संतृप्त हाइड्रोकार्बन (पैराफिन) संतृप्त स्निग्ध हाइड्रोकार्बन होते हैं, जहां कार्बन परमाणुओं के बीच एक सरल (एकल) बंधन होता है।
अन्य सभी संयोजकता हाइड्रोजन परमाणुओं से पूर्णतः संतृप्त हैं।
होमोलॉजिकल सीरीज
परम संतृप्त हाइड्रोकार्बन का सामान्य सूत्र SpH2p+2 होता है। सामान्य परिस्थितियों में, इस वर्ग के प्रतिनिधि कमजोर प्रतिक्रिया दिखाते हैं, इसलिए उन्हें "पैराफिन" कहा जाता है। संतृप्त हाइड्रोकार्बन मीथेन से शुरू होते हैं, जिसका आणविक सूत्र CH4 होता है।
मीथेन के उदाहरण पर संरचना की विशेषताएं
यह कार्बनिक पदार्थ गंधहीन और रंगहीन होता है, गैस हवा से लगभग दोगुनी हल्की होती है। प्रकृति में, यह जानवरों और पौधों के जीवों के अपघटन के दौरान बनता है, लेकिन केवल हवा की पहुंच के अभाव में। यह कोयले की खानों में, दलदली जलाशयों में पाया जाता है। कम मात्रा में, मीथेन प्राकृतिक गैस का हिस्सा है, जिसका उपयोग वर्तमान में दैनिक जीवन में उत्पादन में ईंधन के रूप में किया जाता है।
अल्केन्स के वर्ग से संबंधित इस संतृप्त हाइड्रोकार्बन में एक सहसंयोजक ध्रुवीय बंधन होता है। चतुष्फलकीय संरचना को sp3. द्वारा समझाया गया हैकार्बन परमाणु का संकरण, बंध कोण 109°28' होता है।
पैराफिन का नामकरण
संतृप्त हाइड्रोकार्बन को व्यवस्थित नामकरण के अनुसार नाम दिया जा सकता है। एक निश्चित प्रक्रिया है जो आपको संतृप्त हाइड्रोकार्बन के अणु में मौजूद सभी शाखाओं को ध्यान में रखने की अनुमति देती है। सबसे पहले आपको सबसे लंबी कार्बन श्रृंखला की पहचान करने की आवश्यकता है, फिर कार्बन परमाणुओं की संख्या। ऐसा करने के लिए, अणु के उस हिस्से का चयन करें जिसमें अधिकतम शाखाएं होती हैं (अधिक से अधिक संख्या में कट्टरपंथी)। यदि एल्केन में कई समान मूलक हैं, तो उनके नाम के साथ निर्दिष्ट उपसर्गों को इंगित किया जाता है: di-, त्रि-, टेट्रा। संख्याओं का उपयोग हाइड्रोकार्बन अणु में सक्रिय कणों की स्थिति को स्पष्ट करने के लिए किया जाता है। पैराफिन के नाम पर अंतिम चरण कार्बन श्रृंखला का ही संकेत है, जिसमें प्रत्यय -an शामिल है।
संतृप्त हाइड्रोकार्बन अपने एकत्रीकरण की स्थिति में भिन्न होते हैं। इस कैश रजिस्टर के पहले चार प्रतिनिधि गैसीय यौगिक (मीथेन से ब्यूटेन तक) हैं। जैसे-जैसे सापेक्ष आणविक भार बढ़ता है, तरल में संक्रमण होता है, और फिर एकत्रीकरण की ठोस अवस्था में।
संतृप्त और असंतृप्त हाइड्रोकार्बन पानी में नहीं घुलते हैं, लेकिन कार्बनिक विलायक अणुओं में घुल सकते हैं।
समरूपता की विशेषताएं
संतृप्त हाइड्रोकार्बन में किस प्रकार के समावयवता होते हैं? ब्यूटेन से शुरू होने वाले इस वर्ग के प्रतिनिधियों की संरचना के उदाहरण इंगित करते हैंकार्बन कंकाल के समावयवता की उपस्थिति।
सहसंयोजक ध्रुवीय बंधों द्वारा निर्मित कार्बन श्रृंखला का आकार टेढ़ा होता है। यही कारण है कि अंतरिक्ष में मुख्य श्रृंखला में परिवर्तन होता है, अर्थात् संरचनात्मक आइसोमर्स का अस्तित्व। उदाहरण के लिए, जब एक ब्यूटेन अणु में परमाणुओं की व्यवस्था को बदलते हैं, तो इसका आइसोमर बनता है - 2मिथाइलप्रोपेन।
रासायनिक गुण
