આલ્કીન સંયોજનો (alkenes) : કાર્બન કાર્બન વચ્ચે દ્વિબંધ (double bond) ધરાવતા હાઇડ્રોકાર્બન સંયોજનો. આલ્કેનની સરખામણીમાં એક દ્વિબંધયુક્ત આલ્કીનના અણુમાં બે હાઇડ્રોજન પરમાણુ ઓછા હોય છે. તેમનું સામાન્ય સૂત્ર CnH2n છે. તે ઑલિફિન્સ તરીકે પણ ઓળખાય છે. સરખા કાર્બન પરમાણુયુક્ત આલ્કેનની સરખામણીમાં આલ્કીન સંયોજનોમાં સમઘટકો(isomers)ની સંખ્યા વધુ હોય છે; દા. ત., બ્યુટેનના બે જ સમઘટકો છે, જ્યારે બ્યુટીનના ત્રણ સમઘટકો શક્ય છે.
બે, ત્રણ અથવા વધુ C = C બંધ ધરાવનાર સંયોજનો ડાઇન (CnH2n–2), ટ્રાઇન (CnH2n–4) અથવા પોલીન તરીકે ઓળખાય છે. આવાં સંયોજનો કુદરતમાં વ્યાપક પ્રમાણમાં મળી આવે છે અને કેટલાંક ઉદ્યોગમાં ઉપયોગી છે. એકથી વધુ દ્વિબંધની હાજરીવાળાં સંયોજનોમાં દ્વિબંધની ગોઠવણી બાબત નીચે પ્રમાણે વિવિધતા શક્ય છે. ગુણધર્મોનો આધાર આ ગોઠવણી ઉપર છે :
વધુ એકાંતર દ્વિબંધ ધરાવનાર સંયોજનો રંગીન હોય છે. આલ્કાડાઇનમાં, બ્યુટાડાઇન અને આઇસોપ્રીન અગત્યનાં ડાઇઑલિફિન સંયોજનો છે.
નામકરણ બંધારણ અને ભૂમિતિ માટેના નિયમો
1. દ્વિબંધવાળી લાંબામાં લાંબી શૃંખલા પાયાની શૃંખલા તરીકે પસંદ કરાય છે. 2. પાયાની આ શૃંખલાને અનુરૂપ આલ્કેનના નામના પ્રત્યય ‘ane’ ને બદલે ‘ene’ (જૂનાં નામોમાં ‘ylene’) પ્રત્યય મૂકવામાં આવે છે અને અસંતૃપ્તતાનું સ્થાન શરૂઆતના કાર્બન ઉપરના આંકડાથી દર્શાવાય છે. પાયાની શૃંખલાના કાર્બનનું સંખ્યાંકન એવી રીતે કરાય છે કે અસંતૃપ્તતા દર્શાવનાર આંકડો નાનામાં નાનો હોય; દા.ત.,
આ ઉપરાંત દ્વિબંધયુક્ત બે સામાન્ય સમૂહો વાઇનાઇલ CH2 = CH- અને એલાઇલ CH2 = CH-CH2– છે. X-કિરણ વિવર્તન (X-ray diffraction) અને સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી સૂચવે છે કે ઇથીનનો અણુ સપાટ અને એક જ સમતલમાં હોય છે. કાર્બન પરમાણુઓ sp2 સંકર કક્ષકો(hybrid orbitals)નો ઉપયોગ કરીને પરસ્પર તથા હાઇડ્રોજન સાથે σ બંધથી જોડાય છે. ઇથીનના સમતલને લંબ દરેક કાર્બન ઉપર એક p કક્ષક રહેલ છે. આ બે કક્ષકો એકબીજાને સમાંતર હોય છે. તેમનું સપાટી ઉપર તથા નીચે આંશિક અતિવ્યાપન (overlaping) થતાં π અણુકક્ષકનું નિર્માણ થાય છે. બે કાર્બન વચ્ચે ભ્રમણ થતાં આ અતિવ્યાપનમાં ઘટાડો થાય છે તેથી ભ્રમણનો પ્રતિકાર થાય છે. આ કારણથી સપક્ષ-વિપક્ષ (cis-trans) પ્રકારના સમઘટકો શક્ય બને છે; દા.ત., નીચે દર્શાવ્યા પ્રમાણે બે બ્યુટીન શક્ય બને છે :
σ બંધ અને π બંધની, બંધવિયોજનશક્તિ અનુક્રમે 252 કિજૂ. (60 કિકે.) અને 168 કિજૂ. (40 કિકે.) છે અને દ્વિબંધની કુલ વિયોજનશક્તિ 420 કિજૂ. (100 કિકે.) છે. π બંધની આ ઓછી વિયોજનશક્તિ આલ્કાઇન સંયોજનોના રાસાયણિક ગુણધર્મો નક્કી કરવામાં નિર્ણાયક ભાગ ભજવે છે.
