ఆహారం, ఔషధాలు, పురుగు మందులు, రంగులు, అద్దకాలు తదితరాల్లో కార్బన్ ఉండటం వల్ల వాటిని కర్బన సమ్మేళనాలంటారు. పెట్రోలియం, బొగ్గు, సహజ వాయువు, మొక్కలు, జంతువులు.. ఇవన్నీ కర్బన సమ్మేళనాల నిలయాలు. వోలర్ అనే శాస్త్రవేత్త అమ్మోనియం సయనేట్ని వేడి చేసి యూరియాను తయారు చేశారు. C,H,O అనే మూలకాల నుంచి మొదటి కర్బన సమ్మేళనం ఎసిటికామ్లాన్ని కోల్బ్ తయారు చేశారు.
ఆవర్తన పట్టికలో కార్బన్ మినహా మిగతా అన్ని మూలకాల నుంచి సుమారు 50,000 సమ్మేళనాలను తయారు చేయవచ్చు. ఒక్క కార్బన్ నుంచే 5 మిలియన్ల సమ్మేళనాలను తయారు చేయవచ్చు (శృంఖలత, సాదృశ్యం, ద్వి, త్రిబంధాలను ఏర్పరిచే స్వభావం వల్ల). కార్బన్ పరమాణువు సంఖ్య 6. దీని మొదటి ఉద్రిక్త స్థాయి ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం 1s2 2s1 2px1 2py1 2pz1. కాబట్టి కార్బన్ 4 సమయోజనీయ బంధాలను ఏర్పరుస్తుంది. ఆల్కేన్లు - sp3, ఆల్కీన్లు - sp2, ఆల్కైన్లు - sp సంకరీకరణంలో పాల్గొంటాయని రసాయనబంధం పాఠ్యాంశాల్లో నేర్చుకున్నారు.
కర్బన సమ్మేళనాలను ప్రకృతి వనరుల నుంచి లేదా ప్రయోగశాల, కర్మాగారం నుంచి తయారుచేస్తారు. వీటిలో ఉండే మలినాలను కచ్చితంగా తొలగించాలి. ఎందుకంటే కచ్చితమైన సమ్మేళనం ఏదో, దాని ధర్మాలు ఏమిటో తెలుసుకోవాలి. కర్బన రసాయన పదార్థాలను శుద్ధి చేసే విధానాల్లో ముఖ్యమైనవి.
స్ఫటికీకరణం - చల్లబరచి, కరిగి ఉన్న పదార్థాన్ని స్ఫటికీకరణం చేయడం.
ఉత్పతనం - వేడి చేసి పదార్థాన్నిఉత్పనం చెందించి, చల్లార్చి ఘన పదార్థాన్ని పొందడం.
స్వేదనం - బాష్పశీల ద్రవాల ద్రవీభవన స్థానాల మధ్య భేదం 40º C కంటే ఎక్కువ ఉన్నప్పుడు.
పాక్షిక అంశిక స్వేదనం - బాష్పశీల ద్రవాల ద్రవీభవన స్థానాల మధ్య భేదం 40º C కంటే తక్కువ ఉన్నప్పుడు. అల్పపీడనం వద్ద స్వేదనం - అధిక బాష్పీభవన స్థానాలున్న ద్రవాలు లేదా బాష్పీభవన స్థానాల కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద వియోగం చెందే ద్రవాలను శుద్ధి చేయడం కోసం.
జల బాష్పస్వేదనం - నీటిలో కరగని, బాష్పీభవన స్థానం ఎక్కువగా ఉన్న, జల బాష్పంతో బాష్పంగా మారే ద్రవాలను శుద్ధి చేయడం కోసం.
ద్రావణి నిష్కర్షణ - కర్బన ద్రావణిలో కర్బన సమ్మేళనం కరిగి, స్వేదనం చేస్తే వేరుకాగల సమ్మేళనం. క్రొమటోగ్రఫీ పద్ధతుల ద్వారా కర్బన రసాయన పదార్థాలను శుద్ధి చేస్తారు.
క్రొమటోగ్రఫీ:
క్రొమటోగ్రఫీ చాలా ఆధునిక పద్ధతి. దీన్ని రష్యా వృక్ష శాస్త్రవేత్త 'స్వెట్' రూపొందించారు. ఈయన వృక్షాల నుంచి నిష్కర్షించిన క్లోరోఫిల్, జాంతోఫిల్లను వేరుచేశారు. స్థిర ప్రావస్థ (ద్రవ/ఘన), చలనశీల ప్రావస్థ (ద్రవ/వాయు)లను బట్టి క్రొమటోగ్రఫీ పద్ధతులను కాలమ్, పలుచటి పొర, వితరణలుగా వర్గీకరించారు.