आइए संतृप्त हाइड्रोकार्बन के मूल रासायनिक गुणों पर विचार करें। हाइड्रोकार्बन के इस वर्ग के प्रतिनिधियों के लिए, अतिरिक्त प्रतिक्रियाएं विशेषता नहीं हैं, क्योंकि अणु में सभी बंधन एकल (संतृप्त) होते हैं। अल्केन्स एक हैलोजन (हैलोजन), एक नाइट्रो समूह (नाइट्रेशन) द्वारा हाइड्रोजन परमाणु के प्रतिस्थापन से जुड़ी बातचीत में प्रवेश करते हैं। यदि संतृप्त हाइड्रोकार्बन के सूत्रों में SpH2n + 2 का रूप होता है, तो प्रतिस्थापन के बाद रचना का एक पदार्थ CnH2n + 1CL बनता है, साथ ही CnH2n + 1NO2 भी।
प्रतिस्थापन प्रक्रिया में एक मुक्त मूलक तंत्र है। सबसे पहले, सक्रिय कण (कट्टरपंथी) बनते हैं, फिर नए कार्बनिक पदार्थों का निर्माण देखा जाता है। सभी अल्केन्स आवर्त सारणी के सातवें समूह (मुख्य उपसमूह) के प्रतिनिधियों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, लेकिन प्रक्रिया केवल एक ऊंचे तापमान पर, या एक प्रकाश मात्रा की उपस्थिति में आगे बढ़ती है।
इसके अलावा, मीथेन श्रृंखला के सभी प्रतिनिधियों को वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ बातचीत की विशेषता है। दहन के दौरान, कार्बन डाइऑक्साइड और जल वाष्प प्रतिक्रिया उत्पादों के रूप में कार्य करते हैं। प्रतिक्रिया के साथ एक महत्वपूर्ण मात्रा में गर्मी का निर्माण होता है।
जब मीथेन वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ परस्पर क्रिया करता हैविस्फोट संभव है। एक समान प्रभाव संतृप्त हाइड्रोकार्बन के वर्ग के अन्य प्रतिनिधियों के लिए विशिष्ट है। इसीलिए ब्यूटेन का प्रोपेन, ईथेन, मीथेन के साथ मिश्रण खतरनाक है। उदाहरण के लिए, इस तरह के संचय कोयला खदानों, औद्योगिक कार्यशालाओं के लिए विशिष्ट हैं। यदि संतृप्त हाइड्रोकार्बन को 1000 °C से ऊपर गर्म किया जाता है, तो यह विघटित हो जाता है। उच्च तापमान से असंतृप्त हाइड्रोकार्बन का उत्पादन होता है, साथ ही हाइड्रोजन गैस का निर्माण भी होता है। डिहाइड्रोजनीकरण प्रक्रिया औद्योगिक महत्व की है, यह आपको विभिन्न प्रकार के कार्बनिक पदार्थ प्राप्त करने की अनुमति देती है।
मिथेन श्रृंखला के हाइड्रोकार्बन के लिए, ब्यूटेन से शुरू होकर, आइसोमेराइजेशन विशेषता है। इसका सार कार्बन कंकाल को बदलने, संतृप्त शाखित हाइड्रोकार्बन प्राप्त करने में निहित है।
आवेदन की विशेषताएं
प्राकृतिक गैस के रूप में मीथेन का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है। मीथेन के क्लोरीन डेरिवेटिव बहुत व्यावहारिक महत्व के हैं। उदाहरण के लिए, क्लोरोफॉर्म (ट्राइक्लोरोमेथेन) और आयोडोफॉर्म (ट्राईआयोडोमेथेन) का उपयोग दवा में किया जाता है, और कार्बन टेट्राक्लोराइड वाष्पीकरण की प्रक्रिया में वायुमंडलीय ऑक्सीजन की पहुंच को रोकता है, इसलिए इसका उपयोग आग बुझाने के लिए किया जाता है।
हाइड्रोकार्बन के ऊष्मीय मान के उच्च मूल्य के कारण, इनका उपयोग न केवल औद्योगिक उत्पादन में, बल्कि घरेलू उद्देश्यों के लिए भी ईंधन के रूप में किया जाता है।
प्रोपेन और ब्यूटेन का मिश्रण, जिसे "द्रवीकृत गैस" कहा जाता है, विशेष रूप से उन क्षेत्रों में प्रासंगिक है जहां प्राकृतिक गैस उपलब्ध नहीं है।
दिलचस्प तथ्य
