📘कार्बन एवं उसके यौगिक (Carbon and Its Compounds)

(Exam Focused + Best Explanation)

🔹 4.1 कार्बन में आबंधन (Bonding in Carbon)

• इलेक्ट्रॉनिक विन्यास (2,4):
  कार्बन के बाहरी कक्ष में 4 इलेक्ट्रॉन होते हैं। इसका मतलब है कि उसे स्थिर होने के लिए या तो 4 इलेक्ट्रॉन देने पड़ेंगे या 4 लेने पड़ेंगे।
  • 4 इलेक्ट्रॉन छोड़ना = बहुत ज़्यादा ऊर्जा चाहिए।
  • 4 इलेक्ट्रॉन लेना = नाभिक पर बहुत ज़्यादा ऋणात्मक आवेश आ जाएगा, जो अस्थिर होगा।
    👉 इसलिए कार्बन ने बीच का रास्ता चुना → इलेक्ट्रॉनों की साझेदारी (Covalent Bond)।
• सहसंयोजक आबंध (Covalent Bond):
  दो परमाणु अपने-अपने इलेक्ट्रॉन आपस में शेयर करते हैं।
  उदाहरण: H₂, O₂, CH₄
• गुण:
  • अणु के भीतर मजबूत बंध → तोड़ना मुश्किल।
  • अणुओं के बीच कमजोर आकर्षण → कम गलनांक, क्वथनांक।
  • आयन न बनने की वजह से विद्युत के कुचालक।

🔹 4.2 कार्बन की सर्वतोमुखी प्रकृति (Versatile Nature of Carbon)

कार्बन दुनिया के लाखों यौगिक क्यों बनाता है?
दो मुख्य कारण:

1. शृंखलन (Catenation):
   • कार्बन-कार्बन बंध बहुत मजबूत होता है।
   • इसलिए कार्बन अपने जैसे परमाणुओं से लंबी चेन, रिंग और शाखाएँ बना सकता है।
   • यही कारण है कि “कार्बन की केमिस्ट्री = ऑर्गेनिक केमिस्ट्री” कहलाती है।
2. चतुःसंयोजकता (Tetravalency):
   • कार्बन के पास 4 इलेक्ट्रॉन होते हैं।
   • ये चारों इलेक्ट्रॉन अलग-अलग तत्वों (H, O, N, Cl, S) के साथ बंध बना सकते हैं।
     👉 इसलिए कार्बन के यौगिकों में अत्यधिक विविधता मिलती है।

🔹 हाइड्रोकार्बन (Hydrocarbons)

1. संतृप्त हाइड्रोकार्बन (Alkanes):
   • केवल एकल बंध (C–C) होते हैं।
   • इनका फॉर्मूला: CₙH₂ₙ₊₂
   • Example: CH₄ (Methane), C₂H₆ (Ethane), C₃H₈ (Propane)
   • विशेषता: अभिक्रियाशीलता कम, आसानी से जलते हैं।
2. असंतृप्त हाइड्रोकार्बन (Alkenes & Alkynes):
   • एल्कीन: कम से कम एक C=C डबल बॉन्ड, फॉर्मूला CₙH₂ₙ
   • एल्काइन: कम से कम एक C≡C ट्रिपल बॉन्ड, फॉर्मूला CₙH₂ₙ₋₂
   • Example: एथीन (C₂H₄), एथाइन (C₂H₂)
     👉 असंतृप्त यौगिक ज़्यादा अभिक्रियाशील होते हैं।

🔹 संरचनात्मक समावयवता (Isomerism)

• मतलब: एक ही आणविक सूत्र, लेकिन संरचना अलग।
• उदाहरण:
  • C₄H₁₀ → दो रूप
    • n-ब्यूटेन (सीधी चेन)
    • आइसोब्यूटेन (शाखित चेन)
      👉 इससे कार्बन यौगिकों की विविधता और बढ़ जाती है।

🔹 प्रकार्यात्मक समूह (Functional Groups)

• कार्बन यौगिकों को उनके विशेष गुण इन्हीं समूहों से मिलते हैं।
• जैसे –
  • –OH (Alcohol) → एथेनॉल
  • –CHO (Aldehyde) → प्रोपेनैल
  • –COOH (Carboxylic Acid) → एथेनॉइक अम्ल
    👉 कार्यात्मक समूह = पहचान की Key

🔹 समजातीय श्रेणी (Homologous Series)

