કાર્બનિક સંયોજનો

કાર્બનિક સંયોજનો : કાર્બન તત્વનાં રાસાયણિક સંયોજનો. આ સંયોજનો માનવસહિત સર્વે પ્રકારની જીવંત સૃષ્ટિ માટે અને સંસ્કૃતિ માટે અતિ ઉપયોગી છે. ખાદ્ય પદાર્થો પ્રોટીન, તેલ અને ચરબી, કાર્બોહાઇડ્રેટ, રક્તમાંનું હીમોગ્લોબિન, ક્લૉરોફિલ, ઉત્સેચકો (enzymes), હૉર્મોન, વિટામિન વગેરે કાર્બનિક સંયોજનો છે. રૂ, ઊન, રેશમ, સંશ્લેષિત રેસાઓ, કાષ્ઠ, કોલસો, પેટ્રોલિયમ, કુદરતી વાયુ, કુદરતી અને સંશ્લેષિત રબર, રંગકો, પ્લાસ્ટિક, કીટનાશકો, ઔષધો વગેરે પણ કાર્બનિક સંયોજનો છે. કાર્બનિક સંયોજનોની વિપુલતાનું મુખ્ય કારણ કાર્બનનો કાર્બન સાથે જોડાવાનો અનોખો (unique) ગુણ છે. બધાં સંયોજનોમાં કાર્બન ઉપરાંત હાઇડ્રોજન, ઑક્સિજન, નાઇટ્રોજન, ક્લોરિન, સલ્ફર અને ફૉસ્ફરસ પણ હોય છે.

નિર્માણ અને શુદ્ધીકરણ : કાર્બનિક સંયોજનો વનસ્પતિ, પ્રાણી, કોલસો, પેટ્રોલિયમ જેવા કુદરતી સ્રોતમાંથી અથવા સંશ્લેષણ-પદ્ધતિથી મેળવવામાં આવે છે. સંશ્લેષિત કાર્બનિક સંયોજનોની સંખ્યા ઉત્તરોત્તર વધતી જ જાય છે.

કુદરતમાંથી મેળવાતા અથવા સંશ્લેષિત રીતે મેળવાતા કાર્બનિક પદાર્થો અશુદ્ધ રૂપમાં હોય છે, તેથી તેમના અભ્યાસ માટે પ્રાથમિક શુદ્ધીકરણ ઘણું અગત્યનું સોપાન છે. આ માટે સ્ફટિકીકરણ, નિસ્યંદન, દ્રાવક નિષ્કર્ષણ જેવી સાદી પદ્ધતિઓ વપરાય છે. મુશ્કેલ પરિસ્થિતિમાં વરણાત્મક અધિશોષણ ઉપર આધાર રાખતી વર્ણલેખન (chromatography) પદ્ધતિઓ તથા વિદ્યુતભારયુક્ત અણુઓના વિદ્યુત-ક્ષેત્રમાં થતી સાપેક્ષ ગતિનો ઉપયોગ કરતી ઇલેક્ટ્રૉ-ફોરેસિસ અને આયનોફોરેસિસ જેવી પદ્ધતિઓ પણ અલગીકરણ અને શુદ્ધીકરણમાં વપરાય છે. સામાન્ય રીતે એમ કહી શકાય કે કોઈ પણ પદાર્થ 100 % શુદ્ધ હોતો નથી. પદાર્થના અંતિમ ઉપયોગ ઉપર શુદ્ધતાની માત્રાનો આધાર રહેલો છે. ઔષધ તરીકે વપરાશમાં લેવાતાં સંયોજનોની શુદ્ધતાનું ધોરણ અતિ ઉચ્ચ હોય છે. ઉદ્યોગમાં રાસાયણિક પ્રક્રિયામાં ઉપયોગમાં લેવાતાં કાર્બનિક સંયોજનોમાં આવી ઉચ્ચ શુદ્ધતાનો આગ્રહ જરૂરી હોતો નથી. ઊંચી શુદ્ધતા મેળવવા માટે વધુ જહેમત ઉઠાવવી પડે છે અને તેથી તે પદાર્થની કિંમતમાં પણ વધારો થાય છે. બધાં તત્વોમાં કાર્બન એક અનોખું સ્થાન ધરાવે છે, જેમાં તેનો પરમાણુ પોતાની સાથે તેમજ અન્ય તત્વોના પરમાણુઓ સાથે સહસંયોજક બંધ રચી શકે છે. આવર્ત કોષ્ટકની આડી હારમાં તેનું સ્થાન વચમાં છે. તેથી ન તો તે વિદ્યુતધન (electropositive) કે વિદ્યુતઋણ (electronegative) ગુણધર્મો ધરાવે છે અને તેથી તે ઇલેક્ટ્રૉન ભાગીદારી(electron sharing)નો ગુણધર્મ ધરાવે છે. કાર્બન ચતુ:સંયોજક છે અને તેના ચાર સહસંયોજક બંધો સમચતુષ્ફલકના ચાર ખૂણા (corners) તરફ કેન્દ્રિત થયેલા હોય છે. તેમાં બે બંધ વચ્ચેનો ખૂણો 109.5°નો હોય છે. આ કારણસર તે ઊંચાં અણુભારવાળાં સંયોજનો પણ બનાવી શકે છે. કાર્બનિક સંયોજનોની ઘણી મોટી સંખ્યા હોવાને લીધે અને તેઓ અન્ય સંયોજનોથી વિશિષ્ટ ગુણધર્મો ધરાવતાં હોવાને લીધે તેમનો અભ્યાસ રસાયણશાસ્ત્રની એક જુદી શાખા તરીકે કરવામાં આવે છે.

