हाइड्रोकार्बन

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कक्षा: 11वीं रसायन विज्ञान

अध्याय: हाइड्रोकार्बन (Hydrocarbons)

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1. हाइड्रोकार्बन का परिचय (Introduction)

केवल कार्बन और हाइड्रोजन से मिलकर बने यौगिकों को हाइड्रोकार्बन कहते हैं। इन्हें मुख्य रूप से दो श्रेणियों में बांटा गया है:

1. संतृप्त हाइड्रोकार्बन (Saturated Hydrocarbons): एल्केन (Alkanes)

2. असंतृप्त हाइड्रोकार्बन (Unsaturated Hydrocarbons): एल्कीन (Alkenes) और एल्काइन (Alkynes)

3. सुगंधित हाइड्रोकार्बन (Aromatic Hydrocarbons): एरेन्स (Arenes / Benzene derivatives)

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2. एल्केन (Alkanes) - संतृप्त हाइड्रोकार्बन

• सामान्य सूत्र: Cn H{2n+2} (जहाँ n कार्बन परमाणुओं की संख्या है)।
• संकरण (Hybridization): एल्केन के प्रत्येक कार्बन परमाणु में sp^3 संकरण होता है और बंध कोण 109.5^\circ होता है।

#### बनाने की प्रमुख विधियाँ (Methods of Preparation):

1. वुर्ट्स अभिक्रिया (Wurtz Reaction):

जब एल्किल हैलाइड की सोडियम धातु के साथ शुष्क ईथर की उपस्थिति में अभिक्रिया कराई जाती है, तो उच्च एल्केन बनते हैं।

2R-X + 2Na \xrightarrow{\text{Dry Ether}} R-R + 2NaX

2. विकार्बोक्सिलेशन (Decarboxylation):

carboxylic acid के सोडियम लवण को सोडालाइम (NaOH + CaO) के साथ गर्म करने पर एल्केन बनता है।

R-COONa + NaOH \xrightarrow{CaO, \Delta} R-H + Na2CO3

#### रासायनिक गुण (Chemical Properties):

• हैलोजनीकरण (Halogenation): सूर्य के प्रकाश (hv) की उपस्थिति में एल्केन हैलोजन के साथ प्रतिस्थापन अभिक्रिया देते हैं।

R-H + Cl_2 \xrightarrow{hv} R-Cl + HCl

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3. एल्कीन (Alkenes) - असंतृप्त हाइड्रोकार्बन

• सामान्य सूत्र: Cn H{2n}
• संकरण (Hybridization): द्विबंध युक्त कार्बन परमाणु sp^2 संकृत होते हैं और बंध कोण 120^\circ होता है। इसमें एक सिग्मा (\sigma) और एक पाई (\pi) बंध होता है।

#### बनाने की प्रमुख विधियाँ (Methods of Preparation):

1. ऐल्कोहॉल का निर्जलीकरण (Dehydration of Alcohols):

सान्द्र H2SO4 के साथ ऐल्कोहॉल को गर्म करने पर एल्कीन बनती है।

CH3-CH2-OH \xrightarrow{\text{Conc. } H2SO4, 443K} CH2=CH2 + H_2O

2. विहाइड्रोهالوجनीकरण (Dehydrohalogenation):

एल्किल हैलाइड की एल्कोहॉलिक KOH के साथ अभिक्रिया।

R-CH2-CH2-X + KOH{(alc)} \rightarrow R-CH=CH2 + KX + H_2O

#### रासायनिक गुण व नियम (Chemical Properties & Rules):

• मार्कोनीकॉव का नियम (Markovnikov's Rule):

असममित एल्कीन पर किसी अभिकर्मक (H-X) के योग के दौरान, ऋणात्मक भाग उस कार्बन पर जुड़ता है जिस पर हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या कम होती है।

उदाहरण: CH3-CH=CH2 + H-Br \rightarrow CH3-CH(Br)-CH3 (मुख्य उत्पाद)

• प्रति-मार्कोनीकॉव नियम / परॉक्साइड प्रभाव (Anti-Markovnikov Rule / Peroxide Effect):

परॉक्साइड की उपस्थिति में HBr का असममित एल्कीन पर योग मार्कोनीकॉव नियम के विपरीत होता है (ऋणात्मक भाग अधिक हाइड्रोजन वाले कार्बन पर जाता है)। यह केवल HBr के लिए लागू होता है।

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4. एल्काइन (Alkynes) - असंतृप्त हाइड्रोकार्बन

• सामान्य सूत्र: Cn H{2n-2}
• संकरण (Hybridization): त्रिबंध युक्त कार्बन परमाणु sp संकृत होते हैं और रैखिक ज्यामिति (180^\circ) दर्शाते हैं। इसमें एक सिग्मा और दो पाई (\pi) बंध होते हैं।

#### बनाने की प्रमुख विधियाँ (Methods of Preparation):

1. कैल्शियम कार्बोहाइड से (From Calcium Carbide):

CaC2 + 2H2O \rightarrow CH \equiv CH + Ca(OH)_2

2. डൈहैलाइड्स के विहाइड्रोهالوجनीकरण द्वारा:

CH3-CH(Br)2 + 2KOH{(alc)} \rightarrow CH \equiv CH + 2KBr + 2H2O

#### रासायनिक गुण (Chemical Properties):

• अम्लीय प्रकृति (Acidic Character):

टर्मिनल एल्काइन (Terminal Alkynes) के हाइड्रोजन परमाणु अम्लीय प्रकृति के होते हैं क्योंकि sp संकृत कार्बन अधिक विद्युत ऋणात्मक होता है।

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5. एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन - बेंजीन (Aromatic Hydrocarbons - Benzene)

• अणु सूत्र: C6H6
• ह्यूकेल का नियम (Huckel's Rule of Aromaticity):

वे यौगिक एरोमैटिक होते हैं जो समतलीय (Planar), चक्रीय (Cyclic), पूर्ण संयुग्मित (\pi-इलेक्ट्रॉनों का विस्थानीकरण) होते हैं और (4n + 2)\pi इलेक्ट्रॉन रखते हैं (जहाँ n = 0, 1, 2, 3...)।

#### बेंजीन की इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन अभिक्रियाएँ (Electrophilic Substitution Reactions in Benzene):

1. नाइट्रोकरण (Nitration):

सान्द्र HNO3 + सान्द्र H2SO_4 के साथ गर्म करने पर नाइट्रोबेंजीन बनता है।

C6H6 + HNO3 \xrightarrow{\text{Conc. } H2SO4} C6H5NO2 + H_2O

2. हैलोजनीकरण (Halogenation):

निर्जल AlCl3 की उपस्थिति में Cl2 के साथ।

C6H6 + Cl2 \xrightarrow{Anhyd. AlCl3} C6H5Cl + HCl

3. सल्फोनीकरण (Sulfonation):

धूम्र H2SO4 (SO3 + H2SO_4) के साथ।

C6H6 + H2SO4 \rightarrow C6H5SO3H + H2O

4. फ्रीडेल-क्राफ्ट्स अभिक्रिया (Friedel-Crafts Reaction):

• ऐल्काइलेशन (Alkylation): C6H6 + R-Cl \xrightarrow{Anhyd. AlCl3} C6H_5-R + HCl
• ऐसाइलेशन (Acylation): C6H6 + R-COCl \xrightarrow{Anhyd. AlCl3} C6H_5-COR + HCl

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यह फॉर्मूला शीट मध्य प्रदेश बोर्ड (MP Board) कक्षा 11वीं के छात्रों के लिए त्वरित पुनरीक्षण हेतु अत्यंत उपयोगी है।