MP Board Class 10 Science Chapter 4: Carbon and its Compo…
🧪 MP Board Class 10 Science — Chapter 4: कार्बन एवं उसके यौगिक (Carbon and its Compounds)
📌 Key Concepts & Facts
1. कार्बन की विशेषताएँ (Special Features of Carbon)
- चतुःसंयोजक (Tetravalent): कार्बन में 4 वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं — 4 covalent bonds बना सकता है
- शृंखलन (Catenation): कार्बन कार्बन से जुड़कर लंबी शृंखलाएँ (chains) बना सकता है — यह सबसे खास गुण है
- कार्बन के यौगिकों की संख्या ≈ 70 लाख (7 million) से अधिक — सभी तत्वों से ज्यादा!
| कार्बन के गुण | विवरण |
|---|---|
| चतुःसंयोजकता | 4 covalent bonds |
| शृंखलन | C-C लंबी शृंखलाएँ |
| बंध प्रबलता | C-C बंध प्रबल (strong) |
| समावयवता | समान सूत्र, भिन्न संरचना |
2. कार्बन के अपररूप (Allotropes of Carbon)
| अपररूप | संरचना | गुण |
|---|---|---|
| हीरा (Diamond) | 3D network — प्रत्येक C 4 और C से जुड़ा | अति कठोर (hardest), विद्युत का कुचालक |
| ग्रेफाइट (Graphite) | 2D स्तरित (layered) — स्तरों के बीच कमज़ोर बल | मृदु (soft), विद्युत का सुचालक, फिसलन युक्त |
| बकमिन्स्टरफुलरीन (C₆₀) | फुटबॉल जैसी 3D गोल संरचना | नई खोज, अर्धचालक |
महत्वपूर्ण: Graphite, carbon का वह अपररूप है जो बिजली का संचालन करता है — प्रत्येक C परमाणु के पास एक मुक्त इलेक्ट्रॉन होता है।
3. कार्बनिक यौगिकों का वर्गीकरण
कार्बनिक यौगिक
├── संतृप्त (Saturated) — केवल एकल बंध (C-C)
│ └→ एल्केन (Alkane) — सामान्य सूत्र: CₙH₂ₙ₊₂
│
└── असंतृप्त (Unsaturated) — द्वि/त्रि-बंध
├→ एल्कीन (Alkene) — C=C, सामान्य सूत्र: CₙH₂ₙ
└→ एल्काइन (Alkyne) — C≡C, सामान्य सूत्र: CₙH₂ₙ₋₂
4. सजातीय श्रेणी (Homologous Series)
एक ही श्रेणी के यौगिक — समान क्रियात्मक समूह, समान रासायनिक गुण, क्रमागत सदस्यों में CH₂ का अंतर
| श्रेणी | सामान्य सूत्र | पहला सदस्य |
|---|---|---|
| एल्केन (Alkane) | CₙH₂ₙ₊₂ | CH₄ (मीथेन) |
| एल्कीन (Alkene) | CₙH₂ₙ | C₂H₄ (एथीन) |
| एल्काइन (Alkyne) | CₙH₂ₙ₋₂ | C₂H₂ (एथाइन) |
| ऐल्कोहॉल (Alcohol) | CₙH₂ₙ₊₁OH | CH₃OH (मेथनॉल) |
| कार्बोक्सिलिक अम्ल (Carboxylic acid) | CₙH₂ₙ₊₁COOH | HCOOH (मेथेनॉइक अम्ल) |
5. क्रियात्मक समूह (Functional Groups) — महत्वपूर्ण!
