રસાયણશાસ્ત્ર એલ્કીન્સ

એલ્કીન્સ શું છે?#

એલ્કીન્સ એ હાઇડ્રોકાર્બનનો એક વર્ગ છે જેમાં ઓછામાં ઓછો એક કાર્બન-કાર્બન ડબલ બોન્ડ હોય છે. તેઓ અસંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન છે, એટલે કે તેમની પાસે સંબંધિત એલ્કેન કરતાં ઓછા હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ હોય છે. એલ્કીન્સ સામાન્ય રીતે એલ્કેન્સ કરતાં વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ હોય છે, અને તેઓ વિવિધ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ કરી શકે છે, જેમાં ઉમેરણ, અવેજીકરણ અને પોલિમરાઇઝેશનનો સમાવેશ થાય છે.

એલ્કીન્સના ગુણધર્મો#

એલ્કીન્સ સામાન્ય રીતે રૂમના તાપમાને રંગહીન વાયુઓ અથવા પ્રવાહીઓ હોય છે. તેઓ પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે, પરંતુ કાર્બનિક દ્રાવકોમાં દ્રાવ્ય છે. એલ્કીન્સમાં લાક્ષણિક ગંધ હોય છે, જેને ઘણીવાર “મીઠી” અથવા “ફળ જેવી” તરીકે વર્ણવવામાં આવે છે.

એલ્કીનમાં કાર્બન-કાર્બન ડબલ બોન્ડ એલ્કેનમાંના કાર્બન-કાર્બન સિંગલ બોન્ડ કરતાં ટૂંકો અને મજબૂત હોય છે. બોન્ડ લંબાઈ અને મજબૂતાઈમાં આ તફાવત એ હકીકતને કારણે છે કે ડબલ બોન્ડમાં બે જોડી ઇલેક્ટ્રોનની શેરિંગનો સમાવેશ થાય છે, જ્યારે સિંગલ બોન્ડમાં ફક્ત એક જોડી ઇલેક્ટ્રોનની શેરિંગનો સમાવેશ થાય છે.

એલ્કીનમાં ડબલ બોન્ડ પણ અણુને એલ્કેન કરતાં વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ બનાવે છે. આ એટલા માટે છે કારણ કે ડબલ બોન્ડ ઇલેક્ટ્રોન ઘનતાનું સ્થાન છે, જેના પર અન્ય અણુઓ દ્વારા હુમલો કરી શકાય છે.

એલ્કીન્સનું નામકરણ#

એલ્કીન્સ માટેની IUPAC નામકરણ પદ્ધતિ નીચેના નિયમો પર આધારિત છે:

• એલ્કીનનું મૂળ નામ લાંબામાં લાંબી કાર્બન શૃંખલામાં કાર્બન પરમાણુઓની સંખ્યા પર આધારિત છે જેમાં ડબલ બોન્ડ હોય છે.
• આ અણુ એલ્કીન છે તે સૂચવવા માટે મૂળ નામમાં પ્રત્યય “-ઈન” ઉમેરવામાં આવે છે.
• ડબલ બોન્ડનું સ્થાન એક સંખ્યા દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. સંખ્યા પ્રત્યય “-ઈન” પહેલાં મૂકવામાં આવે છે અને તે કાર્બન પરમાણુ સૂચવે છે કે જ્યાંથી ડબલ બોન્ડ શરૂ થાય છે.

ઉદાહરણ તરીકે, આણ્વીય સૂત્ર $\ce{CH2=CH2}$ ધરાવતા એલ્કીનને “ઇથીન” કહેવામાં આવે છે. આણ્વીય સૂત્ર $\ce{CH3CH=CH2}$ ધરાવતા એલ્કીનને “પ્રોપીન” કહેવામાં આવે છે.

એલ્કીન્સની પ્રતિક્રિયાઓ#

એલ્કીન્સ વિવિધ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ કરી શકે છે, જેમાં ઉમેરણ, અવેજીકરણ અને પોલિમરાઇઝેશનનો સમાવેશ થાય છે.

ઉમેરણ પ્રતિક્રિયાઓ એવી પ્રતિક્રિયાઓ છે જેમાં બે અણુઓ ડબલ બોન્ડમાં ઉમેરાઈને એક જ ઉત્પાદન બનાવે છે. સૌથી સામાન્ય પ્રકારની ઉમેરણ પ્રતિક્રિયા હાઇડ્રોજનીકરણ છે, જે એલ્કીનની હાઇડ્રોજન વાયુ સાથેની પ્રતિક્રિયા છે જે એલ્કેન બનાવે છે.

