अधिकांश रसायनों में शामिल सबसे आम रासायनिक तत्वों में से एक ऑक्सीजन है। अकार्बनिक और कार्बनिक रसायन विज्ञान के दौरान ऑक्साइड, एसिड, बेस, अल्कोहल, फिनोल और अन्य ऑक्सीजन युक्त यौगिकों का अध्ययन किया जाता है। हमारे लेख में, हम गुणों का अध्ययन करेंगे, साथ ही उद्योग, कृषि और चिकित्सा में उनके आवेदन के उदाहरण देंगे।
ऑक्साइड
संरचना में सबसे सरल ऑक्सीजन के साथ धातुओं और गैर-धातुओं के द्विआधारी यौगिक हैं। ऑक्साइड के वर्गीकरण में निम्नलिखित समूह शामिल हैं: अम्लीय, मूल, उभयचर और उदासीन। इन सभी पदार्थों के विभाजन की मुख्य कसौटी यह है कि कौन सा तत्व ऑक्सीजन से संयोग करता है। यदि यह धातु है, तो वे मूल हैं। उदाहरण के लिए: CuO, MgO, Na2O - कॉपर, मैग्नीशियम, सोडियम के ऑक्साइड। उनकी मुख्य रासायनिक संपत्ति एसिड के साथ प्रतिक्रिया है। तो, कॉपर ऑक्साइड क्लोराइड एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है:
CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O +63.3 kJ.
द्विआधारी यौगिकों के अणुओं में गैर-धातु तत्वों के परमाणुओं की उपस्थिति उनके अम्लीय ऑक्साइड से संबंधित होने का संकेत देती है, उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन ऑक्साइड H2O, कार्बन डाइऑक्साइड CO 2, फॉस्फोरस पेंटोक्साइड पी2ओ5। ऐसे पदार्थों की क्षार के साथ प्रतिक्रिया करने की क्षमता उनकी मुख्य रासायनिक विशेषता है।
प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, दो प्रकार के लवण बन सकते हैं: अम्लीय या माध्यम। यह निर्भर करेगा कि क्षार के कितने मोल प्रतिक्रिया करते हैं:
- CO2 + KOH=> KHCO3;
- CO2+ 2KOH=> K2CO3 + H2O.
ऑक्सीजन युक्त यौगिकों का एक अन्य समूह, जिसमें जस्ता या एल्यूमीनियम जैसे रासायनिक तत्व शामिल हैं, को एम्फ़ोटेरिक ऑक्साइड कहा जाता है। उनके गुणों में अम्ल और क्षार दोनों के साथ रासायनिक संपर्क की प्रवृत्ति होती है। पानी के साथ एसिड ऑक्साइड की बातचीत के उत्पाद एसिड होते हैं। उदाहरण के लिए, सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड और पानी की प्रतिक्रिया में सल्फेट एसिड बनता है। अम्ल ऑक्सीजन युक्त यौगिकों के सबसे महत्वपूर्ण वर्गों में से एक हैं।
एसिड और उनके गुण
अम्ल अवशेषों के जटिल आयनों से जुड़े हाइड्रोजन परमाणुओं से युक्त यौगिक अम्ल होते हैं। परंपरागत रूप से, उन्हें अकार्बनिक में विभाजित किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, कार्बोनिक एसिड, सल्फेट, नाइट्रेट और कार्बनिक यौगिक। उत्तरार्द्ध में एसिटिक एसिड, फॉर्मिक, ओलिक एसिड शामिल हैं। पदार्थों के दोनों समूहों में समान गुण होते हैं। अत: ये क्षारों के साथ उदासीनीकरण अभिक्रिया में प्रवेश करते हैं, लवणों के साथ अभिक्रिया करते हैं औरबुनियादी ऑक्साइड। जलीय घोल में लगभग सभी ऑक्सीजन युक्त एसिड आयनों में अलग हो जाते हैं, दूसरे प्रकार के संवाहक होते हैं। संकेतकों का उपयोग करके हाइड्रोजन आयनों की अत्यधिक उपस्थिति के कारण उनके पर्यावरण की अम्लीय प्रकृति का निर्धारण करना संभव है। उदाहरण के लिए, बैंगनी लिटमस अम्ल विलयन में मिलाने पर लाल हो जाता है। कार्बनिक यौगिकों का एक विशिष्ट प्रतिनिधि एसिटिक एसिड होता है जिसमें कार्बोक्सिल समूह होता है। इसमें एक हाइड्रोजन परमाणु शामिल होता है, जो पदार्थ के अम्लीय गुणों को निर्धारित करता है। यह एक विशिष्ट तीखी गंध वाला रंगहीन तरल है, जो 17 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर क्रिस्टलीकृत होता है। सीएच3COOH, अन्य ऑक्सीजन युक्त एसिड की तरह, किसी भी अनुपात में पानी में पूरी तरह से घुलनशील है। इसका 3-5% घोल दैनिक जीवन में सिरके के नाम से जाना जाता है, जिसका उपयोग खाना पकाने में मसाला के रूप में किया जाता है। पदार्थ ने एसीटेट रेशम, रंजक, प्लास्टिक और कुछ दवाओं के उत्पादन में भी इसका उपयोग पाया है।
