अल्कोहल की संरचनाएँ और गुण: HSC रसायन विज्ञान अभ्यास परीक्षा

यह tutorgum का मौलिक अभ्यास प्रश्नपत्र, प्रदान की गई Chemistry 2025 संस्करण की विषय-सीमा के अनुसार, NSW HSC Chemistry के लिए अल्कोहल की संरचनाओं और गुणों का आकलन करता है। इसमें अल्कोहलों के नामकरण और वर्गीकरण, स्थिति समावयवियों की पहचान तथा यह समझाने की क्षमता जाँची जाती है कि आणविक संरचना क्वथनांक और जल में विलेयता को कैसे प्रभावित करती है।

01परीक्षा के निर्देश

अभ्यास-प्रश्नपत्र की शर्तें

• सुझाया गया पढ़ने का समय: 5 मिनट।
• सुझाया गया हल करने का समय: 60 मिनट।
• कुल अंक: 50।
• अनुमत उपकरण: पेन, पेंसिल, रूलर और वैज्ञानिक कैलकुलेटर।
• संसाधन: नोट्स या इंटरनेट का उपयोग अनुमत नहीं है।

यह tutorgum का एक मौलिक अभ्यास प्रश्नपत्र है। यह NESA का आधिकारिक, अनुमोदित, पूर्व या अनुमानित परीक्षा प्रश्नपत्र नहीं है। ऊपर दी गई शर्तें केवल इस अभ्यास प्रश्नपत्र पर लागू होती हैं और इन्हें NESA की आधिकारिक परीक्षा के नियमों का विवरण नहीं माना जाना चाहिए।

आकलित विषय

• सरल अल्कोहलों का IUPAC नामकरण।
• प्राथमिक, द्वितीयक और तृतीयक अल्कोहल।
• संरचनात्मक सूत्र और अल्कोहलों के स्थिति समावयवी।
• अंतःआणविक सहसंयोजक बंध और अंतराआणविक बल, जिनमें हाइड्रोजन बंधन, द्विध्रुव-द्विध्रुव आकर्षण और लंदन प्रकीर्णन बल शामिल हैं।
• अल्कोहलों की समजातीय श्रेणियों और समावयवियों में क्वथनांक की प्रवृत्तियाँ।
• जल में विलेयता तथा हाइड्रॉक्सिल समूह और हाइड्रोकार्बन शृंखला के बीच संबंध।

बहिष्कृत विषय: अल्कोहलों की अभिक्रियाओं, उनकी तैयारी, दहन, ऑक्सीकरण, स्पेक्ट्रोस्कोपी और पाठ्यक्रम की असंबंधित सामग्री का आकलन नहीं किया जाएगा।

मान्यताएँ और परिपाटियाँ

• सभी यौगिक अचक्रीय अल्कोहल हैं, जिनमें एक हाइड्रॉक्सिल समूह, \(\ce{-OH}\), होता है।
• क्वथनांक के आँकड़े लगभग 101.3 kPa दाब पर सामान्य क्वथनांकों को दर्शाते हैं।
• जल में विलेयता से संबंधित अवलोकन कमरे के तापमान पर किए गए हैं।
• प्रत्येक प्रश्न में दिए गए आँकड़ों का उपयोग करें।
• गणनाओं के लिए सभी चरण दिखाएँ, इकाइयाँ लिखें और उपयुक्त स्थान-संख्याओं वाले IUPAC नामों का उपयोग करें।
• जहाँ संरचनात्मक सूत्र माँगा गया हो, वहाँ सही संघनित या प्रदर्शित सूत्र स्वीकार्य है, जब तक प्रश्न में अन्यथा निर्दिष्ट न हो।

02प्रश्न

प्रश्न 1 (6 अंक)

(a) प्रत्येक अल्कोहल को प्राथमिक, द्वितीयक या तृतीयक के रूप में वर्गीकृत करें। (4 अंक)

(i) \(\ce{CH3CH2OH}\) (1 अंक)

(ii) \(\ce{CH3CH(OH)CH3}\) (1 अंक)

(iii) \(\ce{CH3C(OH)(CH3)CH2CH3}\) (1 अंक)

(iv) \(\ce{CH3CH(OH)CH2CH2CH2CH3}\) (1 अंक)

