एल्काइन क्या हैं?

एल्काइन हाइड्रोकार्बनों का एक वर्ग है जिसमें कम से कम एक कार्बन-कार्बन त्रि-बंध होता है। वे असंतृप्त हाइड्रोकार्बन हैं, जिसका अर्थ है कि उनके कार्बन सामग्री के लिए संभव अधिकतम संख्या की तुलना में उनमें हाइड्रोजन परमाणु कम होते हैं। एल्काइन आमतौर पर रैखिक अणु होते हैं, लेकिन वे शाखित या चक्रीय भी हो सकते हैं।

एल्काइन के गुण

एल्काइन आम तौर पर कमरे के तापमान पर रंगहीन गैसें या द्रव होते हैं। वे पानी से कम घने होते हैं और पानी में अघुलनशील होते हैं। एल्काइन अत्यधिक अभिक्रियाशील होते हैं और आसानी से विभिन्न प्रकार की रासायनिक अभिक्रियाओं से गुजर सकते हैं, जिनमें योग, प्रतिस्थापन और बहुलकीकरण शामिल हैं।

एल्काइन की सुरक्षा

एल्काइन ज्वलनशील होते हैं और साँस लेने पर विषाक्त हो सकते हैं। एल्काइन के साथ काम करते समय सावधानियाँ बरतना महत्वपूर्ण है, जिनमें शामिल हैं:

• अच्छी तरह हवादार क्षेत्र में काम करना: धुएँ को साँस लेने से बचने के लिए एल्काइन का उपयोग अच्छी तरह हवादार क्षेत्र में किया जाना चाहिए।
• सुरक्षात्मक कपड़े पहनना: एल्काइन के साथ काम करते समय दस्ताने और चश्मे सहित सुरक्षात्मक कपड़े पहने जाने चाहिए।
• त्वचा और आँखों के संपर्क से बचना: एल्काइन त्वचा और आँखों में जलन पैदा कर सकते हैं। एल्काइन के साथ काम करते समय त्वचा और आँखों के संपर्क से बचें।

एल्काइन विभिन्न अनुप्रयोगों वाले हाइड्रोकार्बनों का एक बहुमुखी वर्ग है। वे अत्यधिक अभिक्रियाशील हैं और आसानी से विभिन्न प्रकार की रासायनिक अभिक्रियाओं से गुजर सकते हैं। उनकी ज्वलनशीलता और विषाक्तता के कारण एल्काइन के साथ काम करते समय सावधानियाँ बरतना महत्वपूर्ण है।

एथाइन की इलेक्ट्रॉनिक संरचना

एथाइन, जिसे एसिटिलीन के नाम से भी जाना जाता है, एक सरल हाइड्रोकार्बन है जिसका रासायनिक सूत्र C₂H₂ है। यह एक कार्बन-कार्बन त्रि-बंध वाला रैखिक अणु है। एथाइन की इलेक्ट्रॉनिक संरचना अपेक्षाकृत सरल है, लेकिन यह रासायनिक आबंधन के कुछ बुनियादी सिद्धांतों का एक अच्छा उदाहरण प्रदान करती है।

आणविक कक्षक

एथाइन के आणविक कक्षकों का निर्माण परमाणु कक्षकों के रैखिक संयोजन (LCAO) विधि का उपयोग करके किया जा सकता है। दोनों कार्बन परमाणु प्रत्येक एक 2s कक्षक और एक 2p_z कक्षक योगदान करते हैं। 2s कक्षक एक आबंधी σ_g आणविक कक्षक बनाते हैं, जबकि 2p_z कक्षक दो अपभ्रष्ट π_u आणविक कक्षक बनाते हैं। शेष दो 2p कक्षक (2p_x और 2p_y) आबंधन में भाग नहीं लेते हैं।

एथाइन का आणविक कक्षक आरेख नीचे दिखाया गया है:

σ_g* (1s_u) π_u* (2p_x, 2p_y) π_u (2p_x, 2p_y) σ_g (2s)

σ_g आणविक कक्षक ऊर्जा में सबसे निम्न होता है, उसके बाद π_u आणविक कक्षक आते हैं। σ_g* आणविक कक्षक ऊर्जा में सबसे उच्च होता है।

