कार्बन एवं उसके यौगिक तथा उनके घरेलू एवं औद्योगिक अनुप्रयोग

फ्रीऑन सिंथेटिक यौगिकों का एक समूह है जिन्हें क्लोरोफ्लोरोकार्बन (सीएफसी) और हाइड्रोक्लोरोफ्लोरोकार्बन (एचसीएफसी) के नाम से जाना जाता है। वे पूरी तरह या आंशिक रूप से हैलोजेनेटेड हाइड्रोकार्बन हैं जिनमें कार्बन (C), हाइड्रोजन (H), क्लोरीन (Cl), और फ्लोरीन (F) शामिल हैं।

ओजोन क्षय में योगदान:

  • पराबैंगनी विकिरण के कारण समताप मंडल में फ़्रीऑन टूट जाते हैं, जिससे क्लोरीन परमाणु मुक्त हो जाते हैं। क्लोरीन परमाणु ओजोन अणुओं (O₃) को उत्प्रेरक रूप से नष्ट कर देते हैं, जिससे ओजोन का क्षय होता है।

Cl + O₃ → ClO + O₂

ClO + O → Cl + O₂

Extra:

  • प्रभाव: ओजोन परत के पतले होने से अधिक हानिकारक यूवी विकिरण पृथ्वी की सतह तक पहुंच जाता है, जिससे मानव स्वास्थ्य और पारिस्थितिकी तंत्र के लिए खतरा पैदा हो जाता है।
  • ऊपरी वायुमंडल में ओजोन रिक्तीकरण में योगदान देने वाले सीएफसी के परिणामस्वरूप, मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल के तहत ऐसे यौगिकों का निर्माण चरणबद्ध कर दिया गया है, और उन्हें हाइड्रोफ्लोरोकार्बन (एचएफसी) जैसे अन्य उत्पादों से प्रतिस्थापित किया जा रहा है।
  • सबसे आम उदाहरण डाइक्लोरोडिफ्लोरोमेथेन (आर-12) है। आर-12 को आमतौर पर फ़्रीऑन भी कहा जाता है और इसका उपयोग रेफ्रिजरेंट के रूप में किया जाता था।)

फ्रीऑन (CFCs) क्या हैं, उनके सामान्य उपयोग क्या हैं? इनके पर्यावरणीय प्रभावों पर चर्चा करें।

  • फ्रियॉन्स क्लोरोफ्लोरोकार्बन (CFCs) हैं – कार्बन, क्लोरीन, और फ्लोरीन के यौगिक।ये गैर-विषैले, गैर-ज्वलनशील, और रासायनिक रूप से स्थिर होते हैं, जो इन्हें औद्योगिक रूप से उपयोगी बनाता है।
  • फ्रियॉन्स (CFCs) के सामान्य उपयोग:
    • वातानुकूलन (एयर कंडीशनर), रेफ्रिजरेटर में प्रशीतक (रेफ्रिजरेंट)।
    • एरोसोल स्प्रे (जैसे परफ्यूम, डियोड्रेंट) में प्रणोदक (प्रोपेलेंट)।
    • प्लास्टिक और फोम निर्माण में फोमिंग एजेंट।
    • इलेक्ट्रॉनिक घटकों की सफाई के लिए विलायक।
  1.  CFCs का पर्यावरणीय प्रभाव:
    • ओजोन क्षय:
      • CFCs समताप मंडल में क्लोरीन रेडिकल्स छोड़ते हैं।
      • ये ओजोन (O₃) के साथ प्रतिक्रिया करके इसे ऑक्सीजन (O₂) में तोड़ देते हैं।
      • इससे ओजोन परत का क्षय होता है, जिससे पृथ्वी तक हानिकारक UV विकिरण बढ़ता है।
    •  वैश्विक तापन क्षमता (GWP):
      • CFCs शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैसें हैं, जो जलवायु परिवर्तन में योगदान देती हैं।
    • लंबा वायुमंडलीय जीवनकाल:
      • CFCs स्थिर होते हैं और वायुमंडल में दशकों तक रहते हैं, जिससे दीर्घकालिक क्षति होती है।

इनके हानिकारक प्रभावों के कारण, मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल (1987) जैसे वैश्विक प्रयास CFCs को चरणबद्ध तरीके से समाप्त करने और ओजोन परत की रक्षा करने का लक्ष्य रखते हैं।