(b) निम्नलिखित प्रत्येक अल्कोहल का संरचनात्मक सूत्र बनाइए। दोनों का आणविक सूत्र \(\ce{C4H10O}\) होना चाहिए। (2 अंक)

(i) एक प्राथमिक अल्कोहल। (1 अंक)

(ii) एक द्वितीयक अल्कोहल। (1 अंक)

प्रश्न 2 (8 अंक)

(a) A-D में से प्रत्येक अल्कोहल का IUPAC नाम लिखिए। (4 अंक)

संघनित संरचनात्मक सूत्र नीचे भी दिए गए हैं।

• A: \(\ce{CH3CH2CH2CH2CH2OH}\)
• B: \(\ce{CH3CH(OH)CH2CH2CH3}\)
• C: \(\ce{CH3CH2CH(OH)CH2CH3}\)
• D: \(\ce{CH3CH(CH3)CH2CH2OH}\)

(b) 3-methylbutan-2-ol का संघनित संरचनात्मक सूत्र बनाइए। (2 अंक)

(c) एक विद्यार्थी यौगिक \(\ce{CH3CH(OH)CH2CH3}\) का नाम butan-3-ol बताता है।

सही IUPAC नाम लिखिए और उस क्रमांकन नियम को समझाइए जिसे विद्यार्थी ने ध्यान में नहीं रखा है। (2 अंक)

प्रश्न 3 (6 अंक)

दो अल्कोहल, A और B, में चार कार्बन परमाणुओं वाला एक अशाखित कार्बन कंकाल और एक हाइड्रॉक्सिल समूह है। उनकी संरचनाएँ नीचे दिखाई गई हैं।

संदर्भ के लिए:

• A: \(\ce{CH3CH2CH2CH2OH}\)
• B: \(\ce{CH3CH(OH)CH2CH3}\)

(a) A और B के IUPAC नाम लिखिए। (2 अंक)

(b) समझाइए कि A और B स्थिति समावयवी क्यों हैं। (2 अंक)

(c) अल्कोहल 2-methylpropan-1-ol का आणविक सूत्र A के समान है। समझाइए कि यह A का स्थिति समावयवी होने के बजाय शृंखला समावयवी क्यों है। (2 अंक)

प्रश्न 4 (8 अंक)

निम्नलिखित तालिका चार अल्कोहलों के सामान्य क्वथनांक दर्शाती है।

(a) Ethanol से pentan-1-ol तक कार्बन शृंखला की लंबाई बढ़ने पर क्वथनांक में होने वाली प्रवृत्ति का वर्णन करें। पूरी श्रेणी में क्वथनांक के कुल परिवर्तन की गणना करें। (2 अंक)

(b) अल्कोहलों में उपस्थित अंतराआणविक बलों का उपयोग करके इस प्रवृत्ति को समझाइए। आपके उत्तर में हाइड्रॉक्सिल समूह की भूमिका और कार्बन शृंखला की बढ़ती लंबाई के प्रभाव के बीच अंतर स्पष्ट होना चाहिए। (4 अंक)

(c) जब ethanol उबलता है, तो समझाइए कि किन आकर्षण बलों पर काबू पाना आवश्यक है और प्रत्येक ethanol अणु के भीतर कौन-से बंध अक्षुण्ण रहते हैं। (2 अंक)

प्रश्न 5 (6 अंक)

दो अल्कोहल, X और Y, का आणविक सूत्र \(\ce{C4H10O}\) है। उनकी संरचनाएँ और क्वथनांक नीचे दिए गए हैं।

(a) X और Y के क्वथनांकों के बीच अंतर की गणना करें। (1 अंक)

(b) समझाइए कि X का क्वथनांक Y से अधिक क्यों है। अपने उत्तर में आणविक आकृति, लंदन प्रकीर्णन बल और हाइड्रोजन बंधन पर विचार करें। (4 अंक)

(c) समझाइए कि X और Y की तुलना करने से शाखन के प्रभाव का अधिक नियंत्रित अध्ययन क्यों किया जा सकता है, जबकि ethanol और pentan-1-ol की तुलना करने पर ऐसा नहीं होता। (1 अंक)

प्रश्न 6 (8 अंक)

निम्नलिखित गुणात्मक अवलोकन कमरे के तापमान पर चार अल्कोहलों की जल में विलेयता का वर्णन करते हैं।