કાર્બનિક સંયોજનોનું વર્ગીકરણ અને નામકરણ : કાર્બનિક સંયોજનોની ઘણી મોટી સંખ્યા હોવા છતાં તેની નામ પાડવાની પદ્ધતિ ઘણી સરળ અને વ્યવસ્થિત કરવામાં આવી છે. જિનીવામાં 1892માં ભરાયેલ રસાયણજ્ઞોની આંતરરાષ્ટ્રીય કૉન્ગ્રેસે અને બેલ્જિયમમાં લીઝ ખાતે 1930માં ભરાયેલી રસાયણજ્ઞોની આંતરરાષ્ટ્રીય કૉન્ગ્રેસે કાર્બનિક સંયોજનોનાં નામ પાડવા માટેની એક પદ્ધતિ અપનાવી. 1949માં IUPAC(International Union of Pure and Applied Chemistry)એ તેમાં સુધારાવધારા કરી તે પદ્ધતિને વધુ સરળ અને પૂર્ણ કરી. જેમ જેમ નવાં અને સંકીર્ણ સંયોજનો બનતાં જાય છે, તેમ તેમ આ પદ્ધતિમાં સુધારાવધારા કરવામાં આવે છે.

હાઇડ્રોકાર્બન : કાર્બન સાથેનાં સાદામાં સાદાં સંયોજનો હાઇડ્રોજન તત્વ સાથેનાં હાઇડ્રોકાર્બન સંયોજનો છે. તેમને પાયામાં રાખી અન્ય પ્રકારનાં સંયોજનોનાં નામ પાડવાની પદ્ધતિ અપનાવવામાં આવી છે. કાર્બનિક સંયોજનોનાં બંધારણ બંધારણીય સૂત્રોથી દર્શાવવામાં આવે છે, જે તે કાર્બનિક સંયોજનના અણુમાં કેટલા અને કયા પરમાણુ, સહસંયોજક બંધથી કેવી રીતે એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે તે દર્શાવે છે. કાર્બનિક સંયોજનોનાં કેટલાંક બંધારણીય સૂત્રો નીચે દર્શાવેલાં છે :

કાર્બનિક સંયોજનોનાં બંધારણીય સૂત્રમાં હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ વધુ હોય છે. તેથી સરળતા ખાતર કાર્બનિક સંયોજનોનું સૂત્ર n-હેક્ઝેનમાં જમણી બાજુએ લખ્યું છે, તેમ લખી શકાય અથવા ચક્રીય સંયોજન સાઇક્લૉહેક્ઝેનમાં જમણી બાજુ દર્શાવ્યું છે તેવી રીતે લખવામાં આવે છે. આમાં કાર્બન પરમાણુની ચારે સંયોજકતા પૂરેપૂરી સંતોષાયેલી હેવી જોઈએ.

સંકીર્ણ સંયોજનોનાં નામ સરળતાથી પાડવા માટે તેને અનુરૂપ આલ્કેઇન સમૂહમાંથી એક H ઓછો ગણી જે આલ્કાઇલ સમૂહ મળે તેના નામની પાછળ ક્રિયાશીલ સમૂહનું નામ અથવા તેનો પ્રત્યય લગાડી નામ પાડવામાં આવે છે. જો R સંજ્ઞા આલ્કાઇન અથવા H માટે લખવામાં આવે તો કાર્બનિક સંયોજનોની સમાનધર્મી શ્રેણી R (યોગ્ય સંખ્યામાં) સાથે ક્રિયાશીલ સમૂહ લગાડવાથી મળી શકે છે. આલ્કિન્સ નીચેના સામાન્ય સૂત્રથી મળી શકે છે :

જ્યાં ઓછામાં ઓછો એક R, H દર્શાવે છે. અન્ય સંયોજનોની શ્રેણીને આલ્કેઇનમાંથી C પ્રત્યય કાઢી તેની પાછળ ક્રિયાશીલ સમૂહનું નામ લગાડવામાં આવે છે. અથવા આગળ પૂર્વગમાં સમૂહનું નામ મૂકી આલ્કેઇનનું નામ પાછળ મૂકવામાં આવે છે. આ પ્રમાણેનું વર્ગીકરણ આપેલ કોષ્ટક-1માં બતાવવામાં આવ્યું છે.