અવેજીકરણ પ્રતિક્રિયાઓ એવી પ્રતિક્રિયાઓ છે જેમાં ડબલ બોન્ડ પરના હાઇડ્રોજન પરમાણુઓમાંથી એકને બીજા પરમાણુ અથવા પરમાણુઓના સમૂહ દ્વારા બદલવામાં આવે છે. સૌથી સામાન્ય પ્રકારની અવેજીકરણ પ્રતિક્રિયા હેલોજનીકરણ છે, જે એલ્કીનની હેલોજન વાયુ સાથેની પ્રતિક્રિયા છે જે હેલોએલ્કેન બનાવે છે.

પોલિમરાઇઝેશન પ્રતિક્રિયાઓ એવી પ્રતિક્રિયાઓ છે જેમાં એલ્કીનના બહુવિધ અણુઓ એકસાથે જોડાઈને પોલિમર બનાવે છે. સૌથી સામાન્ય પ્રકારની પોલિમરાઇઝેશન પ્રતિક્રિયા એડિશન પોલિમરાઇઝેશન છે, જે એલ્કીનની ઉદ્દીપક સાથેની પ્રતિક્રિયા છે જે પોલિમર બનાવે છે.

ઇથીનની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના#

ઇથીન, જેને ઇથિલિન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે રાસાયણિક સૂત્ર C₂H₄ ધરાવતો એક સરળ હાઇડ્રોકાર્બન છે. તે સૌથી સરળ એલ્કીન છે, અને રૂમના તાપમાને તે રંગહીન વાયુ છે. ઇથીન એક મહત્વપૂર્ણ ઔદ્યોગિક રસાયણ છે, અને તેનો ઉપયોગ પ્લાસ્ટિક, દ્રાવકો અને ઇંધણ સહિત વિવિધ ઉત્પાદનો બનાવવા માટે થાય છે.

ઇથીનની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના આણ્વીય ઑર્બિટલ સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને સમજી શકાય છે. આણ્વીય ઑર્બિટલ સિદ્ધાંત અણુમાંના ઇલેક્ટ્રોનને તરંગોમાં ફરતા હોવાનું વર્ણન કરે છે, અને આ તરંગોનો આકાર અણુના ગુણધર્મો નક્કી કરે છે.

ઇથીનના આણ્વીય ઑર્બિટલ્સ#

ઇથીનના આણ્વીય ઑર્બિટલ્સને બે પ્રકારમાં વહેંચી શકાય છે: બંધનકારી ઑર્બિટલ્સ અને પ્રતિબંધનકારી ઑર્બિટલ્સ. બંધનકારી ઑર્બિટલ્સ એવી ઑર્બિટલ્સ છે જેની ઊર્જા તે પરમાણુ ઑર્બિટલ્સ કરતાં ઓછી હોય છે જેમાંથી તેઓ બનેલી હોય છે, અને તેઓ પરમાણુઓને એકસાથે રાખે છે. પ્રતિબંધનકારી ઑર્બિટલ્સ એવી ઑર્બિટલ્સ છે જેની ઊર્જા તે પરમાણુ ઑર્બિટલ્સ કરતાં વધુ હોય છે જેમાંથી તેઓ બનેલી હોય છે, અને તેઓ પરમાણુઓને અલગ ધકેલવાની વૃત્તિ ધરાવે છે.

ઇથીનના બંધનકારી ઑર્બિટલ્સ બે કાર્બન પરમાણુઓના 2s ઑર્બિટલ્સ અને ચાર હાઇડ્રોજન પરમાણુઓના 1s ઑર્બિટલ્સના ઓવરલેપ દ્વારા રચાય છે. ઇથીનના પ્રતિબંધનકારી ઑર્બિટલ્સ બે કાર્બન પરમાણુઓના 2p ઑર્બિટલ્સના ઓવરલેપ દ્વારા રચાય છે.

પાઇ બોન્ડ્સ#

ઇથીનની ઇલેક્ટ્રોનિક રચનાની સૌથી મહત્વપૂર્ણ વિશેષતા એ છે કે બે કાર્બન પરમાણુઓ વચ્ચે પાઇ બોન્ડની હાજરી. પાઇ બોન્ડ એક સહસંયોજક બંધ છે જે બે p ઑર્બિટલ્સના ઓવરલેપ દ્વારા રચાય છે. ઇથીનમાં પાઇ બોન્ડ બે કાર્બન પરમાણુઓના 2p_z ઑર્બિટલ્સના ઓવરલેપ દ્વારા રચાય છે.

