आपण मागील इयत्तांमध्ये पाहिले की सेंद्रिय संयुगे व असेंद्रिय संयुगे हे संयुगांचे दोन महत्त्वाचे प्रकार आहेत. धातू व काच/माती यांच्यापासून बनलेल्या वस्तू सोडल्या तर अन्नपदार्थांपासून ते इंधनांपर्यंत अनेकविध वस्तू या सेंद्रिय संयुगांपासून बनलेल्या असतात. सर्व सेंद्रिय संयुगांमधील अत्यावश्यक मूलद्रव्य म्हणजे कार्बन होय. सुमारे 200 वर्षांपूर्वी असे मानत की सेंद्रिय संयुगे प्रत्यक्ष किंवा अप्रत्यक्षपणे सजीवांपासूनच मिळतात. परंतु प्रयोगशाळेत असेंद्रिय संयुगापासून युरिआ या सेंद्रिय संयुगाची निर्मिती झाल्यानंतर कार्बनी संयुगे अशी सेंद्रिय संयुगांची नवी ओळख तयार झाली. कार्बन हे घटकमूलद्रव्य असलेल्या सर्व संयुगांना कार्बनी संयुगे म्हणतात. मात्र त्याला अपवाद असलेली कार्बन डायऑक्साइड, कार्बन मोनॉक्साइड, कार्बाइड क्षार, कार्बोनेट क्षार व बायकार्बोनेट क्षार ही कार्बनची असेंद्रिय संयुगे आहेत.

कार्बनी संयुगांमधील बंध (Bonds in Carbon compounds)

 मागील प्रकरणात तुम्ही आयनिक संयुगंाचे गुणधर्म समजून घेतले. तुम्ही पाहिले की आयनिक संयुगांचे द्रवणांक व उत्कलनांक उच्च असतात आणि वितळलेल्या व द्रावण स्थितीत आयनिक संयुगे विद्युतवाहक असतात. तसेच आयनिक संयुगांचे हे गुणधर्म त्यांच्यातील अायनिक बंधांच्या आधारे स्पष्ट होतात हेही तुम्ही पाहिले. तक्ता क्र.9.1 मध्ये काही कार्बनी संयुगांचे द्रवणांक व उत्कलनांक दिले आहेत. आयनिक संयुगांच्या तुलनेत ही मूल्ये जास्त आहेत की कमी?

सामान्यतः कार्बनी संयुगंाचे उत्कलनांक 300 0 C पेक्षा कमी असल्याचे आढळते. यावरून लक्षात येते की कार्बनी संयुगांमध्ये आंतररेण्वीय अाकर्षण बल क्षीण आहे. मागील इयत्तेत तुम्ही विविध द्रावणांचा विद्युतवाहकतेचे परीक्षण केले तेव्हा ग्लूकोज व युरिआ या कार्बनी संयुगांना विद्युतवाहकता नाही हे दिसले. सर्वसाधारणपणे बरीच कार्बनी संयुगे विद्युतची दुर्वाहक असल्याचे दिसून येते. यावरून लक्षात येते की बहुतांश कार्बनी संयुगांच्या संरचनेमध्ये आयनिक बंधाचा अभाव आहे. याचा अर्थ असा होतो की कार्बनी संयुगांमधील रासायनिक बंधांमुळे आयनांची निर्मिती होत नाही.

मागील इयत्तांमध्ये तुम्ही मूलद्रव्याचेइलेक्ट्रॉन संरूपण व संयुजा यांच्यातील सहसंबंध तसेच आयनिक व सहसंयुज बंध यांच्याविषयी अभ्यास केला आहे. कार्बन अणूचेइलेक्ट्रॉन संरूपण व तयार होणारेसहसंयुज बंध यांच्या संदर्भातील पार्श्वभूमी पाहू. (तक्ता 9.2 पहा.)

तुम्ही हे पाहिलेआहेकीएखाद्या अणूला बंध तयार करण्यासाठी जी प्रेरक शक्ती असतेती म्हणजेसर्वात नजिकच्या राजवायूचेस्थायी असेइलेक्ट्रॉन संरूपण गाठून स्थैर्य प्राप्त करणे. कार्बनच्या संयुजा कवचात 4 इलेक्ट्रॉन असल्याने राजवायूसंरूपण गाठण्याकरिता कार्बनसाठी अनेक पर्यायी मार्ग असूशकतात.

(i) संयुजा कवचातील एका मागून एक असेचारही इलेक्ट्रॉन गमावून हेलिअम (He) या राजवायूचेसंरूपण गाठणे: या पद्धतीमध्ये प्रत्येक इलेक्ट्रॉन गमावताना अणूवरील निव्वळ धनप्रभार वाढत जातो. त्यामुळे पुढचा इलेक्ट्रॉन गमावताना आधीपेक्षा जास्त ऊर्जा लागून तेकाम आणखी आणखी अवघड होत जाते. शिवाय या प्रक्रियेत अंतिमतः तयार होणाऱ्या C4+ या धन आयनाला राजवायूसंरूपण असून सुद्धा त्याच्या लहान आकारमानावर असलेल्या निव्वळ उच्च प्रभारामुळे तो अस्थायी ठरतो. त्यामुळेकार्बन अणूराजवायूसंरूपण गाठण्यासाठी हा मार्ग घेत नाही.

(ii) संयुजा कवचामध्ये एका मागून एक याप्रमाणेचार इलेक्ट्रॉन स्वीकारून निऑन (Ne) ह्या राजवायूचेस्थायी संरूपण गाठणेः या पद्धतीमध्ये प्रत्येक नवा इलेक्ट्रॉन स्वीकारताना कार्बन अणूवरील निव्वळ ऋणप्रभार वाढत जातो. यामुळे पुढचा इलेक्ट्रॉन स्वीकारताना वाढीव प्रतिकर्षण बलावर मात करण्यासाठी जास्त ऊर्जा लागून तेकाम आणखी आणखी अवघड होत जाते. शिवाय या प्रक्रियेत अंतिमतः तयार होणारा C4- हा ऋण आयन हा त्याला राजवायूसंरूपण असून सुद्धा अस्थायी असतो कारण यात केंद्रकावरील +6 या धनप्रभारासाठी भोवतालच्या10 इलेक्ट्रॉनांना धरून ठेवणेअवघड जातेतसेच C4- हा ऋण आयन लहान आकारमानावरील निव्वळ उच्च प्रभारामुळेअस्थायी ठरतो. त्यामुळेराजवायू संरूपण गाठण्यासाठी कार्बन अणू हा मार्ग घेत नाही.

(iii) संयुजा कवचातील चार इलेक्ट्रॉनांचेइतर अणूंच्या चार संयुजा इलेक्ट्रॉनांबरोबर संदान(sharing) करून निऑनचे संरूपण गाठणेः या पद्धतीमध्ये दोन अणूएकमेकांबरोबर संयुजा इलेक्ट्रॉनांचेसंदान करतात. दोन्ही अणूंच्या संयुजा कवचांचे परस्परव्यापन होऊन त्यामध्ये कवचांचेसंदान झालेलेइलेक्ट्रॉन सामावतात. त्यामुळेप्रत्येक अणूराजवायू संरूपण गाठतो व कोणत्याच अणूवर निव्वळ विद्युतप्रभार निर्माण होत नाही, म्हणजेच अणू विद्युतदृष्ट्या उदासीन राहतात या सर्व बाबींमुळेअणूस्थायित्व प्राप्त करतात. त्यामुळेराजवायूसंरूपण गाठण्यासाठी कार्बन अणू हा मार्ग घेतो. दोन अणूंमध्ये दोन संयुजा इलेक्ट्रॉनांच्या संदानानेजो रासायनिक बंध तयार होतो त्याला सहसंयुज बंध म्हणतात. सहसंयुज बंधाचेरेखाटनस्पष्टपणेकरण्यासाठी इलेक्ट्रॉन-ठिपका संरचना काढतात. या पद्धतीतअणूच्या संज्ञेभोवती वर्तुळ काढून त्यात प्रत्येक संयुजा इलेक्ट्रॉन ठिपक्याने किंवा फुलीनेदर्शवतात. एका अणूनेदुसऱ्या अणूबरोबर केलेला सहसंयुज बंध दर्शवण्यासाठी दोन्हीअणूंच्या संज्ञांभोवतीची वर्तुळेएकमेकांना छेदतातअसेदर्शवतात. छेदणाऱ्या वर्तुळांच्या परस्परव्यापन झालेल्या भागात संदान केलेलेइलेक्ट्रॉन ठिपका किंवा फुलीच्या सहाय्यानेदर्शवतात. संदान केलेल्या इलेक्ट्रॉनांची एक जोडी म्हणजेएक सहसंयुज बंध होय. वर्तुळ न रेखाटता सुद्धा ठिपका संरचना काढतात. तसेच दोन अणूंच्या संज्ञा जोडणाऱ्या एका छोट्या रेषेनेसुद्धा सहसंयुज बंध दर्शवतात. रेषा संरचनेलाच रचनासूत्र असेही म्हणतात.

