ऐल्डिहाइड और कीटोन: वर्चुअल लैब एक्सपेरिमेंट

ऐल्डिहाइड और कीटोन क्या हैं?

ऐल्डिहाइड और कीटोन कार्बनिक यौगिक हैं, जिनमें एक कार्बोनिल क्रियात्मक समूह ( -C=O ) शामिल होता है। इस समूह के कार्बोनिल कार्बन परमाणु में दो शेष बंध होते हैं, जो हाइड्रोजन, ऐल्किल या ऐरिल प्रतिस्थापी के साथ जुड़ सकते हैं। कार्बनिक रसायन के अंतर्गत, ऐल्डिहाइड कार्बनिक यौगिकों को संदर्भित करते हैं, जहाँ एक कार्बोनिल समूह ( -C=O ) कार्बन श्रृंखला के सिरे पर स्थित होता है, और एक हाइड्रोजन परमाणु कार्बन परमाणु से जुड़ा होता है। यदि कार्बोनिल कार्बन के दोनों सिरों पर ऐल्किल या ऐरिल समूह उपस्थित होते हैं, तो यौगिक को कीटोन कहा जाता है।

यदि ऐल्डिहाइड में कार्बोनिल कार्बन पर एक हाइड्रोजन और एक ऐल्किल समूह उपस्थित है, तो इसे ऐलिफैटिक ऐल्डिहाइड कहा जाता है। यदि कार्बोनिल कार्बन में एक हाइड्रोजन और एक ऐरोमैटिक समूह उपस्थित है, जैसे बेन्जीन, तो इसे एक ऐरोमैटिक ऐल्डिहाइड कहा जाता है। कीटोन में, कार्बोनिल समूह में 2 हाइड्रोकार्बन समूह जुड़े होते हैं। ये बेन्जीन वलय या ऐल्किल समूह युक्त हो सकते हैं। कीटोन में कार्बोनिल समूह से जुड़ा हाइड्रोजन परमाणु नहीं होता है। यदि कार्बोनिल कार्बन में दो ऐल्किल समूह उपस्थित हैं, तो यह एक ऐलिफैटिक कीटोन है। यदि कार्बोनिल कार्बन में एक ऐल्किल समूह और एक ऐरिल समूह उपस्थित है, तो यह एक ऐरोमैटिक कीटोन है। यदि कार्बोनिल कार्बन में दो हाइड्रोकार्बन समूह उपस्थित हैं, तो इसे ऐरोमैटिक कीटोन के रूप में जाना जाता है। 

कार्बोनिल यौगिक क्या हैं?

अकार्बनिक रसायन में, कार्बोनिल को एक लिगेंड के रूप में, कार्बन मोनोऑक्साइड, या तो एक लिगेंड या एक कार्बधात्विक संकुल (एक धातु कार्बोनिल उदाहरण के लिए, निकिल कार्बोनिल) के रूप में भी संदर्भित किया जा सकता है। कार्बनिक रसायन में, एक कार्बोनिल समूह को ऑक्सीजन परमाणु से जुड़े एक द्वि-बंधित कार्बन परमाणु से बने क्रियात्मक समूह जैसे: C=O के रूप में वर्णित किया जा सकता है। कई कार्बनिक यौगिक वर्गों के लिए कई बड़े क्रियात्मक समूहों का भाग होना सामान्य है। कार्बोनिल समूह ( -C=O ) युक्त यौगिकों को कार्बोनिल यौगिक कहा जाता है।

कार्बनिक कार्बोनिल यौगिकों के उदाहरण

इनमें कार्बामेट, यूरिया, और फॉस्जीन, ऐसिल क्लोराइड, क्लोरोफॉर्मेट, कार्बोनेट एस्टर, लैक्टोन, थायोएस्टर, लैक्टम, आइसोसायनेट और हाइड्रॉक्सेमेट के व्युत्पन्न भी शामिल हैं।

कार्बोनिल समूह की संरचना कैसी है?