કેટલાંક સંયોજનોમાં બે અથવા તેથી વધુ ક્રિયાશીલ સમૂહ હોય છે. દા. ત., હાઇડ્રૉક્સિકાબૉર્ક્સિલિક ઍસિડ, કીટો-કાબૉર્ક્સિલિક ઍસિડ, એમીનો ઍસિડ વગેરે. આ ઉપરાંત વધુ ક્રિયાશીલ સમૂહવાળાં સંકીર્ણ સંયોજનો પણ જાણીતાં છે. કાર્બનિક સંયોજનોના પ્રકારમાં આલ્કોહૉલ, ફીનૉલ, ઈથર, આલ્ડિહાઇડ, કીટોન, કાબૉર્ક્સિલિક ઍસિડ અને તેનાં વ્યુત્પન્નો, કાર્બ-હેલોજન સંયોજનો, કાર્બ-નાઇટ્રોજન, કાર્બફૉસ્ફરસ, કાર્બ-સલ્ફર સંયોજનો વગેરે અને કુદરતમાં મળી આવતાં સંયોજનોમાં આલ્કેલૉઇડ્ઝ, આઇસોપ્રિનોઇડ્ઝ, સ્ટેરોઇડ્ઝ, વિષમચક્રીય સંયોજનો વગેરે પણ છે.

શુદ્ધ સ્વરૂપમાં કાર્બનિક પદાર્થો મેળવ્યા પછી તેમાં રહેલાં તત્વો અને તેનું પ્રમાણ નક્કી કરી, તેનો અણુભાર શોધી છેવટે તેનું અણુસૂત્ર (molecular formula) શોધી કાઢવામાં આવે છે. અણુસૂત્ર શોધ્યા પછી તેનું બંધારણ નક્કી કરવામાં આવે છે. આ માટે પ્રાચીન સમયમાં અણુવિભાજનની રાસાયણિક પ્રક્રિયા કરી, ક્રિયાશીલ સમૂહ શોધીને જુદી જુદી રાસાયણિક પ્રક્રિયા દ્વારા મેળવેલા પરિણામથી તેનું બંધારણીય સૂત્ર નક્કી કરવામાં આવતું. પહેલાં કાર્બનિક સંયોજનનું બંધારણ નક્કી કરવા ઘણાં વર્ષો લાગતાં અને તે માટે સારા પ્રમાણમાં તે સંયોજનની જરૂર પડતી. 1940 પછી જુદી જુદી ભૌતિક પદ્ધતિ જેવી કે પારજાંબલી વર્ણપટ સ્પેક્ટ્રમિકી (ultraviolet spectroscopy), પારરક્ત વર્ણપટ સ્પેક્ટ્રમિકી (infrared spectroscopy), કેન્દ્રીય ચુંબકીય સંસ્પંદન સ્પેક્ટ્રમિકી (nuclear magnetic resonance spectroscopy – NMR), દળ સ્પેક્ટ્રમિકી (mass spectroscopy) વગેરે દ્વારા તેનું બંધારણ ફક્ત થોડા સમયમાં અને પદાર્થની થોડી માત્રાથી જ નક્કી કરી શકાય છે. છેવટે જાણીતા નાના અણુઓમાંથી જાણીતી પ્રક્રિયાઓ દ્વારા તેનું સંશ્લેષણ કરીને અને વિશ્લેષણની પદ્ધતિથી મળેલા બંધારણને વધુ પુષ્ટિ મળે છે. રસાયણજ્ઞોએ આ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરી કોલૅસ્ટરૉલ (C₂₇H_4O), પેનિસિલીન-G(C₁₆H₁₈N₂SO₄) અને ક્લૉરોફિલ (C₅₅H₇₂N₄O₅Mg) જેવા સંકીર્ણ પદાર્થોનાં તેમની ભૌતિક અને રાસાયણિક પ્રક્રિયા તથા તેમના વિઘટન દ્વારા મેળવેલા અણુઓનાં બંધારણ નક્કી કરવામાં આવ્યાં પછી તે પરથી તેઓનું સંશ્લેષણ પણ નાના અણુઓમાંથી કરવામાં આવેલું છે.

કાર્બનિક સંયોજનોના ગુણધર્મો : ભૌતિક ગુણધર્મો : એક જ સમૂહવાળાં કાર્બનિક સંયોજનોના રાસાયણિક ગુણધર્મો એકસરખા હોય છે, પણ તેમનાં ઉ.બિંદુ, ગ.બિંદુ, વિવિધ દ્રાવકોમાં દ્રાવ્યતા, ઘનતા, બાષ્પદબાણ, શ્યાનતા વગેરે ભૌતિક ગુણધર્મો જુદા જુદા હોય છે. બે નમૂનાના પારરક્ત વર્ણપટ એકસરખા હોય તો તે સંયોજનો એક જ બંધારણ ધરાવે છે તેમ નક્કી કરી શકાય.