सहसंयुज बंधानेतयार होणाऱ्या रेणूचेसर्वात साधेउदाहरण म्हणजेहायड्रोजन रेणूप्रथम पाहू. तुम्ही आधीच पाहिले आहेकी हायड्रोजनचा अणुअंक 1 असल्यानेत्याच्या अणूमध्ये K कवचात 1 इलेक्ट्रॉन असतो. K कवच पूर्ण भरून हेलिअम (He) चेसंरूपण गाठण्यासाठी त्याला आणखी एका इलेक्ट्रॉनची गरज असते. ती भागवण्यासाठी दोनहायड्रोजन अणूत्यांचेइलेक्ट्रॉन एकमेकांमध्ये संदान करतात व H 2 हा हायड्रोजनचा रेणूतयार होतो. दोन हायड्रोजन अणूंमध्ये दोन इलेक्ट्रॉनांच्या संदानानेएक सहसंयुज बंध म्हणजेएकेरी बंध तयार होतो. (पहा आकृती 9.3) दोन ऑक्सिजन अणूंच्या रासायनिक संयोगानेO 2 हा रेणूतयारहोतो तरदोननायट्रोजन अणूंच्या रासायनिक संयोगाने N 2 हा रेणूतयार होतो. या दोन्ही रेणूंच्या संरचनांचेइलेक्ट्रॉन-ठिपका संरचना पद्धतीनेरेखाटन केल्यावर स्पष्ट होतेकी O 2 रेणूमध्ये दोन ऑक्सिजन अणूएकमेकांना दोन सहसंयुज बंधांनी म्हणजेच दुहेरी बंधानेजोडलेलेआहेत, तर N2 मध्ये दोन नायट्रोजन अणूएकमेकांना तीन सहसंयुज बंधांनी म्हणजेच तिहेरी बंधानेजोडलेलेआहेत. (पहा आकृती 9.4 )

आता मिथेन (CH4 ) या कार्बनी संयुगाचा विचार करू. मागील इयत्तेत तुम्ही मीथेनचा आढळ, गुणधर्म व उपयोग यांच्याविषयी थोडी माहिती घेतली आहे. आता मिथेन रेणूच्या संरचनेकडे पाहू. आपण आता पाहिले की चार संयुजा इलेक्ट्रॉनांच्या सहाय्यानेकार्बन अणूचार सहसंयुज बंध तयार करून सर्वात नजिकच्या निऑन (Ne) या राजवायूचेसंरूपण गाठतो व स्थायित्व प्राप्त करतो. मीथेनची इलेक्ट्रॉन-ठिपका संरचना तसेच रेषा संरचना आकृती 9.5 मध्ये दाखविली अाहे.

कार्बन ः एक बहुगुणी मूलद्रव्य (Carbon : A Versatile Element)

 इतर काही मूलद्रव्यांप्रमाणेकार्बनचेअणूसंयुजाइलक्टे ्रॉन संदान करून सहसंयुज बंध तयार करतात हेआपण पाहिले. तसेच आपण मिथेन या साध्या कार्बनी संयुगाची संरचना सद्धा ु पाहिली. परंतुइतर मूलद्रव्यांपेक्षा कार्बनचेवेगळेपण असेआहे की कार्बनपासून बनणाऱ्या संयुगांची संख्या प्रचंड मोठी आहे. सुरुवातीस आपण पाहिलेकी धातूव काच/माती यांच्यापासून बनवलेल्या वस्तू वगळताइतर सर्व वस्तू कार्बनपासून बनलेल्या असतात. किंबहुना सर्व सजीव सष्टी ृ कार्बनच्या संयुगांची बनलेली आहे. आपलेशरीरही कार्बनपासून बनलेलेआहे. कार्बनपासून मिथेनसारख्या लहान साध्या रणे पूासून ते डी. एन.ए. ्‌ सारख्या महाप्रचंड रणे पर्ू यंत लक्षावधी प्रकारचे रणे ू बनतात. कार्बनी संयुगांच्या रणे ुवस्तुमानांची व्याप्ती 1012 पर्यंत पसरलेली आहे. याचा अर्थ असा की कार्बनचेअण मू ोठ्या संख्येनेएकत्र येऊन प्रचंड मोठेरणे ूतयार होतात. कार्बनला हा आगळावेगळा गणुधर्म कशामुळ प्रा े प्त होतो? कार्बनच्या सहसंयुज बंधाच्या वैशिष्ट्यपर्ण ू स्वरूपामुळेकार्बन मोठ्या संख्येनेसंयुगेतयार करू शकतो. यामधून कार्बनची वशिष् ै ट्ये लक्षात येतात ती अशी –

• कार्बनमध्ये दुसऱ्या कार्बन अणूंबरोबर प्रबळ सहसंयुज बंधाची साखळी तयार करण्याची अद्वितीय अशी क्षमता अाहे; त्यातून मोठेरेणूतयार होतात. कार्बन अणूच्या या गुणधर्माला शृंखलाबंधन शक्ती (Catenation power) म्हणतात. कार्बनी संयुगांमध्ये कार्बन अणूंच्या मुक्त शृंखला किंवा बद्ध शृंखला असतात. मुक्त शृंखला ही सरल शृंखला किंवा शाखीय शृंखला असूशकते. बद्ध शृंखला म्हणजे वलयाकार रचना.दोन कार्बन अणूंमधील सहसंयुज बंध प्रबळ असल्यामुळेस्थायी असतो व या स्थायी प्रबळ सहसंयुज बंधामुळेकार्बनला शृंखलाबंधन शक्ती प्राप्त होते.
• दोन कार्बन अणूंमध्ये एक, दोन किंवा तीन सहसंयुज बंध तयार होऊ शकतात. यांनाच अनुक्रमे एकेरी बंध, दुहेरी बंध व तिहेरी बंध म्हणतात. एकेरी बंधाबरोबरच बहुबंध तयार करण्याच्या कार्बन अणूच्या क्षमतेमुळेकार्बन संयुगांची संख्या वाढली. उदा. कार्बनचेदोन अणूअसलेली ईथेन (CH3 – CH 3 ), एथीन (CH2 = CH 2 ) व ईथाइन (CH º CH) अशी तीन हायड्रोकार्बन संयुगेआहेत

इ. चतु:संयुजी असल्यानेएक कार्बन अणूइतर चार अणूंशी (कार्बन किंवा इतर) बंध तयार करू शकतो. यातून अनेक संयुगे निर्माण होतात. कार्बनचेज्यांच्याशी बंध तयार झालेआहेत त्या अणूंप्रमाणेवेगवेगळेगुणधर्म त्या संयुगांना प्राप्त होतात. उदा. हायड्रोजन व क्लोरीन या दोन एकसंयुजी मूलद्रव्यांबरोबर कार्बनच्या एका अणूच्या वापराने पाच वेगवेगळी संयुगेतयार होतात : CH 4 , CH 3 Cl, CH 2 Cl 2 , CHCl 3 , CCl 4 . अशाच प्रकारेकार्बन अणूंचेO, N, S, halogen, P इत्यादी मूलद्रव्यांच्या अणूंबरोबर सहसंयुज बंध तयार होऊन अनेक प्रकारची कार्बनी संयुगे मोठ्या संख्येनेतयार होतात.