मिश्रणीय का अर्थ है कि दो द्रव सभी अनुपातों में आपस में मिल जाते हैं।

(a) दो से पाँच कार्बन परमाणुओं तक कार्बन शृंखला की लंबाई बढ़ने पर जल में विलेयता की प्रवृत्ति का वर्णन करें। दिए गए अवलोकनों का उल्लेख करें। (2 अंक)

(b) हाइड्रॉक्सिल समूह और हाइड्रोकार्बन शृंखला के संदर्भ में इस प्रवृत्ति को समझाइए। (2 अंक)

(c) एक विद्यार्थी का दावा है:

“Pentan-1-ol की जल में विलेयता कम होती है क्योंकि उसका हाइड्रॉक्सिल समूह पानी के साथ हाइड्रोजन बंध नहीं बना सकता।”

इस दावे का मूल्यांकन करें। (2 अंक)

(d) एक लेबलयुक्त आणविक-स्तर का रेखाचित्र बनाइए, जिसमें एक ethanol अणु और एक जल अणु के बीच अंतराआणविक हाइड्रोजन बंध दिखाया गया हो। प्रत्येक अणु के भीतर के सहसंयोजक बंधों और दोनों अणुओं के बीच के आकर्षण को स्पष्ट रूप से अलग-अलग दर्शाइए। (2 अंक)

प्रश्न 7 (8 अंक)

एक विद्यार्थी अल्कोहलों की संरचनाओं और गुणों का पुनरावलोकन करते समय निम्नलिखित कथन करता है।

(a) “अल्कोहल के उबलने पर O-H सहसंयोजक बंध टूट जाता है।”

इस कथन को सही रूप में लिखिए और समझाइए कि उबलने के दौरान आणविक स्तर पर क्या होता है। (2 अंक)

(b) “आणविक सूत्र \(\ce{C4H10O}\) वाले कोई भी दो अल्कोहल अनिवार्य रूप से स्थिति समावयवी होते हैं।”

समझाइए कि यह कथन गलत क्यों है। स्थिति समावयवी युग्म का एक उदाहरण और शृंखला समावयवी युग्म का एक उदाहरण दीजिए। (2 अंक)

(c) “Pentan-1-ol का क्वथनांक ethanol से अधिक है क्योंकि उसका O-H सहसंयोजक बंध अधिक प्रबल है।”

संबंधित अंतराआणविक बलों का उपयोग करके इस व्याख्या को सही कीजिए। (2 अंक)

(d) आणविक सूत्र \(\ce{C4H10O}\) वाले किसी तृतीयक अल्कोहल का संरचनात्मक सूत्र बनाइए और उसका IUPAC नाम लिखिए। (2 अंक)

03हल सहित समाधान और अंकन मार्गदर्शिका

समाधान 1

(a) अल्कोहलों का वर्गीकरण (4 अंक)

वर्गीकरण इस बात पर निर्भर करता है कि हाइड्रॉक्सिल समूह धारण करने वाले कार्बन परमाणु से सीधे कितने अन्य कार्बन परमाणु जुड़े हैं।

• (i) \(\ce{CH3CH2OH}\): प्राथमिक अल्कोहल। \(\ce{-OH}\) धारण करने वाला कार्बन एक अन्य कार्बन से जुड़ा है।
• (ii) \(\ce{CH3CH(OH)CH3}\): द्वितीयक अल्कोहल। \(\ce{-OH}\) धारण करने वाला कार्बन दो अन्य कार्बन परमाणुओं से जुड़ा है।
• (iii) \(\ce{CH3C(OH)(CH3)CH2CH3}\): तृतीयक अल्कोहल। \(\ce{-OH}\) धारण करने वाला कार्बन तीन अन्य कार्बन परमाणुओं से जुड़ा है।
• (iv) \(\ce{CH3CH(OH)CH2CH2CH2CH3}\): द्वितीयक अल्कोहल। \(\ce{-OH}\) धारण करने वाला कार्बन दो अन्य कार्बन परमाणुओं से जुड़ा है।

अंकन मार्गदर्शिका

• (i) सही वर्गीकरण: 1 अंक।
• (ii) सही वर्गीकरण: 1 अंक।
• (iii) सही वर्गीकरण: 1 अंक।
• (iv) सही वर्गीकरण: 1 अंक।