ઉત્કલનબિંદુ : સમાનધર્મી શ્રેણીમાં સંયોજનોના અણુભાર વધતાં ઉ.બિંદુમાં વધારો થાય છે. સંતૃપ્ત એલિફેટિક હાઇડ્રોકાર્બન સંયોજનોમાં એક કાર્બન પરમાણુના વધારા સાથે ઉ.બિંદુમાં લગભગ 20° સે.નો વધારો જોવા મળે છે. તેમાં કાર્બનશૃંખલામાં શાખાને લીધે ઉ.બિંદુમાં તેટલા જ કાર્બન પરમાણુવાળા શૃંખલારહિત સંયોજન કરતાં ઉ.બિંદુનો ઘટાડો જોવા મળે છે. દ્વિબંધયુક્ત સંયોજનો સિવાય અન્ય ક્રિયાશીલ સમૂહ ધરાવતાં સંયોજનોનાં ઉ.બિંદુ તેટલા જ કાર્બન પરમાણુયુક્ત આલ્કેઇન કરતાં વધારે હોય છે. (1) હાઇડ્રોજન બંધ, અને (2) ધ્રુવીય અણુઓ (polarised melecules) વચ્ચે આકર્ષણને લીધે ઉ.બિંદુનો વધારો જોવા મળે છે. [જુઓ કોષ્ટક-2].

ગલનબિંદુ : કાર્બનિક સંયોજનોના ગ.બિંદુમાં ઉ.બિંદુની જેમ નિયમિતતા જોવા મળતી નથી. વધુ સમમિત (symmetric) અણુઓનાં ગ.બિંદુ ઊંચાં હોય છે અથવા સંયોજનોની સ્ફટિક જાળી- (crystal lattice)માં અણુઓ જેમ વધુ સમમિત અને વ્યવસ્થિત તેમજ તેમની વચ્ચે વધુ આકર્ષણ તેમ તેમનાં ગ.બિંદુ વધુ ઊંચાં હોય છે. આ કારણસર કાર્બનિક સંયોજનનાં ગ.બિંદુની આગાહી કરવી મુશ્કેલ હોય છે.

કોષ્ટક–1 : કેટલાંક કાર્બનિક સંયોજનોનું ક્રિયાશીલ સમૂહ પ્રમાણે વર્ગીકરણ

વર્ગ	ક્રિયાશીલ સમૂહ	સામાન્ય સૂત્ર	પ્રત્યય	પૂર્વગ	દાખલા
	અને નામ
આલ્કોહૉલ	-OH, હાઇડ્રૉક્સિલ	R-OH	ઑલ	હાઇડ્રૉક્સિ	C2H5OH ઇથેનૉલ C6H5OH ફીનૉલ, OHCH2CH2OH 1, 2 ડાઇહાઇડ્રૉક્સિ ઇથેન
હેલોજન સંયોજનો	X = Cl, Br, I or F	R-X		ક્લૉરો, બ્રોમો, આયોડો વગેરે	CH3CH2Cl ક્લૉરોઇથેન
ઈથર	RO, આલ્કૉક્સિલ	R – O – R	આલ્કૉક્સિ	–	C2H5OCH3 મિથૉક્સિ ઇથેન
કાબૉર્ક્સિલિક ઍસિડ	-COOH, કાર્બૉક્સિલ	R – COOH	ઓઇક ઍસિડ	–	CH3COOH ઇથેનોઇક ઍસિડ
કીટોન	> C = O, કાર્બોનિલ	R – CO – R	ઓન	ઑક્સો (કીટો)	CH3CH2 COCH2CH3 પેન્ટેનોન CH3COCH2COOH, 3-ઑક્સોબ્યુટેનોઇક ઍસિડ
આલ્ડિહાઇડ		R – CH = O	આલ	ફૉર્માઇલ	CH3CH2CHO પ્રોપેનાલ HCO-CH2 COOH – ફૉર્માઇલ એસેટિક ઍસિડ
એસ્ટર		RCOORl	આલ્કાઇલ-ઓએટ	–	CH3COOCH3 મિથાઇલ ઇથેનોએટ મિથાઇલ એસેટેટ
ઍમાઇન	-NH2, એમીનો	RNH2	ઍમાઇન	એમીનો	H2NCH2CH3 ઇથાઇલ એમાઇન
થાયોલ મરર્કેપ્ટન	-SH, સલ્ફહાઇડ્રીલ	RSH	થાયોલ	મરર્કેપ્ટો	C2H5SH ઇથેન થાયોલ (ઇથાઇલ મરર્કેપ્ટન)
સલ્ફોનિક ઍસિડ	– SO3H, સલ્ફોનિક ઍસિડ	RSO3H	સલ્ફોનિક ઍસિડ	–	CH3CH2SO3H ઈથેન સલ્ફોનિક ઍસિડ

કોષ્ટક 2 : કેટલાંક કાર્બનિક સંયોજનોનાં ઉત્કલનબિંદુ અને વિશિષ્ટ ઘનતા

સામાન્ય નામ	સૂત્ર	અણુભાર	ઉ. બિંદુ, °સે.	વિ. ઘનતા 20° સે. તાપમાને
n-બ્યુટેન	CH3CH2CH2CH3	58	-0.5	0.58
મિથાઇલ ઇથાઇલ ઇથર	CH3OCH2CH3	60	10.8	0.73
ઇથાઇલ ક્લૉરાઇડ	CH3CH2Cl	64	12.3	0.90
ઇથાઇલ મર્કેપ્ટન	CH3CH2SH	62	35.0	0.84
n – પ્રોપાઇલ ઍમાઇન	CH3CH2CH2NH2	59	49.0	0.72
પ્રોપિયોનાલ્ડિહાઇડ	CH3CH2CHO	58	49.0	0.80
એસેટોન	CH3COCH3	58	56.0	0.79
n-પ્રોપેનોલ	CH2CH2CH2OH	60	98.0	0.80