| क्रियात्मक समूह | सूत्र | उपसर्ग/प्रत्यय | उदाहरण |
|---|---|---|---|
| हैलोजन | -Cl, -Br, -F, -I | क्लोरो-, ब्रोमो- | CH₃Cl (क्लोरोमीथेन) |
| ऐल्कोहॉल | -OH | -ऑल | C₂H₅OH (एथेनॉल) |
| एल्डिहाइड | -CHO | -एल | CH₃CHO (एथेनॉल) |
| कीटोन | -CO- | -वन | CH₃COCH₃ (प्रोपैनोन) |
| कार्बोक्सिलिक अम्ल | -COOH | -ऑइक अम्ल | CH₃COOH (एथेनॉइक अम्ल) |
6. कार्बन के कुछ महत्वपूर्ण यौगिक
🔹 एथेनॉल (Ethanol) — C₂H₅OH
- पेय पदार्थों (alcoholic beverages) में पाया जाता है
- गुण: रंगहीन द्रव, विशिष्ट गंध, जल में पूर्णतया घुलनशील
- उपयोग: दवाइयाँ (tincture iodine), एंटीसेप्टिक, ईंधन
- जैव ईंधन: पेट्रोल में 10-20% एथेनॉल मिलाना (blending)
🔹 एथेनॉइक अम्ल (Ethanoic Acid / Acetic Acid) — CH₃COOH
- सिरके (vinegar) में 5-8% पाया जाता है
- गुण: तीखी गंध, खट्टा स्वाद, जल में घुलनशील
- कमज़ोर अम्ल (weak acid) — litmus को लाल करता है
🔹 साबुन और अपमार्जक (Soaps & Detergents)
| गुण | साबुन (Soap) | अपमार्जक (Detergent) |
|---|---|---|
| प्रकृति | वसीय अम्ल का सोडियम/पोटैशियम लवण | सल्फोनिक अम्ल का लवण |
| कठोर जल में | झाग नहीं बनाता (मैल बनता है) | झाग बनाता है |
| बायोडिग्रेडेबिलिटी | अधिक (biodegradable) | कम (non-biodegradable) |
साबुन का कार्य: साबुन के अणु का सिरा (ionic head) जल में घुलता है, पूँछ (hydrocarbon tail) तेल/ग्रीस में — इससे मिसेल (micelle) बनता है जो गंदगी को हटाता है।
7. संरचनात्मक सूत्र (Structural Formulae)
| यौगिक | आण्विक सूत्र | संरचनात्मक सूत्र |
|---|---|---|
| मीथेन | CH₄ | H–C–H (सभी H) |
| एथेन | C₂H₆ | H₃C–CH₃ |
| एथीन | C₂H₄ | H₂C=CH₂ |
| एथाइन | C₂H₂ | HC≡CH |
| एथेनॉल | C₂H₅OH | CH₃CH₂OH |
📝 Solved Examples (5)
Example 1: एल्केन श्रेणी के 5वें सदस्य का नाम और सूत्र बताइए।
हल:
– एल्केन का सामान्य सूत्र: CₙH₂ₙ₊₂
– 5वें सदस्य के लिए n = 5
– C₅H₂₍₅₎₊₂ = C₅H₁₂
– उत्तर: पेंटेन (Pentane), C₅H₁₂ ✅
जाँच: 1-मीथेन, 2-एथेन, 3-प्रोपेन, 4-ब्यूटेन, 5-पेंटेन — सही है। ✅
Example 2: CH₃COOH में कार्बन की संयोजकता (oxidation state) ज्ञात करें।
हल:
CH₃COOH का पूर्ण सूत्र: C₂H₄O₂
- मान लें C का ऑक्सीकरण अंक = x
- दो C परमाणुओं के लिए: 2x + 4(+1) + 2(-2) = 0
- 2x + 4 – 4 = 0
- 2x = 0 → x = 0
लेकिन दोनों C अलग-अलग स्थिति में हैं:
– CH₃ में C: -3
– COOH में C: +3
कुल: (-3) + (+3) = 0 ✅
Example 3: एथेनॉल और एथेनॉइक अम्ल में रासायनिक अभिक्रिया लिखें।
हल:
एथेनॉल + एथेनॉइक अम्ल → एस्टर + जल (एस्टरीकरण अभिक्रिया)
CH₃COOH + C₂H₅OH → CH₃COOC₂H₅ + H₂O
(एथेनॉइक अम्ल) (एथेनॉल) (एथिल एथेनोएट — एस्टर)
एस्टर का गुण: फलों जैसी मीठी गंध (fruity smell) ✅
साबुनीकरण (Saponification): एस्टर को क्षार (NaOH) के साथ गर्म करने पर वापस अम्ल + ऐल्कोहॉल मिलता है:
CH₃COOC₂H₅ + NaOH → CH₃COONa + C₂H₅OH
Example 4: निम्नलिखित यौगिकों को उनके IUPAC नाम दें।
(a) CH₃–CH₂–CH₂–OH
→ प्रोपेन-1-ऑल (Propan-1-ol) — ऐल्कोहॉल समूह (-OH) पहले C पर
(b) CH₃–CO–CH₃
→ प्रोपैनोन (Propanone) — कीटोन समूह मध्य में
(c) H–COOH
→ मेथेनॉइक अम्ल (Methanoic acid) — सबसे छोटा कार्बोक्सिलिक अम्ल
(d) CH₃–CH₂–CHO
→ प्रोपेनल (Propanal) — एल्डिहाइड समूह अंत में ✅
Example 5: 4.6 g एथेनॉल (C₂H₅OH) को पूर्णतः जलाने के लिए O₂ की कितनी मात्रा चाहिए?