(b) सूत्र \(\ce{C4H10O}\) वाले अल्कोहलों के संरचनात्मक सूत्र बनाना (2 अंक)

एक मान्य प्राथमिक अल्कोहल butan-1-ol है:

\[ \ce{CH3CH2CH2CH2OH} \]

एक मान्य द्वितीयक अल्कोहल butan-2-ol है:

\[ \ce{CH3CH(OH)CH2CH3} \]

अन्य मान्य प्राथमिक अल्कोहल संरचनाएँ, जैसे 2-methylpropan-1-ol, भी स्वीकार्य हैं।

अंकन मार्गदर्शिका

• आणविक सूत्र \(\ce{C4H10O}\) वाला एक सही प्राथमिक अल्कोहल: 1 अंक।
• आणविक सूत्र \(\ce{C4H10O}\) वाला एक सही द्वितीयक अल्कोहल: 1 अंक।

समाधान 2

(a) IUPAC नामकरण (4 अंक)

• A: pentan-1-ol।
• B: pentan-2-ol।
• C: pentan-3-ol।
• D: 3-methylbutan-1-ol।

किसी अल्कोहल का नामकरण करने के लिए सबसे लंबी ऐसी कार्बन शृंखला चुनें जिसमें हाइड्रॉक्सिल समूह से जुड़ा कार्बन शामिल हो। शृंखला का क्रमांकन उस सिरे से करें जिससे हाइड्रॉक्सिल समूह को सबसे छोटी संभव स्थान-संख्या मिले। इसके बाद -ol प्रत्यय का उपयोग करें।

D के लिए क्रमांकन हाइड्रॉक्सिल समूह वाले सिरे से शुरू होता है। मुख्य शृंखला में चार कार्बन परमाणु हैं और मिथाइल शाखा कार्बन 3 पर है। इसलिए इसका नाम 3-methylbutan-1-ol है।

अंकन मार्गदर्शिका

• A का सही नाम: 1 अंक।
• B का सही नाम: 1 अंक।
• C का सही नाम: 1 अंक।
• D का सही नाम: 1 अंक।

(b) 3-methylbutan-2-ol का संरचनात्मक सूत्र (2 अंक)

\[ \ce{CH3CH(OH)CH(CH3)CH3} \]

मुख्य शृंखला में चार कार्बन परमाणु हैं। हाइड्रॉक्सिल समूह कार्बन 2 से जुड़ा है और मिथाइल समूह कार्बन 3 से जुड़ा है।

अंकन मार्गदर्शिका

• कार्बन 2 पर हाइड्रॉक्सिल समूह वाली सही चार-कार्बन शृंखला: 1 अंक।
• कार्बन 3 पर सही मिथाइल शाखा और सही परमाणु-संयोजन: 1 अंक।

(c) butan-3-ol को सही करना (2 अंक)

सही नाम butan-2-ol है।

चार-कार्बन वाली शृंखला का क्रमांकन किसी भी सिरे से किया जा सकता है, लेकिन IUPAC नामकरण के अनुसार हाइड्रॉक्सिल समूह को सबसे छोटी संभव स्थान-संख्या मिलनी चाहिए। विपरीत सिरे से क्रमांकन करने पर हाइड्रॉक्सिल समूह की स्थिति 3 के बजाय 2 हो जाती है।

अंकन मार्गदर्शिका

• सही नाम, butan-2-ol: 1 अंक।
• यह समझाना कि क्रमांकन में हाइड्रॉक्सिल समूह को सबसे छोटी संभव स्थान-संख्या मिलनी चाहिए: 1 अंक।

समाधान 3

(a) A और B के नामकरण (2 अंक)

• A: butan-1-ol।
• B: butan-2-ol।

प्रत्येक अणु में चार कार्बन परमाणुओं वाली एक अशाखित शृंखला है। नाम में दी गई संख्या उस कार्बन को दर्शाती है जिससे हाइड्रॉक्सिल समूह जुड़ा है।

अंकन मार्गदर्शिका

• A का सही नाम: 1 अंक।
• B का सही नाम: 1 अंक।

(b) स्थिति समावयवता की व्याख्या (2 अंक)

A और B स्थिति समावयवी हैं क्योंकि उनका आणविक सूत्र समान, \(\ce{C4H10O}\), है और उनका अशाखित कार्बन कंकाल भी समान है, लेकिन हाइड्रॉक्सिल समूह की स्थिति अलग-अलग है।