દ્રાવ્યતા : દ્રાવક(solvent)ના અણુઓ અને દ્રાવ્ય(solute)ના અણુઓ વચ્ચે આકર્ષણ હોય તો દ્રાવ્ય દ્રાવકમાં ઓગળી દ્રાવણ (solution) બને છે. દ્રાવ્યતાનો આધાર દ્રાવ્ય અને દ્રાવક બંને વચ્ચેના આકર્ષણબળ પર હોય છે. વાયુરૂપ પદાર્થોમાં (અણુઓમાં) એકબીજા વચ્ચે અપાકર્ષણ હોતું નથી, તેથી તે એકબીજામાં ભળી જાય છે. પ્રવાહી આલ્કેઇન(દ્રાવક)માં બીજા પ્રવાહી આલ્કેઇન (દ્રાવ્ય) દ્રાવ્ય બને છે, પણ આલ્કેઇન(દ્રાવ્ય)નો અણુભાર વધતાં તેમની દ્રાવ્યતા ઘટે છે, કારણ ઘન આલ્કેઇનમાં સ્ફટિક જાળીમાંના અણુઓ વચ્ચેનું આકર્ષણ દ્રાવક અને દ્રાવ્યના આકર્ષણ કરતાં વધુ હોય છે. આલ્કેઇનના અણુઓ પાણીમાં અદ્રાવ્ય હોય છે, કારણ કે પાણીમાંના હાઇડ્રોજન-બંધનું આકર્ષણબળ આલ્કેઇન અને પાણીના અણુઓ વચ્ચેના આકર્ષણબળ કરતાં વિશેષ હોય છે. નીચા અણુભારવાળા આલ્કોહૉલ, ઍમાઇન, કાબૉર્ક્સિલિક ઍસિડ વગેરે પાણીમાં દ્રાવ્ય હોય છે, પણ તેમના અણુભાર વધતા જાય તેમ તેમની પાણીમાં દ્રાવ્યતા ઘટતી જાય છે. આલ્કોહૉલમાં અન્ય આલ્કોહૉલ ઓગળે છે. ‘Like dissolves like’નો નિયમ અહીં લાગુ પડે છે. બેન્ઝીન અને ટૉલ્યુઈન જેવાં કાર્બનિક અધ્રુવીય દ્રાવકોમાં મોટાભાગનાં અધ્રુવીય કાર્બનિક સંયોજનો ઓગળે છે.

ઘનતા અને શ્યાનતા : અન્ય કાર્બનિક સંયોજનો અને પાણી કરતાં આલ્કેઇનની ઘનતા ઓછી હોય છે. પ્રવાહીની વિ. ઘનતા 20° સે. તાપમાને માપવામાં આવે છે. પામીની 4° સે. તાપમાને ઘનતા સાથે તેને સરખાવવામાં આવે છે. પેન્ટેન (પ્રવાહી C₅H₁₂)(આલ્કેઇન)ની વિ. ઘનતા 0.63 છે, જ્યારે હેક્સાડેકેઇન(C₁₆H₃₄)ની ઘનતા 0.77 છે. કાર્બન પરમાણુ કરતાં વધુ પરમાણુભારવાળાં તત્વોને દાખલ કરવાથી મળતાં સંયોજનોની વિ. ઘનતામાં વધારો થાય છે. જેમ કે ઇથાઇલ ક્લૉરાઇડની વિ. ઘનતા (0.90) ઇથાઇલ આલ્કોહૉલની વિ. ઘનતા (0.80) કરતાં વધુ છે. 1, 2-ડાઇક્લૉરો ઇથેન (વિ. ઘનતા 1.26) પાણી કરતાં વધુ ઘટ્ટ છે. પ્રવાહીની શ્યાનતા તેમાંના અણુઓ એકબીજા પર કેટલી સહેલાઈથી સરકી શકે છે, તે પર આધાર રાખે છે. કાર્બન સંયોજનોની શૃંખલાની લંબાઈ વધતાં શ્યાનતામાં વધારો થાય છે.