కర్బన సమ్మేళనాల గుణాత్మక విశ్లేషణ
కర్బన సమ్మేళనాలను శుద్ధి చేశాక దానిలో ఉండే మూలకాలను గుణాత్మకంగా (తర్వాత అది ఎంత ఉందో పరిమాణాత్మకంగా) విశ్లేషించాలి.
C,H లను గుర్తించడం
కర్బన సమ్మేళనాన్ని దహనం చెందిస్తే కార్బన్ CO2గా (సున్నపుతేటను పాలలా మారుస్తుంది), హైడ్రోజన్ H2O గా (రంగులేని CuSO4 ను నీలి రంగు CuSO4 . 5H2O గా మారుస్తుంది) వెలు వడతాయి.
C + 2CuO →2Cu + CO2
Ca(OH)2 + CO2→ CaCO3 + H2O
2H + CuO → Cu + H2O
CuSO4 + 5H2O → CuSO4 . 5H2O
N ను గుర్తించడం
సోడియం ద్రవ నిష్కర్షణ( Na + C + N → NaCN ), NaOH, FeCl 3తో చర్య జరిపాక, దాన్ని HCl తో ఆమ్లీకృతం చేస్తే ప్రూషియన్ నీలం/ఆకుపచ్చ రంగు ఉండే అవక్షేపం (ఫెర్రిక్ ఫెర్రో సయనైడ్) వస్తుంది.
3 Na4 [ Fe (CN)6] + 4 FeCl3 → Fe4 [ Fe (CN)6]3 + 12 NaClS ను గుర్తించడం
సోడియం ద్రవ నిష్కర్షణ (2Na + S → Na2S) కు సోడియం నైట్రోప్రూసైడ్ను కలిపితే ముదురు ఊదా రంగు (సోడియం థయో నైట్రో ప్రూసైడ్) వస్తుంది.
Na2S + Na2[ Fe (CN)5NO ] → Na4[ Fe (CN)5NOS ]
హాలోజన్ల (X) ను గుర్తించడం
సోడియం ద్రవ నిష్కర్షణ (2Na + X2→ 2NaX)ను HNO3 తో ఆమ్లీకృతం చేసి AgNO3 ని కలపాలి.
NaCl + AgNO3→ NaNO3+ AgCl (తెల్లటి అవక్షేపం, NH4OH లో పూర్తిగా కరుగుతుంది).
NaBr + AgNO3 → NaNO3+AgBr (లేత పసుపు అవక్షేపం, NH4OH లో పాక్షికంగా కరుగుతుంది). NaI + Ag NO3→ NaNO3 + AgI (పసుపు అవక్షేపం, NH4OH లో అసలు కరగదు).
P ను గుర్తించడం
కర్బన సమ్మేళనాన్ని సోడియం పెరాక్సైడ్, HNO3 , అమ్మోనియం మాలిబ్డేట్లతో చర్య జరిపితే కానరీ పక్షి రంగును పోలిన పసుపు పచ్చ అవక్షేపం వస్తుంది.
Na3PO4 + HNO3 3NaNO3 + H3PO4
H3PO4 + 12 (NH4 )2 MoO4→ (NH4)3 PO4.12MoO3 + 12H2O + 21 NH3
"O" గుర్తించడం
-OH, -CHO, -NO, -COOH ప్రమేయ సమూహాలను గుర్తించడం ద్వారా ఆక్సిజన్ ఉన్నట్లు తెలుసుకోవచ్చు.
C & H ల భార శాతాలను లీబిగ్ పద్ధతిలో గణించవచ్చు. ఈ పద్ధతిలో భారం తెలిసిన కర్బన సమ్మేళనాన్ని ఎక్కువ గాలిలో CuO లో దహనం చెందిస్తే C కాస్తా CO2గా, H కాస్తా H2O గా మారతాయి
Ba SO4 భారం
S భారశాతం = ------------------------------ × 13.73
కర్బన సమ్మేళన భారం
(NH4)3 PO4 . 12 M0O3
P భార శాతం = -------------------------------- × 27.93
కర్బన సమ్మేళన భారం
O భారశాతం = 100 - కర్బన సమ్మేళనంలో ఉన్న మిగతా మూలకాల భార శాతాల మొత్తం
సమజాత శ్రేణులు
ఒకే సాధారణ ఫార్ములా, ఒకే ప్రమేయ సమూహం కలిగి, శ్రేణిలో ఏ రెండు వరుస సమ్మేళనాల అణు సంకేతాల్లో -CH2 తేడా ఉన్న శ్రేణిని సమజాత శ్రేణి అంటారు. వీటిని ఒకే రకమైన పద్ధతిలో తయారు చేయవచ్చు. ఒక శ్రేణికి చెందిన పదార్థాలన్నింటికీ రసాయన ధర్మాలు ఒకే విధంగా ఉంటాయి.వాటి భౌతిక ధర్మాల్లో క్రమత్వం ఉంటుంది.