 ई. कार्बनी संयुगांच्या संख्यावाढीला कारणीभूतअसलेलेआणखी एक वैशिष्ट्य कार्बनमध्ये आहे. तेम्हणजे‘समघटकता’. त्याविषयी लवकरच पाहू. हायड्रोकार्बन ः संपृक्त व असंपृक्त (Hydrocarbons: Saturated and Unsaturated) कार्बनी संयुगांमध्ये अनेक मूलद्रव्यांचा समावेश असतो. बहुसंख्य कार्बनी संयुगंामध्ये हायड्रोजन या मूलद्रव्याचा समावेश कमी अधिक प्रमाणात असतो. ज्या संयुगांमध्ये केवळ कार्बन व हायड्रोजन ही दोनच मूलद्रव्ये असतात त्यांना हायड्रोकार्बन म्हणतात. हायड्रोकार्बन ही सर्वात साधी व मूलभूत कार्बनी संयुगेआहेत. सर्वात लहान हायड्रोकार्बन म्हणजे एक कार्बन अणूव चार हायड्रोजन अणूयांच्या संयोगानेझालेला मिथेन(CH4 ). आपण मीथेनची संरचना आधीच पाहिली आहे. ईथेन हा आणखी एक हायड्रोकार्बन असून त्याचेरेणुसूत्र C 2 H 6 आहे. हायड्रोकार्बनांची रेषा संरचना (रचनासूत्र) लिहिण्यातील पहिली पायरी म्हणजेरेणूमधील कार्बन अणूएकमेकांनाएकेरी बंधांनी जोडणेव त्यानंतरच्या दुसऱ्या पायरीत चतुःसंयुजी कार्बनच्या उरलेल्या संयुजांची पूर्तता करण्यासाठी रेणुसूत्रातील हायड्रोजन अणूवापरणे(आकृती 9.8 पहा). आकृती 9.9 मध्ये ईथेनची इलेक्ट्रॉन-ठिपका संरचना दोन पद्धतींनी दर्शवली आहे.

ईथेन ः रेणुसूत्र C 2 H 6

पायरी 1 ः दोन कार्बन अणूएकेरी बंधानेजोडणे C – C

पायरी 2 ः रेणुसूत्रातील 6 हायड्रोजन अणूदोन्ही कार्बन अणूंच्या चतुःसंयुजेच्या पूर्ततेसाठी वापरणे

इथेन, प्रोपेन यांच्या रचनासूत्रांवरून दिसतेकी सर्व अणूंच्या संयुजांची पूर्तता एकेरी बंधांनी झालेली आहे. अशा संयुगांना संपृक्त संयुगेम्हणतात. इथेन, प्रोपेन हेसंपृक्त हायड्रोकार्बन आहेत. संपृक्त हायड्रोकार्बनला ‘अल्केन’ असेही म्हणतात. प्रोपेनचेरेणूसुत्र C 3 H 8 आहे. त्यावरून प्रोपेनचेरचनासूत्र काढा. कार्बनचेदोन अणूअसलेलेआणखी दोन हायड्रोकार्बन आहेत, तेम्हणजेएथिन (C2 H 4 ) आणि ईथाइन (C2 H 2 ). एथिनचेरचनासूत्र (रेषा संरचना ) लिहिण्याची पद्धती पाहू. (आकृती 9.10 ) एथिन : रेणुसूत्र C 2 H 4

 पायरी 1 ः कार्बन अणूएकेरी बंधानेजोडणे C – C

पायरी 2 ः रेणूमधील 4 हायड्रोजन कार्बन अणूंच्या चतुःसंयुजेच्या पूर्ततेसाठी वापरणे दोन्ही कार्बन अणूंच्या प्रत्येकी एका संयुजेची पूर्तता झालेली दिसत नाही.

पायरी 3 ः दोन कार्बन अणूंमध्ये एकेरी बंधाऐवजी दुहेरी बंध काढून चतुःसंयुजेची पूर्तता करणे.

ज्या कार्बनी संयुगांतील दोन कार्बन अणूंमध्ये दुहेरी किंवा तिहेरी बंध असतो त्यांना असंपृक्त संयुग म्हणतात. एथीन व ईथाइन हेअसंपृक्त हायड्रोकार्बन आहेत. कार्बन-कार्बन दुहेरी बंध असलेल्या असंपृक्त हायड्रोकार्बनांना ‘अल्कीन’ म्हणतात. ज्यांच्या संरचनेमध्ये कार्बन-कार्बन तिहेरी बंध असतो अशा असंपृक्त हायड्रोकार्बनांना ‘अल्काइन’ असे म्हणतात. साधारणपणेअसंपृक्त संयुगे ही संपृक्त संयुगांपेक्षा जास्त अभिक्रियाशील असतात.

कार्बन अणूंच्या सरलशृंखला, शाखीय शृंखला व वलये

मिथेन, ईथेन, प्रोपेन या संपृक्त हायड्रोकार्बनांच्या रचनासूत्रांची तुलना करून पाहू. या रचनासूत्रांवरून असे दिसतेकी रेणूच्या अंतर्भागात कार्बन अ‍णू(एक किंवा एकमेकांना जोडलेलेअनेक कार्बन अणू) आहेत व प्रत्येक कार्बन अणूला जोडलेले हायड्रोजन अणू हेरेणूच्या परिघाच्या भागात अाहेत. अंतर्भागातील एकमेकांना जोडलेलेकार्बन अणूम्हणजेजणू रेणूचा सांगाडाच होय. कार्बन अणूंच्या सांगाड्याने कार्बनी संयुगाच्या रेणूचा आकार निश्चित होतो. एका पुढेएक कार्बन अणूजोडत गेल्यास कार्बन अणूंची सरलशृंखला तयार होते. तक्ता 9.12 मध्ये पहिल्या स्तंभात कार्बन अणूंच्या सरलशृंखलादर्शविल्या आहेत. त्यांच्यातील कार्बन अणूंच्या चतुःसंयुजांची पूर्ती होईल अशा प्रकारेत्यांना हायड्रोजन अणूजोडून संबंधित सरलशृंखला हायड्रोकार्बनचेरचनासूत्र पूर्ण करून तेदुसऱ्या स्तंभात लिहा व त्यावरून मिळालेलेरेणुसूत्र तिसऱ्या स्तंभात लिहा. चौथ्या स्तंभात त्या हायड्रोकार्बनचेनाव आहे

या दोन कार्बन शृंखलांना कार्बन अणूंच्या चतुःसंयुजेची पूर्तता होईल एवढे हायड्रोजन अणूजोडल्यावर दोन भिन्न रचनासूत्रे मिळतात. या दोन्ही रचनासूत्रांसाठी रेणुसूत्र C 4 H 10 असेएकच आहे. रचनासूत्रे विभिन्न असल्यामुळे ही वेगवेगळी संयुगेआहेत. भिन्नरचनासूत्रे असणाऱ्या संयुगांचेरेणुसूत्र जेव्हा एकचअसतेतेव्हा या घटनेला ‘रचना समघटकता’ म्हणतात. कार्बनी संयुंगामध्ये दिसून येणाऱ्या समघटकतेमुळेकार्बनी संयुगांच्या संख्येत भर पडते. आकृती 9.13 अ. मधील कार्बन शृंखला (i) म्हणजेकार्बन अणूंची सरलशृंखला आहेतर कार्बन शृंखला (ii) म्हणजेकार्बन अणूंची शाखीय शृंखला आहे.

सरलशृंखला व शाखीय शृंखलांच्या व्यतिरिक्त काही कार्बनी संयुगांमध्ये कार्बन अणूंच्या बद्ध शृंखला असतात व तेथेकार्बन अणूंची वलयेतयार झालेली दिसतात. उदा. सायक्लोहेक्झेन या संयुगाचेरेणुसूत्र C 6 H 12 असेअसून त्याच्या रचनासूत्रात सहा कार्बन अणूंचेवलय आहे. (आकृती क्र 9.14 पहा)

बेंझीनच्या रचनासूत्रावरून समजते की तो वलयांकित असंपृक्त हायड्रोकार्बन आहे. बेंझीनच्या संरचनेत सहा कार्बन अणूंच्या वलयात एका आड एक असे तीन दुहेरी बंध अाहेत. हा वैशिष्ठ्यपूर्ण घटक ज्यांच्या संरचनेत असतो त्यांना ॲरोमॅटिक संयुग म्हणतात.