સમઘટકતા : ચાર કાર્બન પરમાણુવાળી શૃંખલામાંના કાર્બન પરમાણુઓ બે રીતે ગોઠવાઈ શકે :

પ્રથમ રચના સરળ શૃંખલાવાળી (n-બ્યુટેન) તથા બીજીને ઉપશાખાયુક્ત શૃંખલા (આઇસો-બ્યુટેન) કહે છે. બંનેની ગોઠવણી ભિન્ન હોઈ તેના ગુણધર્મોમાં પણ તફાવત જોવા મળે છે. આ ઘટનાને સંરચના સમાવયવતા અથવા બંધારણીય સમઘટકતા (structural isomerism) કહે છે. આ ઘટના દર્શાવતા પદાર્થોને સંરચનાત્મક સમઘટકો (isomers) કહે છે. તેમનું અણુસૂત્ર સમાન હોય છે, પણ બંધારણીય સૂત્ર જુદું હોય છે અને પ્રત્યેક સંયોજન સ્વતંત્ર અસ્તિત્વ ધરાવતું હોય છે. જેમ કાર્બનની સંખ્યા વધતી જાય, તેમ આવા સમઘટકોની સંખ્યા વધતી જાય છે, તે નીચેની સારણીમાં આપી છે :

સારણી 3

સૂત્ર	સમઘટકોની સંખ્યા
C6H14	5
C8H18	18
C10H22	75
C15H32	4,347

આવી બંધારણીય સમઘટકતા કાર્બન અને હાઇડ્રોજન ઉપરાંત બીજા પરમાણુઓ હોય, ત્યારે પણ જોવા મળે છે. દા.ત., C₃H₆O₂ સૂત્રના સમઘટકો નીચે દર્શાવ્યા છે :

વિન્યાસ–સમઘટકતા : કાર્બનિક સંયોજનની આણ્વીય ભૂમિતિ- (molecular geometry)ના અભ્યાસમાં એક મુશ્કેલી એ છે કે સામાન્ય પરિસ્થિતિમાં એક જ સંયોજનના બધા અણુઓ એક જ આકારના હોય તેવું ના પણ બને. ઉદાહરણ તરીકે n-બ્યુટેનમાં સીધી શૃંખલામાં બંને છેડા એકબીજાથી દૂર રાખીને રહી શકે અથવા બંને છેડા એકબીજાની નજીક પણ રહી શકે. આનું કારણ એ કે સામાન્ય તાપમાને અણુમાં રહેલી ઊર્જાનો થોડો અંશ તેના એકલ બંધ(single bond)ને થોડે અંશે ફેરવી શકે છે.

આ એકલ બંધનું ભ્રમણ થતાં અણુનો આકાર પણ બદલાય છે. વાન્ટ હૉફ અને લી બેલે (1873) અભ્યાસ દ્વારા એવું સાબિત કર્યું કે કાર્બનના ચાર બંધ સમચતુષ્ફલકના ચાર ખૂણા તરફ દોરાયેલા હોય છે. કાર્બનને ફરતે જો ચારેય સમૂહો એકબીજાથી ભિન્ન હોય તો અણુની રચના બે પ્રકારની બને છે :

આ રચના એકબીજાથી જુદી પડે છે અને માત્ર પરિભ્રમણીય ગતિ (rotational motion)થી એકનું બીજીમાં રૂપાંતર શક્ય નથી. આવી અવકાશીય રચનાને વિન્યાસ (configuration) રચના કહે છે. આ બંને રચના એકબીજીનાં પ્રતિબિંબો છે. આવાં બે સ્વરૂપો જે એકબીજાં સાથે વસ્તુપ્રતિબિંબ (object-image) રૂપે સંકળાયેલાં હોય તેમને પ્રકાશ-સમઘટકો (optical isomers) અથવા પ્રતિબિંબીઓ કહે છે. આવી પરિસ્થિતિને પ્રતિબિંબીરૂપકતા (enantiomerism) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. ઉપર દર્શાવેલ બંને અણુઓ એકબીજા ઉપર મૂકવાથી તેમાં સમાનતા જોવા મળતી નથી, એટલે કે તે એકબીજા પર અધ્યારોપણીય હોતા નથી (non-superimposable). આવા સમઘટકો બનવાનું કારણ મધ્યમાં રહેલો C છે. Cની ફરતે ચારેય સમૂહો એકબીજાથી ભિન્ન હોય ત્યારે તેવા Cને કિરાલ (chiral) અથવા અસમ કાર્બન કહે છે. આમ, પ્રકાશસમઘટકતા માટે અસમ કાર્બન તથા બે સૂત્રો એકબીજાં પર અધ્યારોપિત ન હોવાં જોઈએ. પ્રતિબિંબીઓ બિનકિરાલ રાસાયણિક પ્રક્રિયકો પ્રત્યે એકસરખી રીતે જ વર્તે છે. તે બિનકિરાલ (સમમિતીય) પ્રક્રિયકો સાથે એક જ પ્રક્રિયાવેગથી પ્રક્રિયા કરીને એકસમાન અથવા પ્રતિબિંબી નીપજો આપે છે. આવી નીપજો તેના બધાં જ ભૌતિક ગુણધર્મો (ગ.બિંદુ, ઉ.બિંદુ, બાષ્પદબાણ, વક્રીભવનાંક, ઘનતા, વર્ણપટ, દળ સ્પેક્ટ્રા, દ્વિ-ધ્રુવ ચાકમાત્રા વગેરે)માં એકસમાન હોય છે, પરંતુ કિરાલ પ્રક્રિયકો સાથે તે જુદા જુદા વેગથી પ્રક્રિયા કરવા ઉપરાંત પ્રકાશ-ભ્રમણ(optical rotation)માં એકબીજીથી જુદી પડે છે. લૅક્ટિક ઍસિડ આ રીતે પ્રતિબિંબી સ્વરૂપો ધરાવે છે. સિસ્ટાઇન, ફિનાઇલ એલેનાઇન, ગ્લિસેરાલ્ડિહાઇડ વગેરે આવાં બીજાં ઉદાહરણો છે. જે પ્રકાશ-સમઘટકો એકબીજા સાથે વસ્તુ-પ્રતિબિંબ સંબંધે ન સંકળાયેલા હોય તેમને અપ્રતિબિંબી ત્રિવિમ સમાવયવીઓ (diastereoisomers) કહે છે.