ઇથીનમાં પાઇ બોન્ડ સિગ્મા બોન્ડ્સ કરતાં નબળો છે જે કાર્બન પરમાણુઓને હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ સાથે જોડી રાખે છે. આ એટલા માટે છે કારણ કે પાઇ બોન્ડ બે p ઑર્બિટલ્સના ઓવરલેપ દ્વારા રચાય છે, જે સિગ્મા બોન્ડ બનાવતા s ઑર્બિટલ્સ જેટલા મજબૂત રીતે નિર્દેશિત નથી.

ઇથીનમાં પાઇ બોન્ડ પણ અણુની પ્રતિક્રિયાશીલતા માટે જવાબદાર છે. પાઇ બોન્ડ સરળતાથી તૂટી જાય છે, અને આ ઇથીનને અન્ય વિવિધ અણુઓ સાથે પ્રતિક્રિયા કરવા દે છે.

ઇથીનની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના અણુના ગુણધર્મો અને પ્રતિક્રિયાશીલતા માટે જવાબદાર છે. બે કાર્બન પરમાણુઓ વચ્ચેનો પાઇ બોન્ડ ઇથીનની ઇલેક્ટ્રોનિક રચનાની સૌથી મહત્વપૂર્ણ વિશેષતા છે, અને તે અણુની પ્રતિક્રિયાશીલતા માટે જવાબદાર છે.

એલ્કીન્સમાં સમભારતા#

એલ્કીન્સ એ હાઇડ્રોકાર્બન છે જેમાં ઓછામાં ઓછો એક કાર્બન-કાર્બન ડબલ બોન્ડ હોય છે. તેમને કાં તો રચનાત્મક સમભારી અથવા સ્ટીરિયોસમભારી તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.

રચનાત્મક સમભારતા#

રચનાત્મક સમભારી એવા સંયોજનો છે જેનું આણ્વીય સૂત્ર સમાન હોય પરંતુ રચનાત્મક સૂત્ર જુદું હોય. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, તેમની પાસે પરમાણુઓની સંખ્યા અને પ્રકાર સમાન હોય છે, પરંતુ પરમાણુઓ જુદી રીતે ગોઠવાયેલા હોય છે.

ઉદાહરણ તરીકે, બ્યુટીનના બે રચનાત્મક સમભારી છે:

• 1-બ્યુટીન: $\ce{CH3-CH2-CH=CH2}$
• 2-બ્યુટીન: $\ce{CH3-CH=CH-CH3}$

1-બ્યુટીનમાં પ્રથમ અને બીજા કાર્બન પરમાણુઓ વચ્ચે ડબલ બોન્ડ હોય છે, જ્યારે 2-બ્યુટીનમાં બીજા અને ત્રીજા કાર્બન પરમાણુઓ વચ્ચે ડબલ બોન્ડ હોય છે.

સ્ટીરિયોસમભારતા#

સ્ટીરિયોસમભારી એવા સંયોજનો છે જેનું આણ્વીય સૂત્ર અને રચનાત્મક સૂત્ર સમાન હોય, પરંતુ પરમાણુઓની અવકાશીય ગોઠવણી જુદી હોય. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, તેમની પાસે પરમાણુઓની સંખ્યા અને પ્રકાર સમાન હોય છે, અને પરમાણુઓ સમાન ક્રમમાં ગોઠવાયેલા હોય છે, પરંતુ તેઓ અવકાશમાં જુદી રીતે દિશા નિર્દેશિત હોય છે.

સ્ટીરિયોસમભારીના બે પ્રકાર છે:

• સિસ સમભારી: સિસ સમભારીમાં ડબલ બોન્ડની સમાન બાજુએ સમાન બે સમૂહો હોય છે.
• ટ્રાન્સ સમભારી: ટ્રાન્સ સમભારીમાં ડબલ બોન્ડની વિરુદ્ધ બાજુએ સમાન બે સમૂહો હોય છે.