कार्बनी संयुगांमधील क्रियात्मक गट (Functional groups in carbon compounds)

आतापर्यंत तुम्ही कार्बन व हायड्रोजन या मूलद्रव्यांच्या संयोगाने तयार झालेली हायड्रोकार्बन संयुगे पाहिली. विविध हॅलोजन, अॉक्सीजन, नायट्रोजन, गंधक अशा मूलद्रव्यांबरोबर कार्बनचे बंध तयार होऊन अाणखी अनेक प्रकारची कार्बनी संयुगे तयार होतात. हायड्रोकार्बन साखळीमधील एक किंवा अधिक हायड्रोजन अणूंच्या जागी या मूलद्रव्यांच्या अणूंचे प्रतियोजन होते व त्यामुळे कार्बनच्या चतुःसंयुजेची पूर्तता होते. हायड्रोजनला प्रतियोजी अशा मूलद्रव्याच्या अणूचा उल्लेख विषम अणू असा करतात. काही वेळा हे विषम अणू एकटे नसतात तर विशिष्ठ अशा अणुगटांच्या रूपात असतात. (तक्ता क्र. 9.16 पहा ) या विषम अणूंमुळे व विषम अणूंनी युक्त अशा अणुगटांमुळे त्या संयुगाला विशिष्ठ रासायनिक गुणधर्म प्राप्त होतात, मग त्या संयुगातील कार्बन साखळीची लांबी व स्वरूप काहीही असो. म्हणून या विषम अणूकिंवा विषम अणूंनी युक्त अशा अणुगटांना क्रियात्मक गट म्हणतात. तक्ता क्र. 9.16 मध्ये कार्बनी संयुगांमध्ये आढळणारे काही क्रियात्मक गट दाखविले आहेत

येथेक्रियात्मक गटाची मुक्त संयुजा लहान रेषेनेदर्शविली आहे. हायड्रोजनची जागा घेणारा क्रियात्मक गट या संयुजेच्या सहाय्यानेकार्बन साखळीला जोडला जातो. कार्बन-कार्बन दुहेरी व तिहेरी बंध हेसुद्धा क्रियात्मक गट म्हणून ओळखलेजातात कारण त्यांच्यामुळेत्या त्या संयुगाला विशिष्ट रासायनिक गुणधर्म प्राप्त होतात.

समजातीय श्रेणी (Homologous series)

तुम्ही पाहिलेकीकार्बनअणूएकमेकांना जोडलेजाऊन वेगवेगळ्या लांबीच्या शृंखला होतात. तसेच या शृंखलांवरील हायड्रोजन अणूची जागा एखादा क्रियात्मक गट घेऊ शकतो हेही तुम्ही पाहिले. त्यामुळेक्रियात्मक गट तोच परंतुकार्बन शृंखला वेगवेगळ्या लांबीच्या अशी संयुगे मोठ्या संख्येनेतयार होतात. उदा. अल्कोहोल हा क्रियात्मक गट असलेली CH 3 -OH, CH 3 -CH 2 -OH, CH 3 -CH 2 -CH 2 -OH, CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -OH अशी अनेक संयुगेतयार होतात. या सर्वांमधील कार्बन शृंखलांची लांबी वेगवेगळी असली तरी त्यांच्यातील क्रियात्मक गट एकच असल्याने त्यांच्या रासायनिक गुणधर्मांमध्ये खूप साधर्म्य असते. क्रमाक्रमानेवाढत जाणारी लांबी असणाऱ्या शृंखलांवर विशिष्ट हायड्रोजनच्या जागी समान क्रियात्मक गट जोडल्यामुळेसंयुगांची जी श्रेणी तयार होते तिला समजातीय श्रेणी म्हणतात. क्रियात्मक गट कोणता आहेत्याप्रमाणेवेगवेगळ्या समजातीय श्रेणी असतात. उदा. अल्कोहोलांची समजातीय श्रेणी, कारब्‌ ॉक्सिलिक आम्लांची समजातीय श्रेणी, अल्डिहाइडांची समजातीय श्रेणी इत्यादी.एका समजातीय श्रेणीचेसर्व सदस्य हेएकमेकांचेसमजातक असतात. यापूर्वी तक्ता क्र.9.12 मध्ये तुम्ही रचनासूत्रे व रेणुसूत्रे भरलीत. त्यातून अल्केनांच्या समजातीय श्रेणीचा सुरुवातीचा अंश तयार झाला. समजातीय श्रेणींची वैशिष्ट्ये जाणून घेण्यासाठी अल्केन,अल्कीन वअल्कोहोल यांच्या समजातीय श्रेणींचेसुरूवातीचे अंश पाहू. (तक्ता क्र.9.17)

तुम्हाला दिसून आलेआहेकी कोणत्याही समजातीय श्रेणीमध्ये कार्बन शृंखलेच्या लांबीच्या चढत्या क्रमानेजाताना दर वेळी एक मेथिलिन घटक (-CH2 -) वाढत जातो. त्यामुळेच कोणत्याही समजातीय श्रेणीमध्ये लांबीच्या चढत्या क्रमानेजाताना सदस्यांचा रेणुवस्तुमानात 14 u इतकी वाढ होत असते. तक्ता क्र. 9.17 (अ), (आ) व (इ) च्या अवलोकनातून आणखी एक बाब तुमच्या लक्षात येईल ती म्हणजे उत्कलन बिंदूमधील प्रवणता. उत्कलन बिंदू हा संयुगाचा एक भौतिक गुणधर्म आहे. सामान्यतः असे दिसून येतेकी कोणत्याही समजातीय श्रेणीमध्ये चढत्या क्रमानेजाताना भौतिक गुणधर्मांमध्ये एका दिशेनेबदल होत जातो, म्हणजेच भौतिक गुणधर्मांमध्ये प्रवणता दिसून येते.

1. अल्केनांच्या समजातीय श्रेणीतील सदस्यांच्या रेणुसूत्रांसाठी सामान्य सूत्र काय असेल? या श्रेणीच्या पहिल्या सदस्यांसाठी ‘n’ चे मूल्य काय आहे?
2. अल्काइनांच्या समजातीय श्रेणीसाठी सामान्य रेणुसूत्र Cn H 2n-2 असेआहे. या सूत्रात ‘n’ साठी 2, 3 व 4 या किंमती वापरून अनुक्रमे पहिल्या, दुसऱ्या व तिसऱ्या सदस्यांसाठी वैयक्तिक रेणुसूत्र लिहा. वरील उदाहरणांमधून समजातीय श्रेणींची काही वैशिष्ट्ये आपल्या लक्षात येतात ती अशी –

(i) समजातीय श्रेणीमध्ये एका सदस्याकडून पुढच्या सदस्याकडेजाताना (अ) एका मेथिलिन (CH2 ) घटकाची भर पडते. (आ) रेणुवस्तुमान 14 u नेवाढते. (इ) कार्बन अणूंची संख्या 1 नेवाढते.

(ii) समजातीय श्रेणीच्या सदस्यांच्या रासायनिक गुणधर्मांमध्ये साधर्म्य असते.

(iii) समजातीय श्रेणीच्या सर्व सदस्यांसाठी एकच सामान्य रेणुसूत्र असते.

कार्बनी संयुगांच्या नामकरण पद्धती

• सामान्य नामकरण पद्धती :

आपण पाहिलेकी आजमितीस लक्षावधी कार्बनी संयुगेज्ञात आहेत. सुरुवातीच्या काळात माहीत असलेल्या कार्बनी संयुगांची संख्या कमी होती, त्या वेळी वैज्ञानिकांनी त्यांचेनामकरण विविध प्रकारांनी केले होते. त्या नावांना आता सामान्य नावेअसेम्हणतात. उदाहरणार्थ मिथेन, ईथेन, प्रोपेन व ब्यूटेन या पहिल्या चार अल्केनांच्या नावांचेउगम वेगवेगळेआहेत. त्यानंतरच्या अल्केनांची नावेत्यांच्यातील कार्बन संख्येवरून दिली गेली. C 4 H 10 या रेणुसूत्रासाठी सरल शृंखला किंवा शाखीय शृंखला अशी रचनासूत्रे असलेली दोन समघटक संयुगेसंभवतात. त्यांना एन्‌-ब्यूटेन (n-butane, normal-butane) व आय्‌-ब्यूटेन (i-butane, iso-butane) अशी दोन नावे देऊन त्यांच्यातील वेगळेपणा व सहसंबंध दर्शवला गेला.

• आय. यू. पी. ए. सी. नामकरण पद्धती (IUPAC nomenclature system) इंटरनॅशनल युनिअन अॉफ प्युअर अँड ॲप्लाइड केमिस्ट्री (IUPAC) या संस्थेने संयुगांच्या संरचनेवर आधारित नामकरण पद्धत मांडली व ती जगभर मान्यता पावली. या पद्धतीमध्ये सर्व प्रकारच्या कार्बनी संयुगांना विशिष्ट नाव देण्याची तरतूद आहे. आपण येथे एकच क्रियात्मक गट असलेल्या काही सरलशृंखला संयुगांना आय. यू. पी. ए. सी (IUPAC) नाव कसे देतात ते पाहू व त्या संयुगांची सामान्य नावे सुद्धा पाहू. कोणत्याही कार्बनी संयुगांच्या आय. यू. पी. ए. सी. नावाचे तीन घटक असतात ः जनक, प्रत्यय व उपसर्ग. नावामध्ये त्यांची मांडणी पुढीलप्रमाणे असते.