મેસોટાર્ટરિક ઍસિડ (3) ને (1) +ટાર્ટરિક ઍસિડ સાથે સરખાવી જોતાં જણાશે કે બંનેનું બંધારણ એક જ હોવા છતાં તેમની અવકાશીય રચના જુદી હોય છે, પરંતુ મેસો ઍસિડ પ્રતિબિંબી ન હોવાને લીધે તેને અપ્રતિબિંબી ત્રિવિમ સમાવયવી કહે છે. સમાવયવીઓથી પ્રતિબિંબીઓના ભૌતિક ગુણધર્મો જુદા હોય છે. દા.ત., (+) ટાર્ટરિક ઍસિડ તથા તેના (-) પ્રતિબિંબી 174° સે. તાપમાને પીગળે છે, જ્યારે મેસોટાર્ટરિક ઍસિડ 151° સે. તાપમાને પીગળે છે. મેસો ઍસિડ, (+) ઍસિડ કરતાં પાણીમાં ઓછો દ્રાવ્ય છે. અણુઓ ત્રિપરિમાણાત્મક એકમો હોવાને લીધે કાગળ ઉપર તેમને દ્વિ-પરિમાણમાં લખવા મુશ્કેલ હોય છે. તેમનાં પ્રક્ષેપ-સૂત્રો (projection formula) ચોક્કસ નિયમોને આધારે લખવાનું હવે સર્વમાન્ય બન્યું છે. આવી કેટલીક સર્વમાન્ય રીતો કાર્બનિક રસાયણમાં જાણીતી છે, જે 3-બ્રોમો-2-બ્યુટેનોલ માટે નીચે બતાવવામાં આવી છે.

ઉપર બતાવેલ લૅક્ટિક ઍસિડ અણુનો વિન્યાસ (configuration) સાપેક્ષ ગણ્યો છે. એટલે કે લૅક્ટિક ઍસિડના બે પ્રતિબિંબીઓમાંથી કયાને (+) ગણવો અને કયાને (-) ગણવો તે વિષે કોઈ સ્પષ્ટતા નથી. X-કિરણો દ્વારા (+) ગ્લિસેરાલ્ડિહાઇડનું નિરપેક્ષ (absolute) વિન્યાસ-સ્વરૂપ નીચે મુજબ નક્કી કરવામાં આવેલું છે, જે પરથી અન્ય સંયોજનોનાં સાપેક્ષ સૂત્રો નક્કી કરાયેલાં છે.

ફિશર પ્રક્ષેપ સૂત્ર દ્વારા કેટલાંયે સંયોજનોનો નિરપેક્ષ વિન્યાસ લખી શકાય છે, પરંતુ આ માટે કોઈ એક નામકરણ-પ્રણાલીની આવશ્યકતા ઊભી થઈ, જે તેમના શોધકના નામ પરથી કાન્હ-ઇન્ગોલ્ડ-પ્રીલોગ (Cahn, Ingold, Prelog) પ્રણાલી તરીકે ઓળખાય છે. કિરાલ મધ્યબિંદુને તેના વિન્યાસને આધારે R અથવા S નામ આપવામાં આવે છે. આ માટે નીચેના નિયમોને અનુલક્ષીને કિરાલ કાર્બન પરમાણુની આસપાસ ફરતા ચાર સમૂહો A, B, C, D તેમની અગ્રિમતાના ક્રમ અનુસાર ગોઠવવામાં આવે છે. આમાં ઓછામાં ઓછી અગ્રિમતાવાળો સમૂહ (D) કાગળની સપાટી નીચે મૂકવામાં આવે છે. (એટલે કે જોનારથી સૌથી વધુ દૂર) તથા બાકીના સમૂહો A, B, Cનું અવલોકન કરવામાં આવે છે. જો A, B, Cમાં અગ્રિમતાનો ક્રમ જમણી તરફ ઘટતો જણાય તો સમઘટકને R (rectus = right) વિન્યાસ તથા ડાબી તરફ ઘટતો જણાય તો S (sinister = left) વિન્યાસ કહે છે.

પ્રતિબિંબી (+) તથા (-)નું સમાન મિશ્રણ રેસેમિક (પ્રકાશ-અક્રિયાશીલ) હોય છે. તે માત્ર ભૌતિક મિશ્રણ છે. તેથી તેમનું પ્રભેદન (resolution) કરી (+) અને (-) છૂટાં પાડી શકાય છે.