हाइड्रोकार्बन के प्रतिनिधि, जो एक तरल अवस्था में हैं, कारों (गैसोलीन) में आंतरिक दहन इंजन के लिए ईंधन हैं। इसके अलावा, मीथेन विभिन्न रासायनिक उद्योगों के लिए एक किफायती कच्चा माल है।
उदाहरण के लिए, मीथेन के अपघटन और दहन की प्रतिक्रिया का उपयोग कालिख के औद्योगिक उत्पादन के लिए किया जाता है, जो मुद्रण स्याही के उत्पादन के साथ-साथ रबर से विभिन्न रबर उत्पादों के संश्लेषण के लिए आवश्यक है।
ऐसा करने के लिए भट्ठी में मीथेन के साथ हवा की इतनी मात्रा की आपूर्ति की जाती है कि संतृप्त हाइड्रोकार्बन का आंशिक दहन होता है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, कुछ मीथेन विघटित हो जाएगा, जिससे महीन कालिख बन जाएगी।
पैराफिन से हाइड्रोजन का निर्माण
मिथेन अमोनिया संश्लेषण के लिए उपयोग किए जाने वाले औद्योगिक हाइड्रोजन का मुख्य स्रोत है। डीहाइड्रोजनीकरण करने के लिए, मीथेन को भाप के साथ मिलाया जाता है।
प्रक्रिया लगभग 400 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर होती है, लगभग 2-3 एमपीए का दबाव, एल्यूमीनियम और निकल उत्प्रेरक का उपयोग किया जाता है। कुछ संश्लेषण में, गैसों के मिश्रण का उपयोग किया जाता है, जो इस प्रक्रिया में बनता है। यदि बाद के परिवर्तनों में शुद्ध हाइड्रोजन का उपयोग शामिल है, तो जल वाष्प के साथ कार्बन मोनोऑक्साइड का उत्प्रेरक ऑक्सीकरण किया जाता है।
क्लोरिनेशन मीथेन क्लोरीन डेरिवेटिव का मिश्रण पैदा करता है, जिसका व्यापक औद्योगिक अनुप्रयोग है। उदाहरण के लिए, क्लोरोमेथेन गर्मी को अवशोषित करने में सक्षम है, यही वजह है कि इसे आधुनिक रेफ्रिजरेशन सिस्टम में रेफ्रिजरेंट के रूप में प्रयोग किया जाता है।
डाइक्लोरोमेथेन रासायनिक संश्लेषण में प्रयुक्त कार्बनिक पदार्थों के लिए एक अच्छा विलायक है।
रेडिकल हैलोजन की प्रक्रिया में बनने वाला हाइड्रोजन क्लोराइड पानी में घुलने के बाद हाइड्रोक्लोरिक एसिड बन जाता है। वर्तमान में, मीथेन से एसिटिलीन भी प्राप्त होता है, जो एक मूल्यवान रासायनिक कच्चा माल है।
निष्कर्ष
मीथेन समजातीय श्रृंखला के प्रतिनिधि प्रकृति में व्यापक रूप से वितरित हैं, जो उन्हें आधुनिक उद्योग की कई शाखाओं में लोकप्रिय पदार्थ बनाता है। मीथेन होमोलॉग से, शाखित हाइड्रोकार्बन प्राप्त किए जा सकते हैं, जो कार्बनिक पदार्थों के विभिन्न वर्गों के संश्लेषण के लिए आवश्यक हैं। एल्केन्स वर्ग के उच्चतम प्रतिनिधि सिंथेटिक डिटर्जेंट के उत्पादन के लिए कच्चे माल हैं।
पैराफिन के अलावा, अल्केन्स, साइक्लोअल्केन्स, जिन्हें साइक्लोपैराफिन कहा जाता है, भी व्यावहारिक रुचि के हैं। उनके अणुओं में भी सरल बंधन होते हैं, लेकिन इस वर्ग के प्रतिनिधियों की ख़ासियत एक चक्रीय संरचना की उपस्थिति है। अल्केन्स और साइक्लोएकेन्स दोनों का उपयोग बड़ी मात्रा में गैसीय ईंधन के रूप में किया जाता है, क्योंकि प्रक्रियाएं महत्वपूर्ण मात्रा में गर्मी (एक्सोथर्मिक प्रभाव) की रिहाई के साथ होती हैं। वर्तमान में, अल्केन्स, साइक्लोअल्केन्स को सबसे मूल्यवान रासायनिक कच्चा माल माना जाता है, इसलिए उनका व्यावहारिक उपयोग विशिष्ट दहन प्रतिक्रियाओं तक सीमित नहीं है।