संयुगाला आय. यू. पी. ए. सी. नाव देताना त्या संयुगाच्या जनक अल्केनचे नाव आधारभूत धरतात. जनक अल्केनच्या नावाला योग्य ते प्रत्यय व उपसर्ग जोडून संयुगाचे नाव तयार करतात. सरल-शृंखला संयुगांच्या आय. यू. पी. ए. सी. नामकरणातील पायऱ्या पुढीलप्रमाणे आहेत.

पायरी 1 ः सरलशृंखला संयुगाचे रचनासूत्र लिहून त्यातील कार्बन अणूंची संख्या मोजा. या संख्येइतके कार्बन अणू असलेला अल्केन हाच प्रस्तुत संयुगाचा जनक अल्केन होय. या जनक अल्केनचे नाव इंग्रजीत लिहा. प्रस्तुत संयुगांच्या कार्बन शृंखलेमध्ये दुहेरी बंध असेल तर जनक नावाचा शेवट ‘ane’ ऐवजी ‘ene’ ने करा. जर प्रस्तुत संयुगांच्या कार्बन शृंखलेत तिहेरी बंध असेल तर जनक नावाचा शेवट ‘ane’ ऐवजी ‘yne’ ने करा. (तक्ता क्र.9.18 पहा)

पायरी 2 : रचनासूत्रामध्ये एखादा क्रियात्मक गट असल्यास जनक नावातील शेवटचे ‘e’ हे अक्षर काढून त्याजागी क्रियात्मक गटाचे संक्षिप्त नाव प्रत्यय म्हणून जोडा. (अपवाद ः हॅलोजन या क्रियात्मक गटाचे संक्षिप्त नाव नेहमीच उपसर्ग म्हणून जोडतात.)(पहा तक्ता क्र. 9.19)

 पायरी 3 : कार्बन शृंखलेतील कार्बन अणूंना एका टोकाकडून दुसरे टोकापर्यंत अंक द्या. -CHO किंवा -COOH ह्या क्रियात्मक गटातील कार्बनला ‘1’ हा अंक द्या. हे क्रियात्मक गट नसतील तेव्हा शृंखलेचे अंकन दोन दिशांनी होऊ शकते. ज्या अंकनामुळे क्रियात्मक गट धारण करणाऱ्या कार्बन अणूला लहान अंक मिळेल ते अंकन ग्राह्य धरा. क्रियात्मक गटाच्या संक्षिप्त नावापूर्वी हा अंक लिहा. अंतिम नावामध्ये अंक व अक्षर यांच्यामध्ये लहान आडवी रेषा काढा. (तक्ता क्र. 9.20 पहा) (केवळ दोन कार्बन अणू असलेल्या कार्बन शृंखलेला अंकनाची आवश्यकता नसते)

ज्या संयुगांमध्ये शाखीय शृंखला, कार्बन वलये, विषम अणूंनी युक्त वलये असे अधिकाधिक जटिल संरचना घटक असतात त्यांची आय.यू.पी.ए.सी. नावेलिहिण्यासाठी आणखी काही पायऱ्या आवश्यक आहेत, त्यांच्याविषयी अभ्यास पुढील इयत्तांमध्ये समाविष्ट असेल. तसेच, हेही लक्षात असू द्या की प्रयोगशाळेमध्ये नेहमी वापरात असणाऱ्या कार्बनी संयुगांची सामान्य नावे अधिक प्रचलित आहेत.

1. ज्वलन (Combusion) ः कार्बनी संयुगांचेरासायनिक गुणधर्म पाहताना प्रथम ‘ज्वलन’ हा गुणधर्म पाहू. आपण मागील इयत्तेत पाहिलेकी विविध अपरूप स्वरूपातील कार्बन ऑक्सिजनच्या उपस्थितीत पेटवला असता त्याचेज्वलन होऊनउष्णता व प्रकाश बाहेर फेकलेजातात, आणि कार्बन डायऑक्साइड वायूतयार होतो. हायड्रोकार्बन तसेच कार्बनच्या बहुतेक सर्व संयुगांचेऑक्सिजनच्या उपस्थितीत ज्वलन होतेतेव्हा उष्णता व प्रकाश बाहेर फेकलेजातात आणि कार्बन डायऑक्साइड व पाणी ही सामाईक उत्पादितेतयार होतात. काही ज्वलन अभिक्रिया पुढीलप्रमाणेआहेत

• C + O 2 ® CO 2 + उष्णता व प्रकाश (कार्बन)
• (ii) CH 4 + 2O 2 ® CO 2 + 2H 2 O + उष्णता व प्रकाश (मिथेन)
• (iii) CH 3 -CH 2 -OH + 3O 2 ® 2CO 2 + 3H 2 O + उष्णता व प्रकाश (ईथेनॉल)

साहित्य ः बन्सेन बर्नर, कॉपर गॉज (दांडा जोडलेली तांब्याची जाळी), धातूची पट्टी इत्यादी.

रासायनिक पदार्थ ः ईथेनॉल, अॅसिटीक आम्ल, नॅफ्थॅलीन.

कृती ः स्वच्छ व कक्ष तापमानाच्या कॉपर गॉजवर वरील पैकी एक रासायनिक पदार्थ (3-4 थेंब किंवा चिमूटभर भुकटी) ठेवून कॉपर गॉज बन्सेन बर्नरच्या निळ्या ज्योतीमध्ये धरा व निरीक्षण करा. ज्वलनामुळेधूर/काजळी तयार होताना दिसते का? पदार्थाचेज्वलन होत असताना त्याच्या ज्योतीवर धातूची पट्टी धरा. त्या पट्टीवर थर जमतो का? कोणत्या रंगाचा? वरीलपैकी इतर रासायनिक पदार्थ वापरून हीच कृती पुन्हा करा.

 वरील कृतीमध्ये ईथेनॉल हेसंपृक्त कार्बनी संयुग आहे. तरनॅफ्थॅलीन हेअसंपृक्त संयुग आहे. सर्वसाधारणपणेसंपृक्त कार्बनी संयुगेजळताना स्वच्छ निळी ज्योत देतात तर असंपृक्त कार्बनी संयुगे पिवळ्या ज्योतीनेजळतात व काळा धूर सोडतात. या काळ्या धुरामुळेवरील कृतीमध्ये धातूच्या पट्टीवर काजळीचा थर जमला. रेणुसूत्रांची तुलना केल्यावर दिसतेकी असंपृक्त संयुगांमध्ये कार्बनचेप्रमाण संपृक्त संयुगांच्या मानानेजास्त असते. त्यामुळेअसंपृक्त संयुगांच्या ज्वलनाच्या दरम्यान न जळलेलेकार्बनचेकण सुद्धा तयार होतात. ज्योतीमध्ये असताना हे तापलेलेकार्बन कण पिवळा प्रकाश फेकतात व त्यामुळेज्योत पिवळी दिसते. मात्र ऑक्सिजनचा पुरवठा मर्यादित केला तर संपृक्त संयुगाच्या ज्वलनानेसुद्धा पिवळी ज्योत मिळते. ईथेनॉल (C2 H 5 OH) व नॅफ्थॅलीन (C10 H 8 ) मधील कार्बन अणूंचेप्रमाण तुलना करा.

2. ऑक्सीडीकरण (Oxidation) कार्बनी संयुगे हवेमध्ये पेटवली (प्रज्वलित केली) असता हवेतील ऑक्सिजन बरोबर सहज संयोग पावून जळूलागतात हे तुम्ही पाहिले. या ज्वलनक्रियेमध्ये कार्बनी संयुगाच्या रेणूमधील सर्व रासायनिक बंध तुटून CO 2 व H 2 Oही उत्पादितेतयार होतात म्हणजेच ज्वलनामध्ये कार्बनी संयुगाचे पूर्णपणेऑक्सिडीकरण होते. ऑक्सिजनचा स्रोत म्हणून काही रासायनिक पदार्थांचा सुद्धा वापर करता येतो. जे पदार्थ दुसऱ्या पदार्थांना ऑक्सिजन देऊ शकतात त्यांना ऑक्सिडीकारक किंवा ऑक्सिडक म्हणतात. पोटॅशिअम परमँगनेट, पोटॅशिअम डायक्रोमेट ही नेहमीच्या वापरातील काही ऑक्सिडीकारक संयुगेआहेत. ऑक्सिडकाचा परिणाम कार्बनी संयुगामधील विशिष्ट क्रियात्मक गटांवर होतो.

साहित्य : परीक्षानळी, बन्सेन बर्नर, मोजपात्र, ड्रॉपर , इत्यादी.

रासायनिक पदार्थ : ईथेनॉल, सोडिअम कार्बोनेटचे विरल द्रावण, पोटॅशिअम परमँगनेटचे विरल द्रावण.