कार्बोनिल समूह में, कार्बन परमाणु में sp² संकरण होता है, जो एक सिग्मा बंध के माध्यम से तीन अन्य परमाणुओं से बंधित होता है और लगभग 120° के बंध कोणों के साथ एक त्रिकोणीय समतलीय ज्यामिति बनाता है। तीन सिग्मा बंधों में से एक सिग्मा बंध ऑक्सीजन परमाणु के साथ, जबकि अन्य दो सिग्मा बंध हाइड्रोजन के साथ/या कार्बन परमाणुओं के साथ बंधित होते हैं। कार्बन परमाणु का चौथा संयोजी इलेक्ट्रॉन अपने असंकरित 2p-कक्षक में रहता है। यह 2p-कक्षक, ऑक्सीजन परमाणु के 2p-कक्षक के साथ ‘पार्श्व-पार्श्व’ अतिव्यापन द्वारा एक ???? बंध का निर्माण करता है। इसके अलावा, ऑक्सीजन परमाणु में इलेक्ट्रॉनों के दो अबंधित युग्म भी होते हैं। कार्बोनिल समूह के द्वि-बंध की लंबाई लगभग 1.2 एंग्स्ट्रॉम होती है, और इसकी सामर्थ्य लगभग 176 – 179 Kcal/mol होती है।

कार्बोनिल समूह की संरचना नीचे दी गई है:

कार्बोनिल यौगिकों की पहचान कैसे की जाती है?

ऐल्डिहाइड और कीटोन जैसे कार्बोनिल यौगिकों की उपस्थिति की पहचान करने के लिए, सबसे अच्छी विधि 2,4-DNP परीक्षण करना है। 2,4-DNP अभिकर्मक का पूरा नाम 2,4-डाइनाइट्रोफेनिल हाइड्रेजीन है। ऐल्डिहाइड और कीटोन, एक पीला या लाल-नारंगी अवक्षेप देने के लिए 2,4-डाइनाइट्रोफेनिलहाइड्रेजीन अभिकर्मक के साथ अभिक्रिया करते हैं। इस परीक्षण का उपयोग ऐल्डिहाइड और कीटोन दोनों यौगिकों की पहचान के लिए किया जाता है।

कीटोन या ऐल्डिहाइड से इमीन के निर्माण के लिए, अभिकर्मक 2,4-डाइनाइट्रोफेनिलहाइड्रेजीन का उपयोग किया जाता है। इस योग-विलोपन अभिक्रिया में 2 4-DNP का प्राथमिक ऐमीनो समूह अम्लीय वातावरण में एक ऐल्डिहाइड या कीटोन के कार्बोनिल पर आक्रमण करता है। संघनन अभिक्रिया के परिणामस्वरूप एक हाइड्रेजोन का निर्माण होता है, जो विलयन में अवक्षेपित हो जाता है।

2 4-DNP के साथ ऐल्डिहाइड और कीटोन की रासायनिक अभिक्रियाएँ नीचे दी गई है:

पीला अवक्षेप असंयुग्मित कीटोन या ऐल्डिहाइड, जबकि लाल-नारंगी अवक्षेप संयुग्मित निकाय को इंगित करता है। इस परीक्षण का उपयोग ऐल्कोहॉल और एस्टर से कीटोन और ऐल्डिहाइड को विभेदित करने के लिए किया जाता है, जिसके साथ 2,4-DNP अभिक्रिया नहीं करता है, और इस प्रकार कोई अवक्षेप भी निर्मित नहीं होता है। ऐल्डिहाइड और कीटोन व्युत्पन्न, सुपरिभाषित गलनांक वाले क्रिस्टलीय पदार्थ होते हैं और इनका उपयोग विशिष्ट यौगिकों की पहचान करने के लिए किया जा सकता है।

कार्बोनिल यौगिकों के अनुप्रयोग

कार्बोनिल यौगिक, जैसे ऐल्डिहाइड और कीटोन कुछ अत्यंत महत्वपूर्ण कार्बनिक यौगिक हैं, जिनके विभिन्न क्षेत्रों में कई उपयोग हैं। ऐल्डिहाइड और कीटोन  के कई महत्वपूर्ण उपयोग हैं। इन यौगिकों के कुछ सामान्य अनुप्रयोग यहां दिए गए हैं:

1. फॉर्मेल्डिहाइड (मेथेनॉल के ऑक्सीकरण द्वारा निर्मित) एक गैस है, लेकिन आमतौर पर इसे जल में 37 प्रतिशत विलयन के रूप में प्रयोग किया जाता है, जिसे फॉर्मेलिन कहा जाता है। इसका उपयोग चर्मशोधन, परिरक्षण, और लेपन के साथ-साथ पादपों और सब्जियों के लिए एक रोगाणुनाशी, कवकनाशी और कीटनाशक के रूप में किया जाता है, लेकिन इसका सबसे बड़ा अनुप्रयोग कुछ बहुलकों के उत्पादन में होता है।
2. बैकेलाइट प्लास्टिक, फॉर्मेल्डिहाइड और फीनॉल के मध्य एक अभिक्रिया द्वारा निर्मित होता है। इन बहुलकों का उपयोग न केवल प्लास्टिक के रूप में किया जाता है, बल्कि इससे भी अधिक महत्वपूर्ण, आसंजक और लेपन के रूप में किया जाता है। प्लाईवुड में लकड़ी की पतली चादर होती है, जो इनमें से किसी एक बहुलक से चिपकी हुई होती हैं। बैकेलाइट के अलावा, फॉर्मेल्डिहाइड से बने कुछ बहुलकों के लिए फॉर्मिका और मेल्मैक के व्यापारिक नामों का उपयोग किया जाता है।
3. कार्बोनिल यौगिक प्रोपेनोन का उपयोग विलायक के रूप में किया जाता है, क्योंकि यह जल के साथ-साथ अन्य कार्बनिक विलयनों में भी विलेय हो जाता है।
4. ब्यूटेनॉल का उपयोग सुगंध प्रदान करने और ब्रेड को ताजा रखने के लिए किया जाता है।
5. ऐसीटैल्डिहाइड का उपयोग कई कार्बनिक अभिक्रियाओं में एक संश्लेषक के रूप में किया जाता है।
6. कुछ ऐल्डिहाइड प्राकृतिक रूप से स्वाद कारकों में पाए जाते हैं। इनमें बेन्जैल्डिहाइड जो ताजे बादाम की गंध और स्वाद प्रदान करते हैं, सिनेमैल्डिहाइड, या दालचीनी का तेल और वैनिलीन, जो वैनिला बीन्स के मुख्य स्वाद कारक है, शामिल हैं।
7. इसके अलावा, कुछ ऐल्डिहाइड मनुष्यों और अन्य सजीवों में अनिवार्य क्रियाओं को करते हैं। उदाहरण कार्बोहाइड्रेट (शर्करा, स्टार्च और सेलुलोस सहित) हैं, जो ऐल्डिहाइड या कीटोन समूह और हाइड्रॉक्सिल समूह युक्त यौगिकों पर आधारित होते हैं।

कार्बोनिल यौगिक का पता लगाने के लिए प्रयोग:

प्रयोग का शीर्षक –

ऐल्डिहाइड और कीटोन दोनों द्वारा दिए जाने वाले परीक्षण अर्थात, 2,4-DNP परीक्षण।

प्रयोग का विवरण –

2, 4 डाइनाइट्रोफेनिलहाइड्रेजीन का उपयोग पीले-नारंगी अवक्षेप के निर्माण द्वारा ऐल्डिहाइड और कीटोन के गुणात्मक विश्लेषण के लिए किया जा सकता है। आइए इसकी पुष्टि करते हैं।

प्रयोग का उद्देश्य –

2, 4 डाइनाइट्रोफेनिलहाइड्रेजीन परीक्षण के उपयोग द्वारा कार्बोनिल यौगिकों की उपस्थिति की पहचान करना।

आवश्यक सामग्री –

• एक टेस्ट ट्यूब होल्डर
• 2, 4 डाइनाइट्रोफेनिलहाइड्रेजीन अभिकर्मक
• टेस्ट ट्यूब (आवश्यकता के अनुसार)
• परीक्षण किए जाने वाला यौगिक

प्रक्रिया –

1. एक टेस्ट ट्यूब में द्रव यौगिक की 2-3 बूँदें लीजिए।
2. इसमें 2, 4 डाइनाइट्रोफेनिलहाइड्रेजीन के ऐल्कोहॉलिक विलयन की कुछ बूँदें मिलाइए।
3. पीले-नारंगी अवक्षेप का दिखाई देना, एक कार्बोनिल समूह की उपस्थिति की पुष्टि करता है।
4. यदि अवक्षेपण कमरे के ताप पर नहीं होता है, तो मिश्रण को कुछ मिनट के लिए जल ऊष्मक में गर्म कीजिए और फिर इसे ठंडा कीजिए।

सावधानियाँ –

1. परीक्षण के लिए हमेशा ताजा तैयार किए गए ब्रैडी अभिकर्मक का उपयोग कीजिए।
2. यदि अवक्षेपण नहीं होता है, तो अभिक्रिया मिश्रण को सीधे ज्वाला पर गर्म मत कीजिए।

कार्बोनिल यौगिकों पर अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न –