आबंधन

एथाइन में कार्बन-कार्बन त्रि-बंध दो sp संकरित कक्षकों के अतिव्यापन द्वारा बनता है। sp कक्षक एक 2s कक्षक और एक 2p_z कक्षक के मिश्रण द्वारा बनते हैं। sp कक्षक अंतरानाभिकीय अक्ष के साथ निर्देशित होते हैं, और वे एक मजबूत σ बंध बनाने के लिए अतिव्यापित होते हैं।

एथाइन में दो π बंध दो 2p_x और 2p_y कक्षकों के अतिव्यापन द्वारा बनते हैं। 2p_x और 2p_y कक्षक अंतरानाभिकीय अक्ष के लंबवत होते हैं, और वे दो अपभ्रष्ट π बंध बनाने के लिए अतिव्यापित होते हैं।

एथाइन में त्रि-बंध एकल बंध या द्वि-बंध की तुलना में बहुत अधिक मजबूत होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि त्रि-बंध में तीन परमाणु कक्षकों का अतिव्यापन शामिल होता है, जबकि एकल बंध में केवल एक परमाणु कक्षक का अतिव्यापन शामिल होता है और द्वि-बंध में दो परमाणु कक्षकों का अतिव्यापन शामिल होता है।

अनुप्रयोग

एथाइन का उपयोग विभिन्न औद्योगिक अनुप्रयोगों में किया जाता है। इसका उपयोग ईंधन, अन्य रसायनों के उत्पादन के लिए एक प्रारंभिक सामग्री और एक वेल्डिंग गैस के रूप में किया जाता है। एथाइन का उपयोग प्लास्टिक, सिंथेटिक रबर और फार्मास्यूटिकल्स के उत्पादन में भी किया जाता है।

एल्कीनों की नामपद्धति

एल्कीन हाइड्रोकार्बन होते हैं जिनमें कम से कम एक कार्बन-कार्बन द्वि-बंध होता है। एल्कीनों के लिए IUPAC नामकरण प्रणाली निम्नलिखित नियमों पर आधारित है:

1. एक एल्कीन का मूल नाम सबसे लंबी कार्बन श्रृंखला से लिया जाता है जिसमें द्वि-बंध होता है।
2. यह इंगित करने के लिए कि यौगिक एक एल्कीन है, मूल नाम में प्रत्यय “-ईन” जोड़ा जाता है।
3. द्वि-बंध का स्थान प्रत्यय से पहले रखी गई संख्या द्वारा दर्शाया जाता है। संख्या उस कार्बन परमाणु से मेल खाती है जिस पर द्वि-बंध शुरू होता है।
4. यदि यौगिक में कई द्वि-बंध हैं, तो संख्याओं को अल्पविराम से अलग किया जाता है।
5. यदि द्वि-बंध एक वलय का हिस्सा है, तो वलय को साइक्लोएल्कीन के रूप में नामित किया जाता है।

एल्कीन नामकरण के उदाहरण

• एथीन सबसे सरल एल्कीन है। इसमें दो कार्बन परमाणु और एक द्वि-बंध होता है।
• प्रोपीन में तीन कार्बन परमाणु और एक द्वि-बंध होता है।
• 1-ब्यूटीन में चार कार्बन परमाणु और एक द्वि-बंध होता है जो कार्बन परमाणु 1 पर शुरू होता है।
• 2-ब्यूटीन में चार कार्बन परमाणु और एक द्वि-बंध होता है जो कार्बन परमाणु 2 पर शुरू होता है।
• साइक्लोपेंटीन एक पाँच-सदस्यीय वलय एल्कीन है।

प्रतिस्थापित एल्कीन

एल्कीन में प्रतिस्थापक भी हो सकते हैं, जो कार्बन श्रृंखला से जुड़े परमाणु या परमाणुओं के समूह होते हैं। प्रतिस्थापकों का नामकरण निम्नलिखित नियमों के अनुसार किया जाता है:

1. प्रतिस्थापक को एल्कीन के मूल नाम के लिए एक उपसर्ग के रूप में नामित किया जाता है।
2. उपसर्ग को मूल नाम से एक हाइफन द्वारा अलग किया जाता है।
3. यदि कई प्रतिस्थापक हैं, तो उन्हें वर्णानुक्रम में सूचीबद्ध किया जाता है।

प्रतिस्थापित एल्कीन नामकरण के उदाहरण

• मेथिलप्रोपीन एक मेथिल प्रतिस्थापक वाला प्रोपीन है।
• 2-मेथिल-1-ब्यूटीन कार्बन परमाणु 2 पर एक मेथिल प्रतिस्थापक वाला 1-ब्यूटीन है।
• 3-एथिल-2-पेंटीन कार्बन परमाणु 3 पर एक एथिल प्रतिस्थापक वाला 2-पेंटीन है।

एल्कीनों के लिए IUPAC नामकरण प्रणाली इन यौगिकों के नामकरण का एक व्यवस्थित तरीका है। ऊपर बताए गए नियमों का पालन करके, आप किसी भी एल्कीन का सही नाम दे सकते हैं।

एल्काइन तैयार करने की विधियाँ

एल्काइन असंतृप्त हाइड्रोकार्बन हैं जिनमें कम से कम एक कार्बन-कार्बन त्रि-बंध होता है। इन्हें आम तौर पर निम्नलिखित विधियों द्वारा तैयार किया जाता है:

1. वाइसिनल डाइहैलाइड का डीहाइड्रोहैलोजनीकरण

यह एल्काइन तैयार करने की सबसे आम विधि है। इसमें एक वाइसिनल डाइहैलाइड में आसन्न कार्बन परमाणुओं से दो हाइड्रोजन परमाणुओं को हटाना शामिल है, जिसके परिणामस्वरूप एक त्रि-बंध बनता है। यह अभिक्रिया आमतौर पर एक मजबूत क्षार, जैसे पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड या सोडियम हाइड्रॉक्साइड, का उपयोग करके एक अल्कोहलिक विलायक में की जाती है।

उदाहरण के लिए, 1,2-डाइब्रोमोएथेन का पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड के साथ इथेनॉल में डीहाइड्रोहैलोजनीकरण एसिटिलीन देता है:

$\ce{ CH2Br-CH2Br + 2 KOH → HC≡CH + 2 KBr + H2O }$

2. एल्काइनॉल का निर्जलीकरण

एल्काइनॉल ऐल्कोहॉल होते हैं जिनमें एक त्रि-बंध होता है। इन्हें विभिन्न अभिकर्मकों, जैसे सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल, फॉस्फोरस पेंटॉक्साइड, या थायोनिल क्लोराइड का उपयोग करके एल्काइन बनाने के लिए निर्जलित किया जा सकता है। अभिक्रिया आमतौर पर अभिकर्मक की उपस्थिति में एल्काइनॉल को गर्म करके की जाती है।

उदाहरण के लिए, 2-ब्यूटाइन-1-ऑल का सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ निर्जलीकरण 2-ब्यूटाइन देता है:

$\ce{ CH3-C≡C-CH2OH → CH3-C≡C-H + H2O }$

3. एल्काइन में हाइड्रोजन हैलाइड का योग

एल्काइन हाइड्रोजन हैलाइड के साथ अभिक्रिया करके ऐल्किल हैलाइड बना सकते हैं। अभिक्रिया आमतौर पर हाइड्रोजन हैलाइड गैस को एक निष्क्रिय विलायक, जैसे डाइएथिल ईथर या पेट्रोलियम ईथर, में एल्काइन के विलयन में बुदबुदाकर की जाती है।

उदाहरण के लिए, एसिटिलीन में हाइड्रोजन ब्रोमाइड का योग ब्रोमोएथेन देता है:

$\ce{ HC≡CH + HBr → CH3-CH2Br }$

4. एल्काइन का हाइड्रोबोरेशन-ऑक्सीकरण

इस विधि में एक एल्काइन में बोरेन (BH3) का योग, और उसके बाद परिणामी ऑर्गेनोबोरेन का हाइड्रोजन पेरोक्साइड (H2O2) और सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH) के साथ ऑक्सीकरण शामिल है। अभिक्रिया एल्काइन के प्रतिस्थापन पैटर्न के आधार पर एक एल्डिहाइड या कीटोन देती है।