ઉદાહરણ તરીકે, 2-બ્યુટીનના બે સ્ટીરિયોસમભારી છે:

• સિસ-2-બ્યુટીન: $\ce{CH3-CH=CH-CH3}$ (બે મિથાઇલ સમૂહો ડબલ બોન્ડની સમાન બાજુએ છે)
• ટ્રાન્સ-2-બ્યુટીન: $\ce{CH3-CH=CH-CH3}$ (બે મિથાઇલ સમૂહો ડબલ બોન્ડની વિરુદ્ધ બાજુએ છે)

સમભારતાનું મહત્વ#

સમભારતા મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે તે સંયોજનોના ગુણધર્મોને અસર કરી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સિસ અને ટ્રાન્સ સમભારીનાં ઉત્કલનબિંદુ, ગલનબિંદુ અને પ્રતિક્રિયાશીલતા જુદી હોઈ શકે છે. આ ઔદ્યોગિક ઉપયોગોમાં, તેમજ દવાઓ અને અન્ય રસાયણોના ડિઝાઇનમાં મહત્વપૂર્ણ હોઈ શકે છે.

એલ્કીન્સનું નામકરણ#

એલ્કીન્સ એ હાઇડ્રોકાર્બન છે જેમાં ઓછામાં ઓછો એક કાર્બન-કાર્બન ડબલ બોન્ડ હોય છે. એલ્કીન્સ માટેની IUPAC નામકરણ પદ્ધતિ નીચેના નિયમો પર આધારિત છે:

1. એલ્કીનનું મૂળ નામ લાંબામાં લાંબી કાર્બન શૃંખલામાંથી લેવામાં આવે છે જેમાં ડબલ બોન્ડ હોય છે.
2. સંયોજન એલ્કીન છે તે સૂચવવા માટે મૂળ નામમાં પ્રત્યય “-ઈન” ઉમેરવામાં આવે છે.
3. ડબલ બોન્ડનું સ્થાન પ્રત્યય પહેલાં મૂકવામાં આવેલી સંખ્યા દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. સંખ્યા તે કાર્બન પરમાણુને અનુરૂપ છે કે જ્યાંથી ડબલ બોન્ડ શરૂ થાય છે.
4. જો સંયોજનમાં બહુવિધ ડબલ બોન્ડ હોય, તો સંખ્યાઓ અલ્પવિરામથી અલગ કરવામાં આવે છે.
5. જો ડબલ બોન્ડ રિંગનો ભાગ હોય, તો રિંગને સાયક્લોએલ્કીન તરીકે નામ આપવામાં આવે છે.

એલ્કીન નામકરણના ઉદાહરણો#

• ઇથીન એ સૌથી સરળ એલ્કીન છે. તેમાં બે કાર્બન પરમાણુઓ અને એક ડબલ બોન્ડ હોય છે.
• પ્રોપીનમાં ત્રણ કાર્બન પરમાણુઓ અને એક ડબલ બોન્ડ હોય છે.
• 1-બ્યુટીનમાં ચાર કાર્બન પરમાણુઓ અને એક ડબલ બોન્ડ હોય છે જે કાર્બન પરમાણુ 1 પરથી શરૂ થાય છે.
• 2-બ્યુટીનમાં ચાર કાર્બન પરમાણુઓ અને એક ડબલ બોન્ડ હોય છે જે કાર્બન પરમાણુ 2 પરથી શરૂ થાય છે.
• સાયક્લોપેન્ટીન એ પાંચ-સભ્યોની રિંગ એલ્કીન છે.

અવેજિત એલ્કીન્સ#

એલ્કીન્સમાં અવેજીઓ પણ હોઈ શકે છે, જે પરમાણુઓ અથવા પરમાણુઓના સમૂહ છે જે કાર્બન શૃંખલા સાથે જોડાયેલા હોય છે. અવેજીઓને નીચેના નિયમો અનુસાર નામ આપવામાં આવે છે:

1. અવેજીને એલ્કીનના મૂળ નામના ઉપસર્ગ તરીકે નામ આપવામાં આવે છે.
2. ઉપસર્ગને મૂળ નામથી હાઇફન દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે.
3. જો બહુવિધ અવેજીઓ હોય, તો તેમને મૂળાક્ષર ક્રમમાં યાદી બનાવવામાં આવે છે.

અવેજિત એલ્કીન નામકરણના ઉદાહરણો#

• મિથાઇલપ્રોપીન એ મિથાઇલ અવેજી સાથેનું પ્રોપીન છે.
• 2-મિથાઇલ-1-બ્યુટીન એ કાર્બન પરમાણુ 2 પર મિથાઇલ અવેજી સાથેનું 1-બ્યુટીન છે.
• 3-ઇથાઇલ-2-પેન્ટીન એ કાર્બન પરમાણુ 3 પર ઇથાઇલ અવેજી સાથેનું 2-પેન્ટીન છે.