• एक जैसी संरचना वाले यौगिकों की श्रृंखला।
• क्रमागत यौगिकों में हमेशा –CH₂– का अंतर।
• भौतिक गुण: क्रम से बदलते हैं (गलनांक, क्वथनांक बढ़ते हैं)।
• रासायनिक गुण: लगभग समान रहते हैं।
  👉 यह अध्याय का “Golden Concept” है, ज़रूर याद रखें।

🔹 4.3 कार्बन यौगिकों के रासायनिक गुणधर्म

1. दहन (Combustion):
   • ऑक्सीजन में जलकर → CO₂ + H₂O + ऊष्मा + प्रकाश।
   • संतृप्त = नीली स्वच्छ ज्वाला।
   • असंतृप्त = पीली धुआँदार ज्वाला (Incomplete combustion)।
2. ऑक्सीकरण (Oxidation):
   • KMnO₄ / K₂Cr₂O₇ → एल्कोहल → अम्ल।
3. संकलन (Addition Reaction):
   • केवल डबल/ट्रिपल बॉन्ड वाले यौगिक।
   • हाइड्रोजनीकरण (H₂ + Catalyst Ni) → घी बनाना।
4. प्रतिस्थापन (Substitution Reaction):
   • केवल एल्केन।
   • सूर्य प्रकाश में CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

🔹 महत्वपूर्ण यौगिक

एथनॉल (C₂H₅OH):

• रंगहीन, जल के साथ मिश्रणीय।
• उपयोग: विलायक, ईंधन, औषधि।
• अभिक्रिया:
  • Na के साथ → H₂ गैस
  • H₂SO₄ (गर्म) → एथीन

एथेनॉइक अम्ल (CH₃COOH):

• खट्टा स्वाद, सिरके में पाया जाता है।
• उपयोग: अचार, परिरक्षक।
• अभिक्रिया:
  • NaOH के साथ → उदासीनीकरण
  • NaHCO₃ के साथ → CO₂ निकलता है (Acid Test)
  • Alcohol के साथ → Ester (सुगंधित यौगिक)

🔹 साबुन और अपमार्जक (Soaps & Detergents)

• साबुन: लंबे फैटी अम्लों के Na/K लवण।
  • Hydrophilic सिरा → जल आकर्षित करता है।
  • Hydrophobic सिरा → तेल/ग्रीस को खींचता है।
    👉 मिलकर Micelle बनाते हैं, जो गंदगी हटाते हैं।
• सीमाएँ: कठोर जल में कैल्शियम/मैग्नीशियम से स्कम बनाते हैं।
• Detergents: सल्फोनिक अम्ल / अमोनियम लवण → कठोर जल में भी प्रभावी।

📌 परीक्षा के लिए संभावित प्रश्न (Likely Exam Questions)

1. CO₂ व S₈ की इलेक्ट्रॉन बिंदु संरचना।
2. पेन्टेन के समावयव बताइए।
3. कार्बन इतने यौगिक क्यों बनाता है?
4. एथनॉल से एथेनॉइक अम्ल में परिवर्तन ऑक्सीकरण क्यों है?
5. एल्कोहल और अम्ल को पहचानने का प्रयोग।
6. साबुन कठोर जल में क्यों काम नहीं करता?

📘 Class 10 Science – Chapter 4 (Q&A for Exams)

🟢 Very Short Answer (1 मार्क्स वाले प्रश्न)

Q1. कार्बन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास लिखिए।
👉 Ans: 2, 4

Q2. कार्बन की संयोजकता क्या है?
👉 Ans: 4 (चतुःसंयोजकता)

Q3. संतृप्त व असंतृप्त हाइड्रोकार्बन में अंतर लिखिए।
👉 Ans:

• संतृप्त = केवल एकल बंध (C–C), कम अभिक्रियाशील।
• असंतृप्त = डबल/ट्रिपल बंध (C=C, C≡C), अधिक अभिक्रियाशील।

Q4. एथनॉल का आणविक सूत्र लिखिए।
👉 Ans: C₂H₅OH

Q5. एथेनॉइक अम्ल को सामान्य भाषा में क्या कहते हैं?
👉 Ans: सिरका (Vinegar)

Q6. साबुन कठोर जल में क्यों प्रभावी नहीं होता?
👉 Ans: क्योंकि यह Ca²⁺ व Mg²⁺ आयनों के साथ अभिक्रिया कर अविलेय पदार्थ (Scum) बना देता है।

🟢 Short Answer (2-3 मार्क्स वाले प्रश्न)

Q7. कार्बन न तो 4 इलेक्ट्रॉन छोड़ सकता है और न ही 4 इलेक्ट्रॉन ले सकता है – क्यों?
👉 Ans:

• 4 इलेक्ट्रॉन छोड़ने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा चाहिए।
• 4 इलेक्ट्रॉन लेने से कार्बन पर –4 आवेश आ जाएगा, जो अस्थिर है।
  👉 इसलिए कार्बन इलेक्ट्रॉनों की साझेदारी (Covalent Bonding) करता है।

Q8. समजातीय श्रेणी (Homologous Series) क्या है? एक उदाहरण दीजिए।
👉 Ans: एक जैसी संरचना और कार्यात्मक समूह वाले यौगिकों की श्रृंखला, जिसमें क्रमागत यौगिकों में –CH₂– का अंतर होता है।
Example: अल्केन (CH₄, C₂H₆, C₃H₈)।

Q9. एथनॉल और एथेनॉइक अम्ल में अंतर लिखिए।
👉 Ans:

• एथनॉल: रंगहीन, जल के साथ मिश्रणीय, Na से H₂ गैस निकलती है।
• एथेनॉइक अम्ल: खट्टा स्वाद, सिरके में पाया जाता है, NaHCO₃ से CO₂ निकलती है।

Q10. एथनॉल को गर्म सांद्र H₂SO₄ से गुजारने पर क्या बनता है?
👉 Ans: निर्जलीकरण होकर एथीन (C₂H₄) बनती है।

🟢 Long Answer (5 मार्क्स वाले प्रश्न)

Q11. कार्बन यौगिक इतने अधिक क्यों पाए जाते हैं?
👉 Ans:
कार्बन यौगिकों की अधिकता के दो कारण:

1. शृंखलन (Catenation): C–C बंध मजबूत होता है, जिससे लंबी शृंखलाएँ, वलय, शाखाएँ बनती हैं।
2. चतुःसंयोजकता (Tetravalency): चारों संयोजक इलेक्ट्रॉन अलग-अलग परमाणुओं से आबंध बना सकते हैं।
   👉 यही कारण है कि कार्बन के असंख्य यौगिक मिलते हैं।

Q12. एथेनॉइक अम्ल की किसी दो अभिक्रियाएँ लिखकर समझाइए।
👉 Ans:

1. NaOH के साथ (Neutralisation):
   CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O
2. NaHCO₃ के साथ (Gas Test):
   CH₃COOH + NaHCO₃ → CH₃COONa + H₂O + CO₂ ↑
   👉 CO₂ गैस निकलने से अम्ल की पहचान होती है।

Q13. साबुन की सफाई क्रियाविधि (Cleaning Mechanism) समझाइए।
👉 Ans:

• साबुन का अणु दो हिस्सों वाला होता है:
  1. Hydrophilic सिरा: जल को आकर्षित करता है।
  2. Hydrophobic सिरा: तेल/ग्रीस को खींचता है।
• यह मिलकर Micelle बनाते हैं।
• गंदगी घुलकर जल में कोलॉइड बन जाती है और बह जाती है।

Q14. एल्कोहल और कार्बोक्सिलिक अम्ल में अंतर करने का प्रयोग लिखिए।
👉 Ans:

• एल्कोहल (C₂H₅OH): Na धातु से H₂ गैस निकलती है।
• कार्बोक्सिलिक अम्ल (CH₃COOH): NaHCO₃ से CO₂ गैस निकलती है।
  👉 गैस की पहचान से अंतर किया जाता है।

🟢 Numerical / Diagram आधारित प्रश्न

Q15. पेन्टेन (C₅H₁₂) के संरचनात्मक समावयवों का चित्र बनाइए।
👉 Ans:

• n-पेन्टेन (सीधी चेन)
• आइसोपेन्टेन (शाखित चेन)
• नियोपेन्टेन (अत्यधिक शाखित चेन)

Q16. CO₂ की इलेक्ट्रॉन बिंदु संरचना बनाइए।
👉 Ans:
O=C=O (डबल बंध, प्रत्येक O परमाणु ऑक्टेट पूर्ण करता है)।

📘 Most Expected Q&A – Carbon & Its Compounds (Class 10)

🟢 1 मार्क्स वाले (Very Short)

Q1. कार्बन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास लिखिए।
👉 Ans: 2, 4

Q2. कार्बन की संयोजकता क्या है?
👉 Ans: 4 (चतुःसंयोजकता)

Q3. एथनॉल का आणविक सूत्र लिखिए।
👉 Ans: C₂H₅OH

Q4. एथेनॉइक अम्ल को सामान्य भाषा में क्या कहते हैं?
👉 Ans: सिरका (Vinegar)

Q5. साबुन कठोर जल में क्यों प्रभावी नहीं होता?
👉 Ans: क्योंकि Ca²⁺ और Mg²⁺ आयन साबुन के साथ अभिक्रिया कर अविलेय मैल (Scum) बना देते हैं।