उदाहरण के लिए, 1-ब्यूटाइन का हाइड्रोबोरेशन-ऑक्सीकरण ब्यूटेनल देता है:

$\ce{ CH3-CH2-C≡CH + BH3 → CH3-CH2-CH2-CH2-B(OH)2\ CH3-CH2-CH2-CH2-B(OH)2 + H2O2 + NaOH → CH3-CH2-CH2-CHO + NaBO2 + H2O }$

5. ग्लासर युग्मन

ग्लासर युग्मन एक डाइप्रतिस्थापित एल्काइन बनाने के लिए दो टर्मिनल एल्काइन के बीच की अभिक्रिया है। यह अभिक्रिया आमतौर पर एक कॉपर(I) उत्प्रेरक, जैसे कॉपर(I) आयोडाइड (CuI), की उपस्थिति में की जाती है।

उदाहरण के लिए, एसिटिलीन के दो अणुओं का ग्लासर युग्मन डाइएसिटिलीन देता है:

$\ce{ 2 HC≡CH + 2 CuI → HC≡C-C≡CH + 2 CuI }$

6. सोनोगाशिरा युग्मन

सोनोगाशिरा युग्मन एक प्रतिस्थापित एल्काइन बनाने के लिए एक टर्मिनल एल्काइन और एक ऐरिल या विनाइल हैलाइड के बीच की अभिक्रिया है। यह अभिक्रिया आमतौर पर एक पैलेडियम(0) उत्प्रेरक, जैसे टेट्राकिस(ट्राइफेनिलफॉस्फीन)पैलेडियम(0) $\ce{(Pd(PPh3)4)}$, की उपस्थिति में की जाती है।

उदाहरण के लिए, एसिटिलीन और आयोडोबेंजीन का सोनोगाशिरा युग्मन फेनिलएसिटिलीन देता है:

$\ce{ HC≡CH + C6H5I + Pd(PPh3)4 → C6H5-C≡CH + 2 PPh3 + HI }$

7. हेक अभिक्रिया

हेक अभिक्रिया एक प्रतिस्थापित एल्कीन या एल्काइन बनाने के लिए एक ऐरिल या विनाइल हैलाइड और एक एल्कीन या एल्काइन के बीच की अभिक्रिया है। यह अभिक्रिया आमतौर पर एक पैलेडियम(0) उत्प्रेरक, जैसे टेट्राकिस(ट्राइफेनिलफॉस्फीन)पैलेडियम(0) $\ce{(Pd(PPh3)4)}$, की उपस्थिति में की जाती है।

उदाहरण के लिए, आयोडोबेंजीन और एसिटिलीन की हेक अभिक्रिया स्टाइरीन देता है:

$\ce{ C6H5I + HC≡CH + Pd(PPh3)4 → C6H5-CH=CH2 + 2 PPh3 + HI }$

एल्काइन के भौतिक गुण

एल्काइन के भौतिक गुण उनकी आणविक संरचना और अणु में कार्बन परमाणुओं की संख्या पर निर्भर करते हैं। एल्काइन के कुछ प्रमुख भौतिक गुणों में शामिल हैं:

1. क्वथनांक: समान आणविक भार वाले ऐल्केन और एल्कीन की तुलना में एल्काइन का क्वथनांक कम होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि कार्बन-कार्बन त्रि-बंध की रैखिक आकृति के कारण एल्काइन में अंतराआणविक बल कमजोर होते हैं।

2. गलनांक: समान आणविक भार वाले ऐल्केन और एल्कीन की तुलना में एल्काइन का गलनांक कम होता है। यह भी एल्काइन में कमजोर अंतराआणविक बलों के कारण होता है।

3. घनत्व: समान आणविक भार वाले ऐल्केन और एल्कीन की तुलना में एल्काइन का घनत्व कम होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एल्काइन का आणविक भार कम होता है और अंतराआणविक बल कमजोर होते हैं।