कृती ः परीक्षा नळीत 2-3 मिली ईथेनॉल घेऊन त्यात 5 मिली. सोडिअम कार्बोनेट द्रावण मिळवून परीक्षानळी बर्नरवर धरून मिश्रण कोमट होऊ द्या. या कोमट मिश्रणात पोटॅशिअम परमँगनेटचे विरल द्रावण ड्रॉपरच्या सहाय्याने थेंब थेंब टाका व हलवत राहा. मिळवणेसुरू केल्यावर पोटॅशिअम परमँगनेटचा विशिष्ट असा गुलाबी रंग कायम राहतो का? मिळवण्याची क्रिया करत राहल्यावर थोड्या वेळानेगुलाबी रंग नाहीसा होण्याचे थांबून रंग तसाच कायम राहतो का?

वरील कृतीमध्ये पोटॅशिअम परमँगनेटमुळेआम्लारिधर्मी द्रावणात ईथेनॉलचेऑक्सीडीकरण होऊन त्याचेईथेनॉइक ॲसिडमध्ये रूपांतर होते. या अभिक्रियेत फक्त क्रियात्मक गटाजवळील काही रासायनिक बंधच भाग घेतात. खालील समीकरणावरून हेस्पष्ट होईल

ईथेनॉलमध्ये पोटॅशिअम परमँगनेट थेंबा-थेंबाने मिळवणेसुरू केल्यावर ऑक्सिडीकरणाच्या अभिक्रियेत वापरले गेल्याने पोटॅशिअम परमँगनेटचा गुलाबी रंग नाहीसा होतो. मिळवणीचा एका टप्प्यावर परीक्षानळीतील सर्व ईथेनॉलचे ऑक्सीडीकरण पूर्ण होते. त्यानंतर पोटॅशिअम परमँगनेटची मिळवणी चालूठेवल्यास त्याचा वापरन झाल्यामुळेतेअतिरिक्त होते. या अतिरिक्त पोटॅशिअम परमँगनेटचा गुलाबी रंग नाहीसा न होता नंतर कायम राहतो.

3. समावेशन अभिक्रिया (Addition Reaction)

साहित्य ः परीक्षा नळ्या, ड्रॉपर, इत्यादी

रासायनिक पदार्थ ः टिंक्चर आयोडीन (आयोडिनचे ईथेनॉलमधील द्रावण), ब्रोमीन वॉटर, पातळ केलेलेवनस्पती तूप, विविध वनस्पती तेले(शेंगदाणा, करडई, सूर्यफूल, ऑलीव्ह इत्यादी)

कृती ः एका परीक्षानळीमध्ये 2 मिली तेल घेऊन त्यात 4 थेंब टिंक्चर आयोडीन किंवा ब्रोमीन वॉटर टाका. परीक्षानळी हलवा. ब्रोमीन किंवा अायोडीनचा मूळ रंग नाहीसा झाला का तेठरवा. हीच कृती इतर तेलेव वनस्पती तूप वापरून पुन्हा करा. वरील कृतीमध्ये ब्रोमीनचा, आयोडिनचा रंग नाहीसा/कमी होणेया निरीक्षणावरून असा बोध होतो की ब्रोमीन, आयोडिन वापरलेगेलेआहे, म्हणजेच ब्रोमीनची, आयोडिनची संबंधित पदार्थाबरोबर अभिक्रिया झाली आहे. या अभिक्रियेचेनाव समावेशन अभिक्रिया आहे. जेव्हा एखादेकार्बनी संयुग दुसऱ्या संयुगाबरोबर संयोग पावून दोन्ही अभिकारकांमधील सर्व अणूअसलेलेएकच उत्पादित तयार होतेतेव्हा त्या अभिक्रियेला समावेशन अभिक्रिया म्हणतात. कार्बन-कार्बन बहुबंध हा क्रियात्मक गट असलेली असंपृक्त संयुगेसमावेशन अभिक्रिया देतात व तयार होणारेउत्पादित हेसंपृक्त संयुग असते. असंपृक्त संयुगांची आयोडिन किंवा ब्रोमीन बरोबरील समावेशन अभिक्रिया कक्ष तापमानाला व तात्काळ होते. शिवाय अभिक्रियेमुळे होणारा रंगबदल डोळ्यांना जाणवूशकतो. त्यामुळे ही अभिक्रिया कार्बनी संयुगामध्ये बहुबंध असल्याचेओळखण्यासाठी परीक्षा म्हणून वापरतात. वरील कृतीत तेल व आयोडिन यांच्यातील अभिक्रियेत आयोडीनचा रंग नाहीसा होतो, मात्र वनस्पती तुपाबरोबर रंगबदल दिसत नाही. यावरून तुम्ही काय अनुमान काढाल? कोणत्या पदार्थामध्ये बहुबंध आहे.

असंपृक्त संयुगाची समावेशन अभिक्रिया हायड्रोजनबरोबर सुद्धा होतेव हायड्रोजनच्या समावेशनानेसंपृक्त संयुग तयार होते. मात्र या अभिक्रियेसाठी प्लॅटिनम किंवा निकेलसारखा उत्प्रेरक वापरणेआवश्यक असते. आपण आधीच पाहिलेआहेकी, उत्प्रेरक म्हणजेअसा पदार्थ की ज्याच्यामुळेएखाद्या अभिक्रियेला कोणताही धक्का न लागता तिचा दर वाढतो. याअभिक्रियेच्या उपयोगानेवनस्पतिजन्य तेलांचे निकेलउत्प्रेरकाच्या उपस्थितीत हायड्रोजनीभवन करतात. आयोडीन वापरून केलेल्या वरील कृतीमध्ये तुम्ही पाहिलेकी आयोडीन परीक्षा तेलाच्या रेणूंमध्ये बहुबंध (विशेषतः दुहेरी बंध) असल्याचेदर्शविते. तर वनस्पती तूप संपृक्त असल्याचेदर्शविते. वनस्पती तेलाच्या रेणूंमध्ये लांब व असंपृक्त कार्बन शृंखला असतात. हायड्रोजनीभवनामुळेत्यांचेरूपांतर संपृक्त शृंखलामध्ये होतेव त्यामुळेवनस्पती तूप तयार होते.

4. प्रतियोजन अभिक्रिया (Substitution Reaction)

C-H व C-C हेएकेरी बंध खूप प्रबळ असल्यानेसंपृक्त हायड्रोकार्बन अभिक्रियाशील नसतात व त्यामुळेबहुतेक अभिकर्षितांच्या सान्निध्यात तेउदासीन असतात. मात्र सूर्यप्रकाशाच्या सान्निध्यात संपृक्त हायड्रोकार्बनची क्लोरीनबरोबर जलद अभिक्रिया होते. या अभिक्रियेत एकेक करून संपृक्त हायड्रोकार्बनमधील सर्व हायड्रोजन अणूंची जागा क्लोरिन अणू घेतात. जेव्हा अभिकारकामधील एका प्रकारच्या अणूची / अणुगटाची जागा दुसऱ्या प्रकारचा अणू/ अणुगट घेतो तेव्हा त्या अभिक्रियेला प्रतियोजन अभिक्रिया म्हणतात. मिथेनच्या क्लोरीनीभवन ह्या प्रतियोजन अभिक्रियेनेचार उत्पादिते मिळतात

महत्वाची कार्बनी संयुगेः ईथेनॉल व ईथेनॉइक ॲसिड

ईथेनॉल व ईथेनॉइक ॲसिड ही व्यापारी महत्त्व असणारी दोन कार्बनी संयुगेआहेत. त्यांची अधिक माहिती आता आपण घेऊ या. रंगहीन ईथेनॉल कक्ष तापमानाला द्रव असून त्याचा उत्कलनांक 780 C आहे. ईथेनॉलला सामान्यतः अल्कोहोल किंवा स्पिरीट म्हणतात, तसेच मराठीत मद्यार्कम्हणतात. ईथेनॉल पाण्यामध्ये सर्व प्रमाणात विद्राव्य असते. ईथेनॉलच्या जलीय द्रावणाची लिटमस कागदाने परीक्षा केली असता तेउदासीन आढळते. विरल ईथेनॉलची थोडी राशी प्राशन केल्यावरही नशा चढते. मद्यप्राशन नििषद्ध मानलेले असलेतरीही समाजात त्याचा प्रसार खूप झालेला दिसतो. मद्यप्राशन अनेक प्रकारेआरोग्यास घातक असते. त्याच्यामुळेचयापचय प्रक्रिया मध्यवर्ती चेतासंस्था यांच्यावर प्रतिकूल परिणाम होतात. शुद्ध ईथेनॉल (निव्वळ मद्यार्क/absolute alcohol) च्या अगदी थोड्या राशीचेही सेवन प्राणघातक ठरू शकते. ईथेनॉल हा एक चांगला द्रावक आहे. त्याचा उपयोग टिंक्चर आयोडिन (आयोडिनचे अल्कोहोलमधील द्रावण) खोकल्याचे मिश्रण अशी औषधेतसेच अनेक बलवर्धकांमध्ये करतात.