A में हाइड्रॉक्सिल समूह कार्बन 1 से जुड़ा है। B में यह कार्बन 2 से जुड़ा है।

अंकन मार्गदर्शिका

• समान आणविक सूत्र और कार्बन कंकाल की पहचान: 1 अंक।
• हाइड्रॉक्सिल समूह की अलग-अलग स्थितियों की पहचान: 1 अंक।

(c) शृंखला समावयवियों में अंतर स्पष्ट करना (2 अंक)

Butan-1-ol और 2-methylpropan-1-ol का आणविक सूत्र समान, \(\ce{C4H10O}\), है, लेकिन उनके कार्बन कंकाल अलग-अलग हैं।

Butan-1-ol में कार्बन शृंखला अशाखित है, जबकि 2-methylpropan-1-ol में कार्बन कंकाल शाखित है। इसलिए वे स्थिति समावयवी नहीं, बल्कि शृंखला समावयवी हैं।

स्थिति समावयवियों में एक ही कार्बन कंकाल पर क्रियात्मक समूह की स्थिति अलग होती है। शृंखला समावयवियों में स्वयं कार्बन कंकाल की व्यवस्था अलग होती है।

अंकन मार्गदर्शिका

• अशाखित और शाखित कार्बन कंकालों के बीच अंतर की पहचान: 1 अंक।
• सही व्याख्या कि वे स्थिति समावयवियों के बजाय शृंखला समावयवी क्यों हैं: 1 अंक।

समाधान 4

(a) क्वथनांक की प्रवृत्ति (2 अंक)

कार्बन शृंखला की लंबाई बढ़ने के साथ क्वथनांक बढ़ता है।

Ethanol से pentan-1-ol तक कुल परिवर्तन है:

\[ \begin{aligned} \Delta T_b &= 137.9 - 78.4\\ &= 59.5\,^\circ\mathrm{C} \end{aligned} \]

दी गई श्रेणी में क्वथनांक \(59.5\,^\circ\mathrm{C}\) बढ़ता है।

अंकन मार्गदर्शिका

• क्वथनांक में वृद्धि की प्रवृत्ति की पहचान: 1 अंक।
• इकाई सहित सही घटाव और उत्तर: 1 अंक।

(b) अंतराआणविक बलों का उपयोग करके प्रवृत्ति की व्याख्या (4 अंक)

अल्कोहल के अणुओं के बीच कई प्रकार के अंतराआणविक आकर्षण होते हैं।

पहला, हाइड्रॉक्सिल समूह में ध्रुवीय O-H और C-O बंध होते हैं। अल्कोहल के अणु ध्रुवीय होते हैं और पड़ोसी अल्कोहल अणुओं के साथ हाइड्रोजन बंध बना सकते हैं। उनके बीच द्विध्रुव-द्विध्रुव आकर्षण भी होता है।

दूसरा, सभी अणुओं के बीच लंदन प्रकीर्णन बल होते हैं। ये इलेक्ट्रॉनों के वितरण में अस्थायी उतार-चढ़ाव के कारण उत्पन्न होते हैं। इससे अस्थायी द्विध्रुव बनते हैं, जो पड़ोसी अणुओं में भी द्विध्रुव प्रेरित करते हैं।

जैसे-जैसे कार्बन शृंखला लंबी होती है, अणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या बढ़ती है और उसका इलेक्ट्रॉन मेघ बड़ा हो जाता है। सामान्यतः इससे लंदन प्रकीर्णन बल अधिक प्रबल हो जाते हैं।

इस पूरी श्रेणी में प्रत्येक अणु में हाइड्रॉक्सिल समूहों की संख्या एक ही रहती है। इसलिए सूचीबद्ध प्रत्येक अल्कोहल में हाइड्रोजन बंधन होता है, लेकिन आणविक आकार बढ़ने के साथ लंदन प्रकीर्णन बलों में होने वाली वृद्धि भी क्वथनांक बढ़ने की व्याख्या करने में सहायक होती है। अणुओं को एक-दूसरे से अलग करने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