એલ્કીન્સ માટેની IUPAC નામકરણ પદ્ધતિ આ સંયોજનોને નામ આપવાની એક વ્યવસ્થિત રીત છે. ઉપર દર્શાવેલ નિયમોનું પાલન કરીને, તમે કોઈપણ એલ્કીનને યોગ્ય રીતે નામ આપી શકો છો.

એલ્કીન્સની તૈયારીની પદ્ધતિઓ#

એલ્કીન્સ એ અસંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન છે જેમાં ઓછામાં ઓછો એક કાર્બન-કાર્બન ડબલ બોન્ડ હોય છે. તેઓ પોલિમર, ઇંધણ અને દ્રાવકો સહિત કાર્બનિક સંયોજનોની વિશાળ વિવિધતા માટે મહત્વપૂર્ણ પ્રારંભિક સામગ્રી છે. એલ્કીન્સ તૈયાર કરવા માટેની કેટલીક પદ્ધતિઓ છે, દરેકના પોતાના ફાયદા અને ગેરફાયદા છે.

1. આલ્કોહોલનું નિર્જલીકરણ#

એલ્કીન્સ તૈયાર કરવાની સૌથી સામાન્ય પદ્ધતિઓમાંની એક એ આલ્કોહોલનું નિર્જલીકરણ છે. આ પ્રતિક્રિયામાં એલ્કીન બનાવવા માટે આલ્કોહોલમાંથી પાણીના એક અણુને દૂર કરવાનો સમાવેશ થાય છે. પ્રતિક્રિયા સામાન્ય રીતે એસિડ દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે, જેમ કે સલ્ફ્યુરિક એસિડ અથવા ફોસ્ફોરિક એસિડ.

આલ્કોહોલનું નિર્જલીકરણ વિવિધ રીતે કરી શકાય છે. એક સામાન્ય પદ્ધતિ એ છે કે સીલ્ડ ટ્યુબમાં સાંદ્ર એસિડ સાથે આલ્કોહોલને ગરમ કરવું. બીજી પદ્ધતિ એ છે કે આલ્કોહોલ વરાળને ગરમ ઉદ્દીપક પરથી પસાર કરવી, જેમ કે એલ્યુમિના અથવા સિલિકા જેલ.

આલ્કોહોલનું નિર્જલીકરણ એક પ્રમાણમાં સરળ અને સસ્તી પ્રતિક્રિયા છે, અને તેનો ઉપયોગ એલ્કીન્સની વિશાળ વિવિધતા તૈયાર કરવા માટે થઈ શકે છે. જો કે, પ્રતિક્રિયા અનિચ્છનીય બાજુ ઉત્પાદનો પણ ઉત્પન્ન કરી શકે છે, જેમ કે ઈથર અને એસ્ટર.

2. એલ્કેન્સનું ક્રેકિંગ#

એલ્કીન્સ તૈયાર કરવાની બીજી સામાન્ય પદ્ધતિ એ એલ્કેન્સનું ક્રેકિંગ છે. આ પ્રતિક્રિયામાં એલ્કેનમાં કાર્બન-કાર્બન બોન્ડ તોડીને બે નાના એલ્કીન્સ બનાવવાનો સમાવેશ થાય છે. એલ્કેન્સનું ક્રેકિંગ સામાન્ય રીતે ઊંચા તાપમાન અને દબાણ પર કરવામાં આવે છે, અને તેનો ઉપયોગ ઘણીવાર ગેસોલિન અને અન્ય ઇંધણો ઉત્પન્ન કરવા માટે થાય છે.

એલ્કેન્સનું ક્રેકિંગ વિવિધ રીતે કરી શકાય છે. એક સામાન્ય પદ્ધતિ એ છે કે ઉદ્દીપકની હાજરીમાં એલ્કેનને ઊંચા તાપમાને ગરમ કરવું, જેમ કે ઝીઓલાઇટ. બીજી પદ્ધતિ એ છે કે એલ્કેન વરાળને ગરમ ધાતુની સપાટી પરથી પસાર કરવી.

એલ્કેન્સનું ક્રેકિંગ એક પ્રમાણમાં સસ્તી પ્રતિક્રિયા છે, અને તેનો ઉપયોગ એલ્કીન્સની વિશાળ વિવિધતા ઉત્પન્ન કરવા માટે થઈ શકે છે. જો કે, પ્રતિક્રિયા અનિચ્છનીય બાજુ ઉત્પાદનો પણ ઉત્પન્ન કરી શકે છે, જેમ કે કોક અને ટાર.

3. એલ્કીન્સનું એલ્કીલીકરણ#

એલ્કીન્સ એલ્ક