ईथेनॉलचेरासायनिक गुणधर

ईथेनॉलची ऑक्सिडीकरण अभिक्रिया तुम्ही याच प्रकरणातील मागील घटकात पाहिली आहे. ईथेनॉलच्या आणखी दोन अभिक्रिया पुढीलप्रमाणेआहेत. ईथेनॉलच्या अभिक्रियांमध्ये क्रियात्मक गट -OH ची भूमिका महत्त्वाची असते.

• सोडिअम बरोबर अभिक्रिया 2Na + 2CH 3 -CH 2 -OH 2CH 3 -CH 2 -ONa+H 2 सर्व अल्कोहोलांची सोडिअम धातूबरोबर अभिक्रिया होऊन हायड्रोजन वायूबाहेर पडतो व सोडिअमचेअल्कॉक्साइड क्षार तयार होतात. ईथेनॉलच्या सोडिअम धातूबरोबरील अभिक्रियेत हायड्रोजन वायूव सोडिअम ईथॉक्साइड ही उत्पादितेतयार होतात.

साहित्य ः मोठी परीक्षानळी, रबरी बुचात बसवलेली वायुवाहक नलिका, सुरी, मेणबत्ती.

रासायनिक पदार्थ ः सोडिअम धातू, ईथेनॉल, मॅग्नेशिअम धातूची फीत, इत्यादी. माहीत आहेका तुम्हांला?

 कृती ः मोठ्या परीक्षानळीत 10 मिली ईथेनॉल घ्या. सुरीच्या साहाय्यानेसोडिअम धातूचेधान्यकणाएवढे2-3 तुकडे करून घ्या. परीक्षानळीतील ईथेनॉलमध्ये सोडिअमचेतुकडे टाकून लगेच परीक्षानळीला वायुवाहक नलिका जोडा. वायुवाहक नलिकेच्या बाहेरील टोकाशी जळती मेणबत्ती नेऊन निरीक्षण करा.

1. वायुवाहक नलिकेमधून बाहेर पडणारा ज्वलनशील वायूकोणता?
2. सोडिअम तुकडेईथेनॉलच्या पृष्ठभागावर नाचताना का दिसतात?
3. वरील कृती सोडिअमऐवजी मॅग्नेशिअम धातूची फीत वापरून पुन्हा करा.
4. मॅग्नेशिअम फीतीच्या तुकड्यापासून वायूचेबुडबुडेसुटताना दिसतात का?
5. मॅग्नेशिअम धातूबरोबर ईथेनॉलची अभिक्रिया होतेका ?

तुम्ही मागील इयत्तेत पाहिले आहे की मॅग्नेशिअमसारख्या मध्यम अभिक्रियाशील धातूबरोबर तीव्र आम्लाची अभिक्रिया होऊन हायड्रोजन वायू मुक्त होतो. ईथेनॉल उदासीन असूनही त्याची सोडिअम धातूबरोबर अभिक्रिया होऊन हायड्रोजन मुक्त होतो. सोडिअम हा धातू उच्च अभिक्रियातील असल्याने ईथेनॉलमधील – OH या उदासीन अशा क्रियात्मक गटाबरोबर अभिक्रिया देतो.

• निर्जलीकरण अभिक्रिया : अतिरिक्त संहत सल्फ्यूरिक ॲसिडबरोबर 170 0 C तापमानाला ईथेनॉल तापवले असता त्याच्या एका रेणूमधून पाण्याचा एक रेणू बाहेर काढला जाऊन एथीन हे असंपृक्त संयुग तयार होते.

विज्ञान कुपी ः अल्कोहोल ः एक इंधन ऊस ही वनस्पती सौरऊर्जेचे रासायनिक ऊर्जेत रूपांतर अत्यंत कार्यक्षमतेने करते. ऊसाच्या रसापासून साखर बनवताना जी मळी तयार होते तिचे किण्वन केल्यावर अल्कोहोल (ईथेनॉल) मिळते. पुरेशा हवेमध्ये ज्वलन झाल्यावर ईथेनॉलपासून केवळ कार्बन डायॉक्साइड व पाणी ही उत्पादिते तयार होतात. अशा प्रकारे ईथेनॉल हे एक स्वच्छ इंधन आहे. त्यामुळे काही देशांमध्ये पेट्रोलची कार्यक्षमता वाढवण्यासाठी त्यामध्येहे एक समावेशी म्हणून मिसळतात. अशा इंधनाला गॅसोहोल म्हणतात.

ईथेनॉइक ॲसिड ः ईथेनॉइक ॲसिड हा रंगहीन द्रव असून त्याचा उत्कलनांक 118 0 C आहे. सामान्यपणे ईथेनॉइक ॲसिडला ॲसेटिक ॲसिड म्हणतात. तसेच त्याचे जलीय द्रावण आम्लधर्मी असून त्यात निळा लिटमस लाल होतो. लोणच्यामध्ये परिरक्षक म्हणून जे व्हिनेगार वापरतात ते ॲसेटिक ॲसिडचे पाण्यामध्ये बनवलेले 5-8% द्रावण असते. शुद्ध ईथेनॉइक ॲसिडचा द्रवणांक 17 0 C आहे. त्यामुळे थंड हवामानाच्या प्रदेशात हिवाळ्यामध्ये ईथेनॉइक ॲसिड कक्ष तापमानालाच गोठते व बर्फासारखे दिसते. म्हणून त्याला ग्लेशिअल ॲसेटिक ॲसिड असे नाव पडले.

साहित्य : ग्लेझ टाईल, काच कांडी, सामू-दर्शपट्टीका,निळा लिटमस कागद .

रासायनिक पदार्थ ः विरल ईथेनॉईक ॲसिड, विरल हायड्रोक्लोरिक ॲसिड. करून पाहूया. जरा डोके चालवा.

कृती ः ग्लेझ टाईलवर दोन निळ्या लिटमस पट्‌टिका ठेवा. एका पट्‌टिकेवर काचकांडीने विरल हायड्रोक्लोरिक आम्लाचा थेंब ठेवा. दुसऱ्या पट्‌टिकेवर दुसऱ्या काचकांडीने विरल ईथेनॉइक ॲसिडचा थेंब ठेवा. लिटमस पट्‌टिकेच्या रंगात काय बदल होतो त्याची नोंद करा. हीच कृती सामू-दर्शक पट्‌टिका वापरून पुन्हा करा, सर्वनिरीक्षणे पुढील तक्त्यात नोंदवा.

ईथेनॉइक ॲसिडचे रासायनिक गुणधर्म

ईथेनॉइक ॲसिडमध्ये कारबॉक्सिलिक ॲसिड हा क्रियात्मक गट आहे. ईथेनॉइक ॲसिडच्या रासायनिक अभिक्रिया मुख्यत्वेकरून या क्रियात्मक गटामुळे आहेत. i. आम्लारिबरोबर अभिक्रिया अ. तीव्र आम्लारीबरोबर अभिक्रिया ईथेनॉइक ॲसिडची सोडिअम हायड्रॉक्साइड या तीव्र आम्लारीबरोबर उदासिनीकरण अभिक्रिया होऊन क्षार व पाणी तयार होतात.

CH 3 -COOH + NaOH ® CH 3 -COO Na + H 2 O

येथे तयार होणाऱ्या क्षाराचे आय. यू. पी . ए. सी. नाव सोडिअम ईथेनॉएट असे आहे तर त्याचे सामान्य नाव सोडिअम ॲसिटेट असे आहे. तुम्ही मागील इयत्तेत पाहिले आहे की ॲसिटिक आम्ल हे एक सौम्य आम्ल आहे. सोडिअम ॲसिटेट हा क्षार उदासीन असेल का?

आ) कार्बोनेट व बाय कार्बोनेट बरोबर अभिक्रिया

साहित्य ः मोठी परीक्षानळी, लहान परीक्षानळी, वाकडी वायुवाहक नलिका, रबरी बूच, थिसल नरसाळे, स्टॅंड इत्यादी.

रासायनिक पदार्थ ः ॲसेटिक ॲसिड, सोडिअम कार्बोनेट चूर्ण, ताजी चुन्याची निवळी.