ऑक्सीजन युक्त कार्बनिक यौगिक
रसायन विज्ञान में, कार्बन और हाइड्रोजन के अलावा, ऑक्सीजन कणों वाले पदार्थों के एक बड़े समूह को भी पहचाना जा सकता है। ये कार्बोक्जिलिक एसिड, एस्टर, एल्डिहाइड, अल्कोहल और फिनोल हैं। उनके सभी रासायनिक गुण विशेष परिसरों - कार्यात्मक समूहों के अणुओं में उपस्थिति से निर्धारित होते हैं। उदाहरण के लिए, परमाणुओं के बीच केवल सीमित बंधन वाले अल्कोहल का सामान्य रासायनिक सूत्र ROH है, जहां R एक हाइड्रोकार्बन रेडिकल है। इन यौगिकों को आमतौर पर अल्केन्स के व्युत्पन्न के रूप में माना जाता है, जिसमें एकहाइड्रोजन परमाणु को एक हाइड्रोक्सो समूह द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।
अल्कोहल के भौतिक और रासायनिक गुण
अल्कोहल की कुल अवस्था तरल या ठोस यौगिक होते हैं। अल्कोहल के बीच कोई गैसीय पदार्थ नहीं होते हैं, जिन्हें सहयोगियों के गठन से समझाया जा सकता है - कमजोर हाइड्रोजन बांड से जुड़े कई अणुओं से युक्त समूह। यह तथ्य पानी में कम अल्कोहल की अच्छी घुलनशीलता को भी निर्धारित करता है। हालांकि, जलीय घोलों में, ऑक्सीजन युक्त कार्बनिक पदार्थ - अल्कोहल, आयनों में अलग नहीं होते हैं, संकेतकों का रंग नहीं बदलते हैं, अर्थात उनकी एक तटस्थ प्रतिक्रिया होती है। क्रियात्मक समूह का हाइड्रोजन परमाणु अन्य कणों से कमजोर रूप से जुड़ा होता है, इसलिए रासायनिक अंतःक्रियाओं में, यह अणु को छोड़ने में सक्षम होता है। मुक्त संयोजकता के उसी स्थान पर, इसे अन्य परमाणुओं द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, उदाहरण के लिए, सक्रिय धातुओं के साथ या क्षार के साथ प्रतिक्रियाओं में - धातु परमाणुओं द्वारा। प्लैटिनम मेश या कॉपर जैसे उत्प्रेरकों की उपस्थिति में, ऐल्कोहॉल जोरदार ऑक्सीकरण एजेंटों, पोटेशियम बाइक्रोमेट या पोटेशियम परमैंगनेट द्वारा एल्डिहाइड में ऑक्सीकृत हो जाते हैं।
एस्टरीफिकेशन रिएक्शन
ऑक्सीजन युक्त कार्बनिक पदार्थों के सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक गुणों में से एक: अल्कोहल और एसिड एस्टर के उत्पादन के लिए अग्रणी प्रतिक्रिया है। यह बहुत व्यावहारिक महत्व का है और खाद्य उद्योग में सॉल्वैंट्स के रूप में उपयोग किए जाने वाले एस्टर के निष्कर्षण के लिए उद्योग में उपयोग किया जाता है (फलों के सार के रूप में)। चिकित्सा में, कुछ एस्टर का उपयोग एंटीस्पास्मोडिक्स के रूप में किया जाता है, उदाहरण के लिए, एथिल नाइट्राइट परिधीय रक्त वाहिकाओं को पतला करता है, औरआइसोमाइल नाइट्राइट कोरोनरी धमनी की ऐंठन का रक्षक है। एस्टरीफिकेशन प्रतिक्रिया समीकरण इस प्रकार है:
CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O
इसमें CH3COOH एसिटिक एसिड है, और C2H5OH अल्कोहल इथेनॉल का रासायनिक सूत्र है।
एल्डिहाइड
यदि किसी यौगिक में –COH क्रियात्मक समूह होता है, तो वह एल्डिहाइड से संबंधित होता है। उन्हें अल्कोहल के आगे ऑक्सीकरण के उत्पादों के रूप में प्रस्तुत किया जाता है, उदाहरण के लिए, कॉपर ऑक्साइड जैसे ऑक्सीकरण एजेंटों के साथ।
फॉर्मिक या एसीटैल्डिहाइड के अणुओं में कार्बोनिल कॉम्प्लेक्स की उपस्थिति अन्य रासायनिक तत्वों के परमाणुओं को पोलीमराइज़ और संलग्न करने की उनकी क्षमता को निर्धारित करती है। गुणात्मक प्रतिक्रियाएं जिनका उपयोग कार्बोनिल समूह की उपस्थिति और एल्डिहाइड से किसी पदार्थ के संबंध को साबित करने के लिए किया जा सकता है, सिल्वर मिरर रिएक्शन और गर्म होने पर कॉपर हाइड्रॉक्साइड के साथ बातचीत:
एसिटाल्डिहाइड, जो उद्योग में एसिटिक एसिड के उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है, को सबसे बड़ा उपयोग मिला है - कार्बनिक संश्लेषण का एक बड़ा टन भार उत्पाद।
ऑक्सीजन युक्त कार्बनिक यौगिकों के गुण - कार्बोक्जिलिक एसिड
एक कार्बोक्सिल समूह की उपस्थिति - एक या अधिक - कार्बोक्जिलिक एसिड की एक पहचान है। कार्यात्मक समूह की संरचना के कारण, एसिड समाधान में डिमर बन सकते हैं। वे हाइड्रोजन बांड द्वारा एक साथ जुड़े हुए हैं। यौगिक हाइड्रोजन केशन और एसिड अवशेष आयनों में अलग हो जाते हैं और कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स होते हैं। अपवाद सीमित करने की श्रृंखला का पहला प्रतिनिधि हैमोनोबैसिक एसिड - फॉर्मिक, या मीथेन, जो दूसरी तरह की मध्यम शक्ति का संवाहक है। अणुओं में केवल साधारण सिग्मा बंधों की उपस्थिति सीमा को इंगित करती है, लेकिन यदि पदार्थों की संरचना में दोहरे पाई बंधन हैं, तो ये असंतृप्त पदार्थ हैं। पहले समूह में मीथेन, एसिटिक, ब्यूटिरिक जैसे एसिड शामिल हैं। दूसरे को यौगिकों द्वारा दर्शाया जाता है जो तरल वसा का हिस्सा होते हैं - तेल, उदाहरण के लिए, ओलिक एसिड। ऑक्सीजन युक्त यौगिकों के रासायनिक गुण: कार्बनिक और अकार्बनिक एसिड काफी हद तक समान हैं। तो, वे सक्रिय धातुओं, उनके ऑक्साइड, क्षार के साथ और अल्कोहल के साथ भी बातचीत कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, एसिटिक एसिड सोडियम, ऑक्साइड और कास्टिक सोडा के साथ प्रतिक्रिया करके नमक बनाता है - सोडियम एसीटेट:
NaOH + CH3COOH→NaCH3COO + H2O
उच्च कार्बोक्जिलिक ऑक्सीजन युक्त एसिड के यौगिकों द्वारा एक विशेष स्थान पर कब्जा कर लिया जाता है: स्टीयरिक और पामिटिक, ट्राइहाइड्रिक संतृप्त अल्कोहल - ग्लिसरीन के साथ। वे एस्टर से संबंधित हैं और उन्हें वसा कहा जाता है। वही अम्ल सोडियम और पोटेशियम लवण का एक अम्लीय अवशेष के रूप में साबुन बनाते हैं।
वसा और साबुन
महत्वपूर्ण कार्बनिक यौगिक जो वन्यजीवों में व्यापक रूप से वितरित होते हैं और एक प्रमुख भूमिका निभाते हैं क्योंकि सबसे अधिक ऊर्जा-गहन पदार्थ वसा होते हैं। वे एक व्यक्तिगत यौगिक नहीं हैं, बल्कि विषम ग्लिसराइड का मिश्रण हैं। ये सीमित पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल के यौगिक हैं - ग्लिसरीन, जिसमें मेथनॉल और फिनोल की तरह, हाइड्रॉक्सिल कार्यात्मक समूह होते हैं। वसा को हाइड्रोलाइज्ड किया जा सकता हैउत्प्रेरक की उपस्थिति में पानी के साथ गर्म करना: क्षार, अम्ल, जिंक के आक्साइड, मैग्नीशियम। प्रतिक्रिया के उत्पाद ग्लिसरॉल और विभिन्न कार्बोक्जिलिक एसिड होंगे, जो आगे साबुन के उत्पादन के लिए उपयोग किए जाते हैं। इस प्रक्रिया में महंगे प्राकृतिक खाद्य वसा का उपयोग न करने के लिए, पैराफिन को ऑक्सीकरण करके आवश्यक कार्बोक्जिलिक एसिड प्राप्त किया जाता है।
फिनोल
ऑक्सीजन युक्त यौगिकों के वर्ग के साथ आ रहे हैं, आइए फिनोल पर ध्यान दें। वे फिनाइल रेडिकल -C6H5 द्वारा दर्शाए जाते हैं, जो एक या अधिक कार्यात्मक हाइड्रॉक्सिल समूहों से जुड़े होते हैं। इस वर्ग का सबसे सरल प्रतिनिधि कार्बोलिक एसिड या फिनोल है। बहुत कमजोर एसिड के रूप में, यह क्षार और सक्रिय धातुओं - सोडियम, पोटेशियम के साथ बातचीत कर सकता है। स्पष्ट जीवाणुनाशक गुणों वाला एक पदार्थ - फिनोल का उपयोग दवा में, साथ ही साथ रंजक और फिनोल-फॉर्मेल्डिहाइड रेजिन के उत्पादन में किया जाता है।
हमारे लेख में, हमने ऑक्सीजन युक्त यौगिकों के मुख्य वर्गों का अध्ययन किया, और उनके रासायनिक गुणों पर भी विचार किया।