ઇથેન જેવો અણુ સૈદ્ધાંતિક ર્દષ્ટિએ C₁ અને C₂ની આસપાસ હાઇડ્રોજનની અનેક ગોઠવણી અનુસાર ઘણાં સ્વરૂપોમાં સંભવી શકે. આવી ગોઠવણીને સંરૂપણ (conformation) કહે છે, તેમને C-C બંધના ભ્રમણથી એકબીજામાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે. ઇથેનનાં નીચે દર્શાવેલાં વિવિધ સ્વરૂપો શક્ય છે.

ઇથેનના C-C બંધ વચ્ચે ભ્રમણ માટે 3.0 કિ. કૅલરી/મોલ ઊર્જાની જરૂર પડે છે. ઇથેનનું સ્ટેગર્ડ સ્વરૂપ પ્રમાણમાં વધુ સ્થાયી હોય છે, કારણ કે તેમાં હાઇડ્રોજનથી થતું અપાકર્ષણ (repulsion) નથી હોતું.

1,2-ડાયબ્રોમો ઇથેન જેવા અણુમાં ત્રણ સંરૂપીય સ્વરૂપો હોય છે.

સંયોજનની પસંદગીવાળાં સંરૂપણોમાં તેના ભૌતિક તથા રાસાયણિક ગુણધર્મોના અભ્યાસને સંરૂપીય વિશ્ર્લેષણ (conformational analysis) કહે છે.

રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ : મોટાભાગની કાર્બનિક રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ પ્રતિવર્તી હોય છે, જે છેવટે સંતુલન પ્રાપ્ત કરે છે. તેમાં દરેક પ્રક્રિયા માટે પ્રક્રિયકો અને નીપજ વચ્ચે ચોક્કસ ગુણોત્તર હોય છે.

નીપજ બનવાની પ્રક્રિયાનો વેગ અને પાછા પ્રક્રિયકો બનવાની પ્રક્રિયાનો વેગ દરેક પ્રક્રિયા માટે નિશ્ચિત હોય છે. પ્રક્રિયા સંતુલન પ્રક્રિયકોની સાંદ્રતા, તાપમાન અને પ્રક્રિયાની મુક્ત ઊર્જાના ફેરફાર પર આધાર રાખે છે. પ્રક્રિયાનો વેગ પ્રક્રિયકોના ગુણધર્મો, તેમની સાંદ્રતા, પ્રક્રિયાનું તાપમાન, પ્રક્રિયા દરમિયાન વપરાતાં ઉદ્દીપકો, દ્રાવક વગેરે પરિબળો પર આધાર રાખે છે. ઍસિડ-બેઝ પ્રક્રિયામાં વપરાતાં પ્રક્રિયકો આયનિક હોય તો પ્રક્રિયા ઝડપી હોય છે. જ્યારે સહસંયોજક બંધ ધરાવતા પ્રક્રિયકો હોય તો પ્રક્રિયા સામાન્ય તાપમાને ધીમી હોય છે. કાર્બનિક રાસાયણિક પ્રક્રિયા દરમિયાન દરેક 10° સે.ના વધારા સાથે પ્રક્રિયાનો વેગ બમણો થાય છે, પણ તેથી પ્રક્રિયા-સંતુલનમાં ખાસ ફેરફાર થતો નથી.

કેટલીક પ્રક્રિયાઓ ઉષ્માક્ષેપક હોય છે તેમાં તાપમાનના વધારાથી પ્રક્રિયા પર માઠી અસર પડે છે. રાસાયણિક સંતુલન દરમિયાન તેમાંથી એકાદ નીપજ દૂર કરવામાં આવે તો પ્રક્રિયા વધુ નીપજ બને તે તરફ આગળ વધે છે. કાબૉર્ક્સિલિક ઍસિડ અને આલ્કોહૉલ વચ્ચેની પ્રક્રિયામાં બનતા પાણીને દૂર કરવામાં આવે તો એસ્ટર નીપજનું પ્રમાણ વધુ ને વધુ થતું જાય છે. રાસાયણિક પ્રક્રિયા દરમિયાન દ્રાવક બદલવાથી વેગમાં 10,00,000નો વધારો પણ નોંધાયેલો છે. વિવિધ કાર્બનિક રાસાયણિક સંયોજનો વિવિધ ક્રિયાશીલ સમૂહ ધરાવતાં હોવાથી તે વિવિધ રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ અનુભવે છે. તેમાંની મુખ્ય પ્રક્રિયાઓ ઍસિડ-બેઇઝ, વિસ્થાપન, જળવિભાજન (hydrolysis), સંઘનન (condensation), બહુલીકરણ (polymerisation), તાપ-અપઘટન (pyrolysis), અણુ પુનર્વિન્યાસ (molecular rearrangement) વગેરે છે. (આ પ્રક્રિયાઓ માટે જુઓ ‘કાર્બનિક સંયોજનોની ક્રિયાશીલતા અને પ્રક્રિયા’).

જ. પો. ત્રિવેદી