अंकन मार्गदर्शिका

• अल्कोहल के अणुओं के बीच हाइड्रोजन बंधन की पहचान: 1 अंक।
• आणविक ध्रुवता से संबंधित द्विध्रुव-द्विध्रुव आकर्षण की पहचान: 1 अंक।
• यह समझाना कि लंबी कार्बन शृंखला इलेक्ट्रॉन मेघ को बड़ा करती है और लंदन प्रकीर्णन बलों को प्रबल बनाती है: 1 अंक।
• प्रबल अंतराआणविक आकर्षणों को अणुओं से अलग करने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता तथा अधिक क्वथनांक के बीच संबंध स्पष्ट करना: 1 अंक।

(c) अंतराआणविक और अंतःआणविक बंध (2 अंक)

जब ethanol उबलता है, तो पड़ोसी ethanol अणुओं को एक साथ रखने वाले अंतराआणविक आकर्षणों पर काबू पाने के लिए पर्याप्त ऊर्जा दी जाती है। इनमें हाइड्रोजन बंधन, द्विध्रुव-द्विध्रुव आकर्षण और लंदन प्रकीर्णन बल शामिल हैं।

प्रत्येक ethanol अणु के भीतर के सहसंयोजक बंध, जिनमें O-H, C-O, C-C और C-H बंध शामिल हैं, अक्षुण्ण रहते हैं। उबलना एक भौतिक परिवर्तन है, ethanol का रासायनिक अपघटन नहीं।

अंकन मार्गदर्शिका

• उन अंतराआणविक आकर्षणों की पहचान जिन्हें पार करना आवश्यक है: 1 अंक।
• यह बताना कि अंतःआणविक सहसंयोजक बंध अक्षुण्ण रहते हैं: 1 अंक।

समाधान 5

(a) क्वथनांकों के बीच अंतर (1 अंक)

\[ \begin{aligned} \Delta T_b &= 117.7 - 108.0\\ &= 9.7\,^\circ\mathrm{C} \end{aligned} \]

X का क्वथनांक Y से \(9.7\,^\circ\mathrm{C}\) अधिक है।

अंकन मार्गदर्शिका

• इकाई सहित सही अंतर: 1 अंक।

(b) क्वथनांक पर शाखन का प्रभाव (4 अंक)

X, butan-1-ol है, जिसमें कार्बन शृंखला सीधी है। Y, 2-methylpropan-1-ol है, जिसमें कार्बन कंकाल शाखित है।

दोनों अणुओं में एक हाइड्रॉक्सिल समूह होता है, इसलिए दोनों पड़ोसी अल्कोहल अणुओं के साथ हाइड्रोजन बंध बना सकते हैं। शाखन से हाइड्रोजन बंध बनाने की क्षमता समाप्त नहीं होती।

हालाँकि, X की आकृति अधिक विस्तारित होती है और सामान्यतः उसके पड़ोसी अणुओं के बीच अधिक सतही संपर्क संभव होता है। Y की आकृति अधिक सघन होती है, जिससे उसके अणुओं के बीच प्रभावी संपर्क कम हो जाता है।

यह अंतर लंदन प्रकीर्णन बलों को प्रभावित करता है। इन परिस्थितियों में X के अणुओं के बीच कुल अंतराआणविक आकर्षण अधिक प्रबल होते हैं, इसलिए उन्हें अलग करने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। परिणामस्वरूप X का क्वथनांक अधिक होता है।

अंकन मार्गदर्शिका

• यह बताना कि दोनों अल्कोहल हाइड्रॉक्सिल समूह होने के कारण हाइड्रोजन बंध बना सकते हैं: 1 अंक।
• X के अधिक सतही संपर्क या कम सघन आकृति की पहचान: 1 अंक।
• Y की अधिक सघन आकृति को कमज़ोर लंदन प्रकीर्णन आकर्षणों से जोड़ना: 1 अंक।
• यह समझाना कि अधिक प्रबल कुल आकर्षणों पर काबू पाने के लिए अधिक ऊर्जा चाहिए, जिससे X का क्वथनांक अधिक होता है: 1 अंक।

(c) नियंत्रित तुलना (1 अंक)

X और Y का आणविक सूत्र समान है, दोनों में कार्बन परमाणुओं की संख्या समान है और प्रत्येक में एक हाइड्रॉक्सिल समूह है। दोनों प्राथमिक अल्कोहल हैं।