IUPAC నామకరణ విధానం
కర్బన సమ్మేళనాలకు పేర్లు పెట్టడానికి International Union of Pure and Applied Chemistry కమిటీ కొన్ని నియమాలను రూపొందించింది.
IUPAC నామం = పూర్వపదం + ఉపసర్గ + ప్రైమరీ పదానుబంధం + సెకండరీ పదానుబంధం
ఉపసర్గ-సమ్మేళనంలోని దీర్ఘ శృంఖలంలో ఉన్న కార్బన్ల సంఖ్యను తెలియజేస్తుంది. మిథ్ (C1), ఇథ్ (C2), ప్రొప్ (C3), బ్యుట్(C4), పెంట్ (C5), హెక్స్ (C6), హెప్ట్(C7), ఆక్ట్(C8), నాన్(C9), డెక్ (C10)లు ఉపసర్గలు. ప్రైమరీ పదానుబంధం సంతృప్త (ఏక బంధాలు - ఏన్), అసంతృప్త బంధాలను (ద్విబంధాలు - ఈన్, త్రిబంధాలు - ఐన్), సెకండరీ
పదానుబంధం ప్రమేయ సమూహాన్ని (ఆల్కహాల్ _OH - ఓల్, ఆల్డిహైడ్ _CHO - ఆల్, కీటోన్ ఓన్, ఎస్టర్ _COO ఓయేట్)తెలియజేస్తాయి. పూర్వపదాలు, ప్రమేయ సమూహాలు మినహా ద్వితీయశ్రేణి ప్రమేయ సమూహాల గురించి తెలియజేస్తాయి.
(ఉదా: మిథైల్-CH3, ఇథైల్-C2 H5, ప్రొపైల్-C3 H7...)
ఉదా:
ఉపసర్గ: హెక్స్ ప్రైమరీ పదానుబంధం: ఏన్
సెకండరీ పదానుబంధం: ఓయిక్ ఆమ్లం పూర్వపదం. 4 - హైడ్రాక్సీ - 5 మిథైల్
... IUPAC నామం: 4 - హైడ్రాక్సీ - 5 మిథైల్ హెక్సనోయిక్ ఆమ్లం
IUPAC నియమాలు:
* సాధ్యమైన దీర్ఘ శృంఖలాన్ని (సమ్మేళనంలో) ఎంపిక చేయాలి.
ప్రతిక్షేపాలు, ప్రమేయ సమూహాలున్న అన్ని కార్బన్ల సంఖ్య మొత్తం అతి తక్కువగా ఉండేలా శృంఖలాన్ని చూసుకోవాలి.
* ఒకే ప్రతిక్షేపకం, బహుబంధం, ప్రమేయ సమూహం 2, 3, 4 సార్లు పునరావృతమైతే డై, ట్రై, టెట్రా అనే సంఖ్యా పూర్వపదాలను వాడతారు.
* ప్రమేయ సమూహం ఉన్న కార్బన్కు తక్కువ సంఖ్యనివ్వాలి.
* శృంఖలాంత్య కార్బన్ ప్రమేయ సమూహంలో (_ CHO _ CN, _ COOH లకు) ఉండే కార్బన్కు తప్పనిసరిగా '1' సంఖ్యనివ్వాలి.
(అత్యల్ప మొత్తంతో నిమిత్తం లేకుండా)
* ఒక సమ్మేళనంలో ఎక్కువ ప్రమేయ సమూహాలు ఉన్నట్లయితే, ప్రధాన ప్రమేయ సమూహాల్ని ప్రాధాన్యత క్రమం ప్రకారం ఎంపిక చేయాలి.
కార్బాక్సిలిక్ ఆమ్లం > ఆల్డిహైడ్ > నైట్రైట్ > కీటోన్ > ఆల్కహాల్ > ఎమైన్ > ఈథర్ > ఆల్కీన్ > ఆల్కైన్
బంధ గీత నిర్మాణం:
C - C బంధాలను జిగ్ - జాగ్ పద్ధతిలో క్లుప్తంగా రాసి సమ్మేళనాన్ని
తెలియజెప్పే ఫార్ములా. గీతలు కలిసే చోట కార్బన్, దానిపై తగినన్ని
H పరమాణువులున్నాయి.
ఉదా: ఈ బంధ గీత 3 - ఇథైల్ 2 - మిథైల్ పెంటేన్ని సూచిస్తుంది.
బైసైక్లో సమ్మేళనాలు:
రెండు కర్బన వారధి వలయాలు కార్బన్లతో కలిసి ఒకే సమ్మేళనంగా ఏర్పడే వాటిని బైసైక్లో సమ్మేళనాలు అంటారు.