कृती ः आकृतीमध्ये दाखविल्याप्रमाणे साहित्याची जुळणी करा. मोठ्या परीक्षानळीत सोडिअम कार्बोनेट चूर्ण ठेवा. लहान परीक्षानळीत ताजी चुन्याची निवळी घ्या. थिसल नरसाळ्यातून 10 मिली ॲसेटिक आम्ल ओता. परीक्षानळ्यांमधील बदलांचे निरीक्षण करा.

1. मोठ्या परीक्षानळीत फसफसून येणारा वायू कोणता आहे?
2. लहान परीक्षानळीतील चुन्याच्या निवळीत बुडबुडे का दिसतात?
3. चुन्याच्या निवळीच्या रंगात काय बदल होतो? संबंधित अभिक्रिया लिहा.

मागील कृतीमध्ये ईथेनॉइक ॲसिडची सोडिअम कार्बोनेट या आम्लारिधर्मी क्षाराबरोबर अभिक्रिया होऊन सोडिअम ईथेनॉएट हा क्षार, पाणी व कार्बन डायऑक्साइड वायूतयार होतात.

2CH 3 COOH (aq) + Na2 CO3 (aq) ® CH 3 COONa (aq) + H2 O (l) + CO2 (g)

फसफसून जोराने बाहेर पडणारा हा CO2 वायू वायूवाहक नलिकेतून येऊन लहान परीक्षानळीतील चुन्याच्या निवळीबरोबर अभिक्रिया पावतो. निवळी दुधाळ होणे ही कार्बन डायऑक्साइड वायूची परीक्षा आहे

CH 3 COOH + NaHCO 3 ® CH 3 COONa+ H 2 O + CO 2

1. ईस्टरीभवन अभिक्रिया : कारबॉक्सिलिक ॲसिड व अल्कोहोल यांच्यातील अभिक्रियेने ईस्टर हा क्रियात्मक गट असलेले पदार्थतयार होतात.

साहित्य ः परीक्षानळी, चंचुपात्रे, बर्नर, इत्यादी.

रासायनिक पदार्थ ः ग्लेशिअल ईथेनॉइक ॲसिड, ईथेनॉल, संहत सल्फ्यूरिक ॲसिड, इत्यादी.

कृती ः परीक्षानळीत 1 मिली. ईथेनॉल व 1 मिली ग्लेशिअल ईथेनॉइक ॲसिड घ्या. त्यात काही थेंब संहत सल्फ्युरिक ॲसिड टाका. ही परीक्षानळी चंचुपात्रातील गरम पाण्यात (गरम जल मज्जनीमध्ये) पाच मिनिटे ठेवा. त्यानंतर दुसऱ्या चंचुपात्रात 20-30 मिली. पाणी घेऊन त्यात वरील अभिक्रिया मिश्रण ओता व वास घ्या. ॲसिड उत्प्रेरकाच्या उपस्थितीत ईथेनॉईक ॲसिड ईथेनॉलशी अभिक्रिया पावते व एथिल ईथेनॉएट हा ईस्टर तयार होतो.

ईस्टर हे गोड वासाचे पदार्थ असतात. बऱ्याचशा फळांना असलेला स्वाद हा त्यांच्यात असलेल्या विशिष्ट ईस्टरमुळे असतो. सुवासिक द्रव्ये व स्वाददायी पदार्थ बनवण्यासाठी ईस्टर वापरतात. सोडिअम हायड्रॉक्साइड या अल्काबरोबर अभिक्रिया केली असता ईस्टरपासून संबंधित अल्कोहोल व सोडिअम क्षाराच्या रूपात कारबॉक्सिलिक ॲसिड परत मिळतात. या अभिक्रियेला साबणीकरण अभिक्रिया म्हणतात. कारण मेदापासून साबण तयार करण्यासाठी ही अभिक्रिया वापरतात.

महारेणू व बहुवारिके (Macro molecules and Polymers)

महारेणू : या पाठाच्या सुरुवातीस आपण पाहिले की, ज्ञात कार्बनी संयुगांची संख्या सुमारे 10 दशलक्ष इतकी मोठी असून त्यांच्या रेणुवस्तुमानांची व्याप्ती 101 -1012 इतकी विशाल आहे. मोठे रेणुवस्तुमान असलेल्या रेणूंमधील घटक अणूंची संख्या खूप मोठी असते. लक्षावधी अणूंपासून बनलेल्या प्रचंड कार्बनी रेणूंना महारेणू असे म्हणतात. हे बहुवारिक ह्या प्रकारात मोडतात.

नैसर्गिक महारेणू : पॉलीसॅकराइड, प्रोटीन व न्युक्लीक अॅसिड हे नैसर्गिक महारेणू म्हणजे जीवसृष्टीचे आधारस्तंभच आहेत. स्टार्च व सेल्युलोज ह्या पॉलीसॅकराइड संयुगांपासून आपल्याला अन्न, वस्त्र व निवारा मिळतात प्रथिनांपासून प्राण्यांच्या शरीराचा मोठा भाग बनतो तसेच त्यांचे चलनवलन विविध शारिरीक प्रक्रिया प्रथिनांमुळे होते. न्यूक्लीक आम्लांमुळे रेणुपातळीवर आनुवंशिकतेचे नियंत्रण होते. रबर हा आणखी एक प्रकारचा नैसर्गिक महारेणू आहे.

मानवनिर्मित महारेणू : प्रथमत: रबर व रेशीम यांना पर्याय शोधण्याच्याहेतूने प्रयोगशाळेत व कारखान्यात महारेणूंची निर्मिती झाली आजमितीस जीवनाच्या सर्वक्षेत्रांमध्ये मानवनिर्मित महारेणू उपयोगात आहेत. कापूस, लोकर, रेशीम ह्या नैसर्गिक धाग्यांप्रमाणेच लांबीच्या दिशेने मजबूती असणारे मानवनिर्मित धागे , रबराचा स्थितीस्थापकता हा गुणधर्म असणारे इलॅस्टोमर, ज्यांपासून पत्रे ,नळ्या,असंख्य प्रकारच्या वस्तू तसेच पृष्ठभागांवर द्यायचे लेप बनवतात ते प्लॅस्टिक ही सर्व मानवनिर्मित महारेणूंची उदाहरणे आहेत. नैसर्गिक व मानवनिर्मित महारेणूंची संरचना अनेक लहान घटक एकमेकांना नियमित पध्द्तीने जोडून तयार होते. त्यामुळे महारेणु हे बहुवारिक असतात.

 बहुवारिके : लहान घटकाच्या नियमित पुनरावृत्तीने तयार होत असलेल्या महारेणूला बहुवारिक म्हणतात. ज्या लहान घटकाच्या नियमित पुनरावृत्तीने बहुवरिक बनतो, त्या लहान घटकाला एकवारिक (Monomer) असे म्हणतात. ज्या अभिक्रियेने एकवारीक रेणूंपासून बहुवारिक तयार होतो त्या अभिक्रियेला बहुवारिकन (Polymerization) असे म्हणतात. अल्कीन ह्या प्रकारच्या एकवारिकांना जोडून बहुवारिक बनवणे ही बहुवारिकनाची एक महत्त्वाची पध्द्त आहे. उदाहरणार्थ, पॉलिएथिलीनचे संश्लेषण पुढीलप्रमाणे होते.(पहा 9.26) सोबतच मोठ्या प्रमाणात वापरली जाणारी बहुवारिके तक्त्यात दिली आहेत. (पहा 9.27)

वरील उदाहरणांमधील बहुवारिके ही एकाच एकवारिकाच्या पुनरावृत्तीने बनलेली आहेत. त्यांना समबहुवारिके (Homopolymers) म्हणतात. दुसरा प्रकार हा दोन किंवा अधिक एकवारिकांपासून बनलेल्या बहुवारिकांचा असतो. त्यांना सहबहुवारिके (Copolymers) असे म्हणतात. उदाहरणार्थ, पेट (PET) म्हणजे पॉलिएथिलीन टरथॅलेट . बहुवारिकांच्या संरचना वरील उदाहरणांप्रमाणे रेषीय असतात किंवा शाखीय व जालियसुध्दा असतात. एकवारिकांचे स्वरूप व संरचनेचा प्रकार यानुसार बहुवारिकांना विविध प्रकारचे गुणधर्मप्राप्त होतात.

नैसर्गिक बहुवारिकांच्या संघटनाबद्दल व संरचनेबद्दल आकलन हे त्यांचे विघटन घडवून आणल्यावर झाले. प्रमुख नैसर्गिक बहुवारिकांचे संघटन पुढील तक्त्यात दिले आहे. (पहा तक्ता क्र.9.28 )