इसलिए उनकी तुलना में आणविक द्रव्यमान और हाइड्रॉक्सिल समूहों की संख्या के अंतर का प्रभाव नियंत्रित रहता है, जिससे कार्बन शृंखला के शाखन के प्रभाव का अधिक प्रत्यक्ष अध्ययन किया जा सकता है।

अंकन मार्गदर्शिका

• यह पहचानना कि आणविक सूत्र और हाइड्रॉक्सिल समूहों की संख्या समान रखी गई है, जिससे शाखन और आणविक आकृति की अधिक प्रत्यक्ष तुलना संभव होती है: 1 अंक।

समाधान 6

(a) विलेयता की प्रवृत्ति (2 अंक)

Ethanol और propan-1-ol जल के साथ सभी अनुपातों में मिश्रणीय हैं। Butan-1-ol की विलेयता सीमित है, जबकि pentan-1-ol की विलेयता कम है।

सामान्य प्रवृत्ति यह है कि कार्बन शृंखला लंबी होने पर जल में विलेयता घटती है।

अंकन मार्गदर्शिका

• शृंखला की लंबाई बढ़ने के साथ जल में विलेयता घटने की सामान्य प्रवृत्ति की पहचान: 1 अंक।
• दिए गए अवलोकनों का सही उल्लेख, जिसमें butan-1-ol और pentan-1-ol की कम विलेयता शामिल है: 1 अंक।

(b) प्रवृत्ति की व्याख्या (2 अंक)

हाइड्रॉक्सिल समूह ध्रुवीय होता है और जल के अणुओं के साथ हाइड्रोजन बंध बना सकता है। इससे अल्कोहल के अणुओं और जल के बीच परस्पर क्रिया में सहायता मिलती है।

हाइड्रोकार्बन शृंखला मुख्यतः अध्रुवीय होती है और जल के साथ हाइड्रोजन बंध नहीं बनाती। जैसे-जैसे शृंखला लंबी होती है, एकमात्र हाइड्रॉक्सिल समूह की तुलना में अध्रुवीय भाग बड़ा हो जाता है। इससे अणु की जल के साथ समग्र अनुकूलता कम हो जाती है। इसलिए उसकी विलेयता घटती है।

अंकन मार्गदर्शिका

• यह समझाना कि ध्रुवीय हाइड्रॉक्सिल समूह जल के साथ हाइड्रोजन बंध बना सकता है: 1 अंक।
• यह समझाना कि बढ़ती हुई अध्रुवीय हाइड्रोकार्बन शृंखला जल में समग्र विलेयता को कम करती है: 1 अंक।

(c) विद्यार्थी के दावे का मूल्यांकन (2 अंक)

यह दावा गलत है। Pentan-1-ol अपने हाइड्रॉक्सिल समूह के माध्यम से जल के साथ हाइड्रोजन बंध बना सकता है, ठीक वैसे ही जैसे ethanol बना सकता है।

इसकी कम विलेयता मुख्यतः इसकी लंबी अध्रुवीय हाइड्रोकार्बन शृंखला के कारण होती है, जो अल्कोहल और जल के बीच अनुकूल परस्पर क्रियाओं को सीमित करती है।

अंकन मार्गदर्शिका

• यह बताना कि pentan-1-ol जल के साथ हाइड्रोजन बंध बना सकता है: 1 अंक।
• इसकी कम विलेयता का कारण हाइड्रोजन बंध बनाने में असमर्थता के बजाय लंबी अध्रुवीय शृंखला को बताना: 1 अंक।

(d) हाइड्रोजन बंधन की व्यवस्था का रेखाचित्र (2 अंक)

एक मान्य रेखाचित्र में ethanol को \(\ce{CH3CH2-O-H}\) और जल को \(\ce{H-O-H}\) के रूप में दिखाया जा सकता है। Ethanol के ऑक्सीजन से जुड़े हाइड्रोजन और जल अणु के ऑक्सीजन परमाणु के बीच एक बिंदीदार रेखा खींचें।

ठोस रेखाएँ प्रत्येक अणु के भीतर के सहसंयोजक बंध दर्शाती हैं। बिंदीदार रेखा दोनों अणुओं के बीच हाइड्रोजन बंध दर्शाती है। यह एक अंतराआणविक आकर्षण है, न कि कोई नया सहसंयोजक बंध।