ભૌતિક ગુણધર્મો : આલ્કીનના ભૌતિક ગુણધર્મો સમાન કાર્બન પરમાણુવાળા આલ્કેનને સામાન્ય રીતે મળતા આવે છે, જે નીચે કોઠામાં આપેલા છે :
આલ્કીનના ભૌતિક ગુણધર્મો
| નામ | સૂત્ર | ગ.બિં.
(0 સે.) |
ઉ.બિં.
(0 સે.) |
ઘનતા
(250 સે.) |
| ઇથીન | CH2 = CH2 | -169 | -102 | – |
| પ્રોપીન | CH3CH = CH2 | -185.2 | -47.7 | – |
| 1-બ્યુટીન | CH3CH2CH = CH2 | -190 | -6.5 | – |
| 2-બ્યુટીન, | CH3CH = CHCH3 | -139 | 4.0 | – |
| સપક્ષ | ||||
| 2-બ્યુટીન, | ’’ | -106 | 1.0 | – |
| વિપક્ષ | ||||
| 1-પેન્ટીન | CH2 = CH(CH2)2CH3 | – | 30.1 | 0.643 |
| 1-હેક્ઝીન | CH2 = CH(CH2)3CH3 | -141 | 63.5 | 0.675 |
સામાન્ય રીતે આ સંયોજનો પાણીમાં અદ્રાવ્ય પણ કાર્બનિક દ્રાવકોમાં દ્રાવ્ય હોય છે.
સંશ્લેષણ અને પ્રાપ્તિ : વધુ કાર્બન પરમાણુવાળા જે તે આલ્કીનનું તેટલા જ કાર્બન પરમાણુવાળા સંતૃપ્ત સંયોજનમાં દ્વિબંધ ઉત્પન્ન કરીને સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયાને વિલોપન-પ્રક્રિયા કહે છે. [જુઓ (i)થી (iii).]
આલ્કાઇનના આંશિક હાઇડ્રોજનીકરણથી આલ્કીન મેળવી શકાય છે.
ઉપરની પ્રક્રિયાઓ પ્રયોગશાળા પૂરતી જ મર્યાદિત છે. ઉદ્યોગમાં જરૂરી આલ્કીન સંયોજનો વિભંજન(cracking)-પ્રક્રિયાથી જ મેળવવામાં આવે છે.
રાસાયણિક ગુણધર્મો : આલ્કેન સંયોજનોની વિશિષ્ટતા, વિસ્થાપનપ્રક્રિયા છે. આલ્કીનમાં π બંધ, σ બંધની સરખામણીમાં નિર્બળ હોઈ સહેલાઈથી તૂટી શકે છે. આ કારણે આલ્કીન સંયોજનોની વિશિષ્ટતા યોગશીલ (addition) પ્રક્રિયા ગણાય. આ પ્રક્રિયા ઘણી વખત સામાન્ય તાપમાને પણ શક્ય બને છે. આ યોગશીલ પ્રક્રિયા નીચે પ્રમાણે દર્શાવી શકાય :
RCH = CHR + XY → RCHXCHYR
આમાંની કેટલીક પ્રક્રિયાઓ ઇથિલીનનું ઉદાહરણ લઈને સમજાવી છે.
(i) હેલોજનીકરણ :
CH2 = CH2 + Br2 → BrCH2 – CH2Br
આ પ્રક્રિયામાં બ્રોમીનનો લાલ રંગ દૂર થતો હોઈ બ્રોમીન પ્રક્રિયકને અસંતૃપ્તતાની કસોટી માટે વાપરી શકાય.