4. विलेयता: समान आणविक भार वाले ऐल्केन और एल्कीन की तुलना में एल्काइन पानी में कम घुलनशील होते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि एल्काइन अध्रुवीय अणु होते हैं, जबकि पानी एक ध्रुवीय अणु है।

5. ज्वलनशीलता: एल्काइन अत्यधिक ज्वलनशील होते हैं और कालिखदार लौ के साथ जलते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि एल्काइन में कार्बन-से-हाइड्रोजन अनुपात अधिक होता है और ऊर्जा सामग्री अधिक होती है।

एल्काइन के भौतिक गुण उनकी आणविक संरचना और अणु में कार्बन परमाणुओं की संख्या से प्रभावित होते हैं। समान आणविक भार वाले ऐल्केन और एल्कीन की तुलना में एल्काइन का क्वथनांक, गलनांक और घनत्व कम होता है। वे पानी में भी कम घुलनशील और अत्यधिक ज्वलनशील होते हैं। ये गुण एल्काइन को विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोगी बनाते हैं, जिनमें ईंधन, विलायक और अन्य कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण के लिए प्रारंभिक सामग्री के रूप में शामिल हैं।

एल्काइन की अभिक्रियाएँ

एल्काइन असंतृप्त हाइड्रोकार्बन हैं जिनमें एक कार्बन-कार्बन त्रि-बंध होता है। वे अत्यधिक अभिक्रियाशील होते हैं और विभिन्न प्रकार की अभिक्रियाओं से गुजर सकते हैं, जिनमें शामिल हैं:

1. योग अभिक्रियाएँ

योग अभिक्रियाएँ एल्काइन की सबसे आम अभिक्रियाएँ हैं। इन अभिक्रियाओं में, दो या दो से अधिक अणु त्रि-बंध में जुड़ जाते हैं, जिससे एक नया यौगिक बनता है। योग अभिक्रियाओं के कुछ उदाहरणों में शामिल हैं:

• हाइड्रोजनीकरण: एल्काइन का हाइड्रोजनीकरण करके ऐल्केन बनाया जा सकता है। यह अभिक्रिया आमतौर पर पैलेडियम या प्लैटिनम जैसे उत्प्रेरक का उपयोग करके की जाती है।

• हाइड्रोहैलोजनीकरण: एल्काइन हाइड्रोजन हैलाइड $\ce{(HX)}$ के साथ अभिक्रिया करके ऐल्किल हैलाइड बना सकते हैं। यह अभिक्रिया आमतौर पर एक लुईस अम्ल उत्प्रेरक जैसे ऐलुमिनियम क्लोराइड $\ce{(AlCl3)}$ की उपस्थिति में की जाती है।

• जलयोजन: एल्काइन पानी के साथ अभिक्रिया करके इनॉल बना सकते हैं। यह अभिक्रिया आमतौर पर एक मजबूत अम्ल उत्प्रेरक जैसे सल्फ्यूरिक अम्ल $\ce{(H2SO4)}$ की उपस्थिति में की जाती है।

• हाइड्रोबोरेशन-ऑक्सीकरण: एल्काइन डाइबोरेन $\ce{(B2H6)}$ के साथ अभिक्रिया करके ऑर्गेनोबोरेन बना सकते हैं। इन ऑर्गेनोबोरेन को फिर ऑक्सीकृत करके ऐल्कोहॉल बनाया जा सकता है। यह अभिक्रिया आमतौर पर रोडियम या इरिडियम जैसे उत्प्रेरक की उपस्थिति में की जाती है।

2. इलेक्ट्रॉनस्नेही योग अभिक्रियाएँ

इलेक्ट्रॉनस्नेही योग अभिक्रियाएँ एक प्रकार की योग अभिक्रिया है जिसमें एक इलेक्ट्रॉनस्नेही (एक प्रजाति जो इलेक्ट्रॉनों की ओर आकर्षित होती है) त्रि-बंध में जुड़ जाती है। इलेक्ट्रॉनस्नेही योग अभिक्रियाओं के कुछ उदाहरणों में शामिल हैं:

• हैलोजन का योग: एल्काइन हैलोजन $\ce{(X2)}$ के साथ अभिक्रिया करके वाइसिनल डाइहैलाइड बना सकते हैं। यह अभिक्रिया आमतौर पर एक लुईस अम्ल उत्प्रेरक जैसे ऐलुमिनियम क्लोराइड $\ce{(AlCl3)}$ की उपस्थिति में की जाती है।

• हाइड्रोजन साइनाइड का योग: एल्काइन हाइड्रोजन साइनाइड $\ce{(HCN)}$ के साथ अभिक्रिया करके साइनोहाइड्रिन बना सकते हैं। यह अभिक्रिया आमतौर पर एक क्षार उत्प्रेरक जैसे पिरिडीन की उपस्थिति में की जाती है।

• एल्डिहाइड और कीटोन का योग: एल्काइन एल्डिहाइड और कीटोन के साथ अभिक्रिया करके एल्काइनॉल बना सकते हैं। यह अभिक्रिया आमतौर पर एक क्षार उत्प्रेरक जैसे सोडियम हाइड्रॉक्साइड $\ce{(NaOH)}$ की उपस्थिति में की जाती है।

3. चक्रयोग अभिक्रियाएँ

चक्रयोग अभिक्रियाएँ एक प्रकार की अभिक्रिया है जिसमें दो या दो से अधिक अणु एक चक्रीय यौगिक बनाने के लिए एक दूसरे में जुड़ जाते हैं। चक्रयोग अभिक्रियाओं के कुछ उदाहरणों में शामिल हैं:

• डील्स-एल्डर अभिक्रिया: एल्काइन संयुग्मित डाइईन के साथ अभिक्रिया करके साइक्लोहेक्सीन बना सकते हैं। यह अभिक्रिया आमतौर पर एक लुईस अम्ल उत्प्रेरक जैसे ऐलुमिनियम क्लोराइड $\ce{(AlCl3)}$ की उपस्थिति में की जाती है।

• [2+2] चक्रयोग: एल्काइन अन्य एल्काइन के साथ अभिक्रिया करके साइक्लोब्यूटीन बना सकते हैं। यह अभिक्रिया आमतौर पर एक संक्रमण धातु उत्प्रेरक जैसे रोडियम या इरिडियम की उपस्थिति में की जाती है।

4. बहुलकीकरण अभिक्रियाएँ

बहुलकीकरण अभिक्रियाएँ वे अभिक्रियाएँ हैं जिनमें एक मोनोमर (एक छोटा अणु) के कई अणु मिलकर एक बहुलक (एक बड़ा अणु) बनाते हैं। एल्काइन विभिन्न प्रकार की बहुलकीकरण अभिक्रियाओं से गुजर सकते हैं, जिनमें शामिल हैं:

• मुक्त मूलक बहुलकीकरण: एल्काइन को मुक्त मूलक प्रारंभक का उपयोग करके पॉलीएसिटिलीन बनाने के लिए बहुलकीकृत किया जा सकता है। यह अभिक्रिया आमतौर पर बेंज़ॉइल पेरोक्साइड जैसे पेरोक्साइड उत्प्रेरक की उपस्थिति में की जाती है।

• ज़ीगलर-नाटा बहुलकीकरण: एल्काइन को ज़ीगलर-नाटा उत्प्रेरक का उपयोग करके पॉलीएथिलीन बनाने के लिए बहुलकीकृत किया जा सकता है। यह अभिक्रिया आमतौर पर एक टाइटेनियम या वैनेडियम उत्प्रेरक की उपस्थिति में की जाती है।

एल्काइन अत्यधिक अभिक्रियाशील यौगिक हैं जो विभिन्न प्रकार की अभिक्रियाओं से गुजर सकते हैं। इन अभिक्रियाओं में योग अभिक्रियाएँ, इलेक्ट्रॉनस्नेही योग अभिक्रियाएँ, चक्रयोग अभिक्रियाएँ और बहुलकीकरण अभिक्रियाएँ शामिल हैं। एल्काइन की अभिक्रियाशीलता त्रि-बंध की उपस्थिति के कारण होती है, जो एक अत्यधिक अभिक्रियाशील क्रियात्मक समूह है।

एल्काइन के उपयोग

एल्काइन हाइड्रोकार्बनों का एक वर्ग है जिस