अंकन मार्गदर्शिका

• Ethanol और जल के अणुओं को उनके सहसंयोजक बंध अक्षुण्ण रखते हुए सही ढंग से दर्शाना: 1 अंक।
• सही स्थान पर अंतराआणविक हाइड्रोजन बंध दिखाना और उसे लेबल करना: 1 अंक।

समाधान 7

(a) उबलना और सहसंयोजक बंध (2 अंक)

यह कथन गलत है। जब कोई अल्कोहल उबलता है, तो पड़ोसी अणुओं के बीच के अंतराआणविक आकर्षणों पर काबू पाया जाता है, जिससे अणु अलग होकर गैसीय अवस्था में जा सकते हैं।

प्रत्येक अल्कोहल अणु के भीतर O-H सहसंयोजक बंध अक्षुण्ण रहता है। यही बात अणु के भीतर के अन्य सहसंयोजक बंधों पर भी लागू होती है।

अंकन मार्गदर्शिका

• यह पहचानना कि उबलने पर O-H सहसंयोजक बंध टूटने के बजाय अंतराआणविक आकर्षणों पर काबू पाया जाता है: 1 अंक।
• यह समझाना कि अणु अलग हो जाते हैं, जबकि उनके अंतःआणविक सहसंयोजक बंध अक्षुण्ण रहते हैं: 1 अंक।

(b) स्थिति समावयवी और शृंखला समावयवी (2 अंक)

यह कथन गलत है क्योंकि समान आणविक सूत्र होने मात्र से दो अल्कोहल स्थिति समावयवी नहीं बन जाते।

Butan-1-ol और butan-2-ol स्थिति समावयवी हैं क्योंकि उनका अशाखित कार्बन कंकाल समान है, लेकिन हाइड्रॉक्सिल समूह की स्थिति अलग-अलग है।

Butan-1-ol और 2-methylpropan-1-ol शृंखला समावयवी हैं क्योंकि उनके कार्बन कंकाल अलग हैं: एक अशाखित है और दूसरा शाखित है।

अंकन मार्गदर्शिका

• स्थिति समावयवियों और शृंखला समावयवियों के बीच सही अंतर स्पष्ट करना: 1 अंक।
• स्थिति समावयवियों का एक मान्य युग्म और शृंखला समावयवियों का एक मान्य युग्म देना: 1 अंक।

(c) क्वथनांक के अंतर की व्याख्या (2 अंक)

केवल कार्बन शृंखला लंबी होने से O-H सहसंयोजक बंध अधिक प्रबल नहीं हो जाता। Ethanol और pentan-1-ol, दोनों में एक हाइड्रॉक्सिल समूह होता है और दोनों हाइड्रोजन बंध बना सकते हैं।

Pentan-1-ol में ethanol की तुलना में अधिक इलेक्ट्रॉन और बड़ा इलेक्ट्रॉन मेघ होता है। इसके अधिक प्रबल लंदन प्रकीर्णन बल कुल अंतराआणविक आकर्षणों को बढ़ाते हैं, इसलिए अणुओं को अलग करने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इससे इसके अधिक क्वथनांक की व्याख्या करने में सहायता मिलती है।

अंकन मार्गदर्शिका

• इस दावे को अस्वीकार करना कि लंबी कार्बन शृंखला O-H सहसंयोजक बंध को अधिक प्रबल बनाकर क्वथनांक बढ़ाती है: 1 अंक।
• अधिक प्रबल लंदन प्रकीर्णन बलों और अणुओं को अलग करने के लिए आवश्यक अधिक ऊर्जा की भूमिका समझाना: 1 अंक।

(d) तृतीयक अल्कोहल का संरचनात्मक सूत्र बनाना और नामकरण (2 अंक)

एक सही संरचना है:

\[ \ce{(CH3)3COH} \]

इसका IUPAC नाम 2-methylpropan-2-ol है।

हाइड्रॉक्सिल समूह धारण करने वाला कार्बन तीन अन्य कार्बन परमाणुओं से जुड़ा है, इसलिए यह अल्कोहल तृतीयक है।

अंकन मार्गदर्शिका

• आणविक सूत्र \(\ce{C4H10O}\) वाले तृतीयक अल्कोहल का सही संरचनात्मक सूत्र: 1 अंक।
• सही IUPAC नाम, 2-methylpropan-2-ol: 1 अंक।

प्रश्नपत्र समाप्त: 50 अंक