🟢 2–3 मार्क्स वाले (Short Answer)

Q6. कार्बन न तो 4 इलेक्ट्रॉन खो सकता है और न ही 4 इलेक्ट्रॉन पा सकता है – क्यों?
👉 Ans:

• 4 इलेक्ट्रॉन खोने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा चाहिए।
• 4 इलेक्ट्रॉन पाने से –4 आयन बनेगा जो अस्थिर है।
  👉 इसलिए कार्बन सहसंयोजक बंध (Covalent Bond) बनाता है।

Q7. समजातीय श्रेणी (Homologous Series) क्या है? एक उदाहरण दीजिए।
👉 Ans: समान सूत्र और गुणों वाले यौगिकों की श्रृंखला जिसमें अगले सदस्य में –CH₂– समूह का अंतर हो।
उदाहरण: अल्केन (CH₄, C₂H₆, C₃H₈)।

Q8. एथनॉल और एथेनॉइक अम्ल में अंतर लिखिए।
👉 Ans:

• एथनॉल: रंगहीन, Na से H₂ गैस निकलती है।
• एथेनॉइक अम्ल: खट्टा, NaHCO₃ से CO₂ गैस निकलती है।

Q9. एथनॉल को गर्म सांद्र H₂SO₄ से गुजारने पर क्या बनता है?
👉 Ans: निर्जलीकरण होकर एथीन (C₂H₄) गैस बनती है।

Q10. एल्कोहल और कार्बोक्सिलिक अम्ल में अंतर करने का एक प्रयोग बताइए।
👉 Ans:

• एल्कोहल (C₂H₅OH) + Na → H₂ गैस।
• अम्ल (CH₃COOH) + NaHCO₃ → CO₂ गैस।

🟢 5 मार्क्स वाले (Long Answer)

Q11. कार्बन यौगिक इतने अधिक क्यों पाए जाते हैं?
👉 Ans:

1. शृंखलन (Catenation): C–C बंध मजबूत होता है, लंबी श्रृंखला व वलय बना सकता है।
2. चतुःसंयोजकता: कार्बन 4 अलग-अलग परमाणुओं से बंध बना सकता है।
   👉 इसलिए कार्बन के लाखों यौगिक पाए जाते हैं।

Q12. एथेनॉइक अम्ल की किसी दो अभिक्रियाएँ लिखकर समझाइए।
👉 Ans:

1. CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O
2. CH₃COOH + NaHCO₃ → CH₃COONa + H₂O + CO₂ ↑

Q13. साबुन की सफाई क्रियाविधि (Cleaning Mechanism) को चित्र सहित समझाइए।
👉 Ans:

• साबुन के अणु में दो भाग होते हैं: Hydrophilic (जल आकर्षित) और Hydrophobic (तेल आकर्षित)।
• तेल को घेरकर Micelle बनाते हैं।
• गंदगी पानी में फैलकर धुल जाती है।

Q14. एथनॉल के गुण व उपयोग लिखिए।
👉 Ans:

• गुण: रंगहीन, जल में घुलनशील, Na से H₂ निकलती है।
• उपयोग: मदिरा, ईंधन (Gasohol), औषधियों व परफ्यूम बनाने में।

Q15. डिटर्जेंट और साबुन में अंतर लिखिए।
👉 Ans:

• साबुन: Na/K लवण, कठोर जल में काम नहीं करता।
• डिटर्जेंट: सल्फोनिक अम्ल/सल्फेट के Na/K लवण, कठोर जल में भी काम करता है।

🟢 Numerical / Diagram Based

Q16. पेन्टेन (C₅H₁₂) के समावयव बनाइए।
👉 Ans:

1. n-पेन्टेन
2. आइसोपेन्टेन
3. नियोपेन्टेन

Q17. CH₄ का इलेक्ट्रॉन डॉट संरचना।
👉 Ans: H–C–H (चारों तरफ H, कार्बन का ऑक्टेट पूरा)।

Q18. CO₂ का इलेक्ट्रॉन डॉट संरचना।
👉 Ans: O=C=O (दोनों तरफ डबल बंध)।

Q19. एथेन (C₂H₆) का संरचनात्मक सूत्र।
👉 Ans: H–C–C–H (बाकी हाथों में H जुड़े हुए)।

Q20. एथीन और एथाइन का सूत्र व अंतर।
👉 Ans:

• एथीन (C₂H₄) – डबल बंध।
• एथाइन (C₂H₂) – ट्रिपल बंध।

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