हल:
दहन अभिक्रिया (Combustion reaction):
C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O
चरण 1: एथेनॉल का मोलर द्रव्यमान
C₂H₅OH = 2(12) + 6(1) + 16 = 24 + 6 + 16 = 46 g/mol
चरण 2: मोल निकालें
moles = 4.6/46 = 0.1 mol एथेनॉल
चरण 3: O₂ के मोल
1 mol एथेनॉल → 3 mol O₂
0.1 mol → 0.3 mol O₂
चरण 4: O₂ का द्रव्यमान
O₂ का मोलर द्रव्यमान = 32 g/mol
द्रव्यमान = 0.3 × 32 = 9.6 g O₂ ✅
✏️ Practice Questions (5)
Q1. एल्केन (Alkane), एल्कीन (Alkene) और एल्काइन (Alkyne) के सामान्य सूत्र लिखिए। प्रत्येक का एक-एक उदाहरण दीजिए।
👉 उत्तर देखें
| श्रेणी | सामान्य सूत्र | उदाहरण |
|—|—|—|
| एल्केन | CₙH₂ₙ₊₂ | CH₄ (मीथेन) |
| एल्कीन | CₙH₂ₙ | C₂H₄ (एथीन) |
| एल्काइन | CₙH₂ₙ₋₂ | C₂H₂ (एथाइन) |
Q2. साबुन कठोर जल (hard water) में झाग क्यों नहीं बनाता? समझाइए।
👉 उत्तर देखें
कठोर जल में Ca²⁺ और Mg²⁺ आयन होते हैं। साबुन (सोडियम/पोटैशियम लवण) इनसे अभिक्रिया कर **अघुलनशील अवक्षेप (precipitate)** बना लेता है — यही **मैल (scum)** कहलाता है।
साबुन + Ca²⁺ → Ca(साबुन)₂ ↓ (सफेद मैल)
यह मैल झाग बनने से रोकता है। अपमार्जक (detergent) ऐसा नहीं करता — इसलिए कठोर जल में भी झाग बनाता है।
Q3. एस्टरीकरण अभिक्रिया क्या है? एक उदाहरण दीजिए।
👉 उत्तर देखें
एस्टरीकरण: कार्बोक्सिलिक अम्ल और ऐल्कोहॉल के बीच अभिक्रिया जिसमें **एस्टर** और **जल** बनता है।
**उदाहरण:**
CH₃COOH + C₂H₅OH 🡪 CH₃COOC₂H₅ + H₂O
(एथेनॉइक अम्ल + एथेनॉल → एथिल एथेनोएट + जल)
एस्टर में फलों जैसी सुगंध (fruity smell) होती है।
Q4. ग्रेफाइट (Graphite) विद्युत का सुचालक क्यों होता है, जबकि हीरा (Diamond) कुचालक? समझाइए।
👉 उत्तर देखें
– **ग्रेफाइट:** प्रत्येक C परमाणु 3 और C परमाणुओं से जुड़ता है (sp² संकरण)। एक **मुक्त इलेक्ट्रॉन** बचता है जो स्तरों के बीच स्वतंत्र रूप से घूमता है — यही विद्युत चालन का कारण है।
– **हीरा:** प्रत्येक C परमाणु 4 और C परमाणुओं से जुड़ता है (sp³ संकरण)। **कोई मुक्त इलेक्ट्रॉन नहीं** — सभी इलेक्ट्रॉन बंध में बँधे हैं, अतः विद्युत का कुचालक।
यही कारण है कि ग्रेफाइट को **इलेक्ट्रोड** और **स्नेहक (lubricant)** के रूप में उपयोग किया जाता है।
Q5. CH₃CH₂OH (एथेनॉल) का दहन (combustion) रासायनिक समीकरण लिखें। 23 g एथेनॉल जलाने पर कितने g CO₂ उत्पन्न होगा?
👉 उत्तर देखें
**दहन समीकरण:**
C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O
**चरण 1:** एथेनॉल का मोलर द्रव्यमान = 46 g/mol
moles = 23/46 = 0.5 mol
**चरण 2:** 1 mol एथेनॉल → 2 mol CO₂
0.5 mol → 1 mol CO₂
**चरण 3:** CO₂ का द्रव्यमान
CO₂ का मोलर द्रव्यमान = 12 + 32 = 44 g/mol
द्रव्यमान = 1 × 44 = **44 g CO₂** ✅
📅 Generated: 14 July 2026 | 📚 MP Board Class 10 Science — Chapter 4: Carbon and its Compounds