ఉదా: నార్ బోర్నేన్ పేరు బైసైక్లో (2, 2, 1) హెప్టేన్ ప్రతి వారధిలో ఉండే కార్బన్ల సంఖ్య తగ్గే క్రమంలో (a,c,b) రాయాలి.
నిర్మాణాత్మక సాదృశ్యం
అణువులోని పరమాణువులు, సమూహాల అమరికల్లో తేడాల వల్ల (ప్రాదేశిక అమరికలతో సంబంధం లేని) ఏర్పడే సాదృశ్యం.
శృంఖల సాదృశ్యం: శృంఖలంలోని కార్బన్ పరమాణువుల అమరికల్లో వచ్చే తేడా వల్ల ఏర్పడే సాదృశ్యం.
స్థాన సాదృశ్యం: ఒక సమ్మేళనంలో బహుబంధాలు, ప్రమేయ సమూహాలు, ప్రతిక్షేపకాల స్థానంలో వచ్చే తేడాల వల్ల ఏర్పడే సాదృశ్యం.
ఉదా: C3H7OH కి 2 సాదృశ్యాలున్నాయి.
ప్రమేయ సమూహ సాదృశ్యం: వేర్వేరు ప్రమేయ సమూహాలు ఉన్నప్పుడు ఏర్పడే సాదృశ్యం
ఉదా: C2H6O
సాదృశ్యాలు: CH3CH2 OH CH3_ O _ CH3
ఇథైల్ ఆల్కహాల్ డై మిథైల్ ఈథర్
మెటామెరిజం: ఒకే ప్రమేయ సమూహానికి వేర్వేరు ఆల్కైల్ సమూహాలు బంధించి ఉండటం వల్ల ఏర్పడే సాదృశ్యం
ఉదా: C4H10O
సాదృశ్యాలు: C2H5_ O _ C2H5 CH3_ O _ C3H7
డై ఇథైల్ ఈథర్ మిథైల్ ప్రొపైల్ ఈథర్
టాటోమెరిజం: ఒక కార్బన్పై ఉండే H పరమాణువు అదే అణువులోని వేరే పరమాణువు పైకి వెళ్లడం వల్ల ఈ సాదృశ్యం ఏర్పడుతుంది. ఇదీ ప్రమేయ సమూహ సాదృశ్యం లాంటిదే.
ప్రాదేశిక సాదృశ్యం: పరమాణువులు, సమూహాల ప్రాదేశిక అమరికల వల్ల ఏర్పడే సాదృశ్యం. అనురూపక సాదృశ్యం: ఏకబంధం చుట్టూ ఉండే పరమాణువులు, సమూహాలను తిప్పటం వల్ల ఏర్పడే సాదృశ్యం.
ఉదా: ఈథేన్ అనురూపనాలు (న్యూమన్ ప్రక్షేపకాలు)
విన్యాస సాదృశ్యం: బంధ విచ్ఛేదనం, బంధ పునరమరికల వల్ల ఏర్పడే సాదృశ్యం
క్షేత్ర సాదృశ్యం: ద్విబంధ కార్బన్ చుట్టూ ఉన్న పరమాణువులు, సమూహాలను విభిన్న ప్రాదేశిక అమరికలు చేస్తే ఏర్పడే సాదృశ్యం.ఒకే సమూహాలు కార్బన్ పరమాణువులకు ఒకే వైపు అమర్చితే దాన్ని సిస్ -సాదృశ్యం అంటారు.కార్బన్ పరమాణువులకు రెండు వైపులా అమర్చితే దాన్ని ట్రాన్స్ - సాదృశ్యమని అంటారు.
E - Z విధానం
ద్వి బంధ కార్బన్ల చుట్టూ వేర్వేరు పరమాణువులు/ సమూహాలు బంధించి ఉంటే, అధిక పరమాణు భారమున్న పరమాణువులు కార్బన్లకు ఒకే వైపున అమర్చితే దాన్ని Z- విన్యాసమని,రెండు వైపులా అమర్చితే E- విన్యాసమని అంటారు.
Z- విన్యాసం E- విన్యాసం
దృక్ సాదృశ్యం : సమతల ధ్రువిత కాంతి ప్రవర్తనలో కలిగే మార్పు (కైరల్ కార్బన్ ఉండటం, బింబ ప్రతిబింబాలు అధ్యారోపణం చెందక పోవటం వల్ల), విన్యాసాల్లో కలిగే మార్పుల వల్ల ఏర్పడే సాదృశ్యం. ఒక పదార్థం సమతల ధ్రువిత కాంతిని కుడివైపుకి తిప్పితే దాన్ని d- విన్యాసమని, ఎడమ వైపుకి తిప్పితే దాన్ని l - విన్యాసమని అంటారు.