(ii) હાઇડ્રોહેલોજનીકરણ :
CH2 = CH2 + HBr → CH3CH2Br
જો અસંતૃપ્ત પદાર્થ અસમ હોય તો સમઘટકતાની શક્યતા રહે છે;
એમ માલૂમ પડ્યું છે કે પેરૉક્સાઇડની હાજરીમાં (1) મળે છે, જ્યારે પેરૉક્સાઇડની ગેરહાજરીમાં (2) મળે છે.
(iii) હાઇડ્રોજનીકરણ :
પૉલ સેબેતીએ આ પ્રક્રિયાને ઔદ્યોગિક દૃષ્ટિએ વિકસાવી હતી. તે માટે તેમને 1912માં નોબેલ પારિતોષિક એનાયત થયું હતું. ખાદ્ય તેલમાં(મગફળી, સોયાબીન વગેરે)ના દ્વિબંધને સંતૃપ્ત કરીને ઘી જેવો પદાર્થ બનાવાય છે જે ‘વનસ્પતિ’, ‘ડાલ્ડા’ વગેરે નામોથી ઓળખાય છે.
(iv) જલીકરણ (hydration) :
OH સમૂહ માર્કોનિકૉવના નિયમ અનુસાર સ્થાન લે છે.
આ રીતે પેટ્રોરસાયણ ઉદ્યોગમાં અસંતૃપ્ત હાઇડ્રૉકાર્બનમાંથી ઉપરના આલ્કોહૉલ મોટા પ્રમાણમાં મેળવાય છે. ઉપરની પ્રક્રિયામાં ઇથર અગત્યની ગૌણ પેદાશ છે.
CH2=CH2+CH3CH2OH → CH3CH2OCH2CH3
ડાઇઇથાઇલ ઇથર
(v) ક્લોરિન અથવા બ્રોમીનજળ સાથે હેલોહાઇડ્રીન મળે છે.
CH2=CH2+H2O+Cl2 → HOCH2-CH2Cl+HCl
(vi) ઉપચયન (oxidation) અને હાઇડ્રોબોરેશન :
આલ્કીન સાથે મંદ પોટૅશિયમ પરમૅંગેનેટ(આલ્કલીયુક્ત)ના દ્રાવણનો રંગ જતો રહે છે અને ડાયોલનું નિર્માણ થાય છે.
આમ પોટૅશિયમ પરમૅંગેનેટના દ્રાવણને અસંતૃપ્તતાની કસોટી કરવા માટે વાપરી શકાય છે.
ઓઝોન સાથે પ્રક્રિયા થતાં ઓઝોનાઇડ મળે છે, જેનું જલવિઘટન કરતાં કાર્બોનિલ સંયોજનો મળે છે. અસંતૃપ્તતાની પ્રકૃતિના અભ્યાસમાં આ પ્રક્રિયા ઉપયોગી છે.
ઇથીન સાથે સિલ્વર ઉદ્દીપકની હાજરીમાં ઇથિલીન ઑક્સાઇડ મળે છે.
CH2 = CH2 → CH2 – CH2
સામાન્ય રીતે,
ડાઇબોરેન સાથેની પ્રક્રિયાથી મળતા બોરેનનું આલ્કલીયુક્ત હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડથી ઉપચયન કરતાં આલ્કોહૉલ મળે છે, જેમાં હાઇડ્રૉક્સિલ સમૂહનું સ્થાન માર્કોનિકૉવના નિયમથી વિરુદ્ધ પ્રકારનું હોય છે.
[સરખાવો પ્રક્રિયા iv]
(vii) બહુલીકરણ (polymerisation) : ઇથિલીન તથા તેનાં વ્યુત્પન્નોનું બહુલીકરણ કરતાં વિવિધ ગુણધર્મો ધરાવતા ઉપયોગી બહુલકો મળે છે.
પેટ્રોરસાયણ ઉદ્યોગમાં વિભંજન પ્રક્રિયામાં ઇથીન, પ્રોપીન, બ્યુટીન, બ્યુટાડાઇન, આઇસોપ્રીન વગેરે અસંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન મોટા પ્રમાણમાં મળે છે. આમાંથી દ્રાવકો, બહુલકો, સંશ્લેષિત રબર, પ્રક્ષાલકો, માનવસર્જિત રેસાઓ વગેરે મેળવવામાં આવે છે.
એ. આર. પરીખ