डाइक्रोमेट)।
ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाएँ :
ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया में ऑक्सीजन और यौगिक संयुक्त होते हैं, जबकि हाइड्रोजन अलग हो जाता है। ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया इथेनॉल के एथेनोइक एसिड में परिवर्तन को दिया गया नाम है। ऐसा इसलिए है क्योंकि ऑक्सीजन को इथेनॉल के साथ जोड़ा जाता है और हाइड्रोजन को हटा दिया जाता है।
संयोजन प्रतिक्रिया:
निकेल या पैलेडियम की उपस्थिति में असंतृप्त हाइड्रोकार्बन संतृप्त हाइड्रोकार्बन में परिवर्तित हो जाते हैं। इस प्रक्रिया के माध्यम से वनस्पति तेल वनस्पति घी में परिवर्तित हो जाता है।
नोट: संतृप्त वसा अम्ल आपके स्वास्थ्य के लिए हानिकारक हैं। खाना पकाने के लिए असंतृप्त तेलों का प्रयोग करें।
प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया:
कई अभिकर्मकों की उपस्थिति में, संतृप्त हाइड्रोकार्बन प्रतिक्रिया नहीं करते हैं और निष्क्रिय रहते हैं। हालाँकि, सूर्य के प्रकाश की उपस्थिति में, क्लोरीन बहुत तेजी से हाइड्रोकार्बन के साथ मिल जाता है। क्लोरीन परमाणु एक-एक करके हाइड्रोजन परमाणुओं का स्थान लेते हैं। इस प्रतिक्रिया को प्रतिस्थापन के रूप में जाना जाता है क्योंकि एक प्रकार का तत्व या तत्वों का समूह दूसरे को प्रतिस्थापित कर देता है।
इथेनॉल के गुण:
- जलते हुए स्वाद के साथ रंगहीन गंध
- पानी में घुलनशील
- क्वथनांक 351K
- गलनांक 156 K
- उदासीन स्वभाव
इथेनॉल के रासायनिक गुण:
- C2H5OH और सोडियम के बीच प्रतिक्रिया में सोडियम एटॉक्साइड और हाइड्रोजन उत्पन्न होते हैं।
- इथेनॉल को सांद्र H2SO4 के साथ 443 K पर निर्जलित करके एथीन का उत्पादन किया जा सकता है।
इथेनॉल के उपयोग:
- मादक पेय
- औषधियों एवं टॉनिकों में
- एक प्रयोगशाला अभिकर्मक के रूप में
- साबुन निर्माण
एथेनोइक एसिड के भौतिक गुण, जिसे एसिटिक एसिड भी कहा जाता है:
- तरल रंगहीन होता है और इसका स्वाद खट्टा होता है।
- क्वथनांक 391K
- गलनांक 290 K
- सिरका 3-4% जलीय एसिटिक घोल है।
- ग्लेशियल एसिटिक एसिड शुद्ध एथेनोइक एसिड होता है जो ठंडा होने पर बर्फ के रूप में जम जाता है।
एथेनोइक एसिड के साथ प्रतिक्रियाएं:
- एस्टरीकरण:- एस्टर उत्पन्न करने वाली मुख्य प्रतिक्रिया एसिड और अल्कोहल के बीच की प्रतिक्रिया है। एसिड उत्प्रेरक की उपस्थिति में, इथेनॉल इथेनोइक के साथ प्रतिक्रिया करके एस्टर बनाता है।
- क्षार के साथ प्रतिक्रिया: – एथेनोइक एसिड खनिज एसिड की तरह, नमक (सोडियम क्लोराइड या सोडियम एसीटेट) और पानी का उत्पादन करने के लिए सोडियम हाइड्रॉक्साइड जैसे क्षार के साथ प्रतिक्रिया करता है।
- थेनॉलिक एसिड और कार्बोनेट या हाइड्रोजनकार्बोनेट के बीच प्रतिक्रिया। यह प्रतिक्रिया सोडियम एसीटेट, एक नमक उत्पन्न करती है।
साबुन और अपमार्जक/ डिटर्जेंट:
साबुन
- साबुन में लंबी श्रृंखला वाले कार्बोक्जिलिक एसिड से प्राप्त सोडियम और पोटेशियम लवण होते हैं।
- साबुन से सफाई के लिए कठोर जल अप्रभावी है।
- साबुन के अणुओं में हाइड्रोफोबिक और हाइड्रोफोबिक समूह मौजूद होते हैं।
अपमार्जक/डिटर्जेंट:-
- अमोनियम और सल्फोनेट कार्बोक्जिलिक एसिड लंबी श्रृंखला के लवण हैं। डिटर्जेंट नरम या कठोर पानी से साफ करने में सक्षम हैं।
हाइड्रोफिलिक और हाइड्रोफोबिक:
साबुन के अणुओं के दोनों सिरों के गुण अलग-अलग होते हैं। हाइड्रोफोबिक शब्द का प्रयोग साबुन के अणु के एक सिरे के लिए किया जाता है जो पानी और हाइड्रोकार्बन में घुल जाता है।
मिसेल :-
- यह पानी में अणुओं की एक विशेष व्यवस्था है जो हाइड्रोकार्बन के सिरे को बाहर रखती है। यह तब होता है जब अणुओं का एक बड़ा समूह बनता है, जहां हाइड्रोफोबिक अंत क्लस्टर के अंदर होता है और आयनिक पूंछ बाहर होती है। इस संरचना को मिसेल के नाम से जाना जाता है।
साबुन साफ़ करने की प्रक्रिया:
- मैल तैलीय होता है और हाइड्रोफोबिक सिरा इससे जुड़ा होता है।
- साबुन के अणु का हाइड्रोफोबिक सिरा पानी के अणुओं से घिरा होता है।
- साबुन के अणु फिर मिसेल संरचना बनाते हैं।
- इस प्रक्रिया में साबुन के अणुओं और तैलीय गंदगी के बीच एक इमल्शन बनाना शामिल है। फिर कपड़ों को विभिन्न भौतिक तरीकों जैसे झाड़ू से पीटना, कपड़े को ब्रश से रगड़ना आदि का उपयोग करके साफ किया जाता है।
मैल या अघुलनशील पदार्थ:
- हाइड्रोफोबिक द्रव्यमान या साबुन कठोर पानी में मैग्नीशियम और कैल्शियम लवण के साथ प्रतिक्रिया करके एक अघुलनशील पदार्थ बनाता है। सफाई प्रक्रिया बाधित है.
- डिटर्जेंट अणु का आवेशित सिरा कठोर पानी में कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों को बांधता है, जिससे एक अघुलनशील पदार्थ बनता है।
- सफाई प्रक्रिया कुशलतापूर्वक पूरी की जाएगी। बायोडिग्रेडेबल साबुन उपलब्ध हैं। हालांकि डिटर्जेंट नहीं है. लेकिन डिटर्जेंट के रूप में नहीं.
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