Characteristic

Diamond

Graphite

परमाण्विक संरचना

प्रत्येक कार्बन परमाणु टेट्राहेड्रल व्यवस्था में चार अन्य कार्बन परमाणुओं से जुड़ा होता है।

प्रत्येक कार्बन परमाणु परतों में तीन अन्य कार्बन परमाणुओं से जुड़ा होता है, जिससे हेक्सागोनल वलय बनते हैं।

कठोरता

अत्यंत कठोर, मोह्स स्केल पर रैंकिंग 10

अपेक्षाकृत नरम और फिसलन वाला, कमजोर इंटरलेयर बलों के कारण मोह्स पैमाने पर 1-2 के आसपास रैंकिंग।

विद्युत चालकता

इन्सुलेटर, बिजली का संचालन नहीं करता.

विस्थानीकृत π इलेक्ट्रॉनों के कारण कार्बन परमाणुओं के तलों के साथ विद्युत का संवाहक।

प्रकाशीय गुण

उच्च अपवर्तनांक वाला पारदर्शी।

दिखने में अपारदर्शी और बेरंग

विशिष्ट घनत्व

उच्च (3.5)

हीरे की तुलना में कम (2.25)

सक्रियता

रासायनिक रूप से निष्क्रिय

रासायनिक रूप से निष्क्रिय

अनुप्रयोग

आभूषण, काटने के उपकरण और अपघर्षक

स्नेहक, पेंसिल और थर्मल प्रबंधन सामग्री।

एल्केन, एल्कीन और एल्काइन में अंतर-

विशेषताऐल्केन्सऐल्कीन्सऐल्काइन्स
बंधन का प्रकारकेवल एकल बंधन (σ बंधन)एक द्विक बंधन (1 σ + 1 π बंधन)एक त्रिक बंधन (1 σ + 2 π बंधन)
संकरण (हाइब्रिडाइजेशन)sp³sp²sp
सामान्य सूत्रCₙH₂ₙ₊₂CₙH₂ₙCₙH₂ₙ₋₂
संतृप्तिसंतृप्त (अधिकतम H परमाणु)असंतृप्त (द्विक बंधन के कारण कम H)असंतृप्त (त्रिक बंधन के कारण कम H)
प्रतिक्रियाशीलतासबसे कम प्रतिक्रियाशीलमध्यम प्रतिक्रियाशील (π बंधन प्रतिक्रियाशील)सबसे अधिक प्रतिक्रियाशील (2 π बंधन प्रतिक्रियाशील)
प्रतिक्रियाओं के प्रकारप्रतिस्थापन प्रतिक्रियाएँ (हैलोजनन)योग प्रतिक्रियाएँ (हाइड्रोजनीकरण, हैलोजन योग)तीव्र योग प्रतिक्रियाएँ
प्रतिक्रियाशीलता का कारणकेवल मजबूत σ बंधनकमजोर π बंधन आसानी से टूटता है2 π बंधन → अत्यधिक प्रतिक्रियाशील स्थल
उदाहरण यौगिकमिथेन (CH₄), इथेन (C₂H₆)एथीन (C₂H₄), ब्यूटीनएथाइन (C₂H₂), ब्यूटाइन


संतृप्त हाइड्रोकार्बन बनाने के लिए निकेल या पैलेडियम जैसे उत्प्रेरक की उपस्थिति में असंतृप्त हाइड्रोकार्बन में हाइड्रोजन मिलाना हाइड्रोजनीकरण  कहलाता  है।

हाइड्रोजनीकरण का औद्योगिक अनुप्रयोग:

  • खाद्य उद्योग: वनस्पति तेलों से वनस्पति घी तैयार करना।
  • पेट्रोकेमिकल उद्योग: पेट्रोलियम उत्पादों की गुणवत्ता में सुधार के लिए कच्चे तेल या प्राकृतिक गैस में असंतृप्त हाइड्रोकार्बन को संतृप्त हाइड्रोकार्बन में परिवर्तित करता है।
  • नाइट्रो यौगिकों का हाइड्रोजनीकरण: नाइट्रो यौगिकों को अमीनो यौगिकों में परिवर्तित करता है, जो डाई, कीटनाशक और फार्मास्युटिकल संश्लेषण में महत्वपूर्ण हैं।

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