Isomerism Notes for FSO 2026-27

समावयवता

(Isomerism)

-       दो या दो से अधिक कार्बनिक यौगिक, जिनका अणुसूत्र  तथा अणुभार समान होता है परन्तु संरचना या त्रिविम में परमाणुओं की व्यवस्था भिन्न होती है, वे समावयवी कहलाते है तथा इस घटना को समावयवता कहते है।

I. संरचनात्मक समावयवता

1.   शृंखला समावयवता –

-       यौगिक का अणु सूत्र तथा अणुभार समान होगा परन्तु कार्बन परमाणु के शृंखला की लम्बाईयाँ भिन्न होती है। उसे शृंखला समावयवता कहते हैं।

        उदाहरण - C₄H₁₀ (ब्यूटेन)

 

 

       

 

 

2.   स्थिति समावयवता –

-       अणुसूत्र तथा अणुभार समान परन्तु क्रियात्मक समूह या प्रतिस्थापी की स्थितियाँ भिन्न होती है, स्थिति समावयवी कहलाते हैं।

        उदाहरण-

1. C₂H₄Cl₂

      -       यदि एक ही कार्बन पर दो क्रियात्मक समूह लगे हो तो उन्हें जेमीनल(Geminal) कहेंगे, यदि क्रियात्मक समूह दो भिन्न कार्बन पर लगा हो तो वे विसिनल कहलाते हैं।

     

      प्रश्न-

       

      कौन-सी समावयवता को दर्शाता है?

      उत्तर –

       

      प्रश्न- C₆H₄Cl₂ के कितने समावयवी बन सकते हैं?

      उत्तर –

     

-       C₆H₄Cl₂ के 3 समावयवी बन सकते हैं।

-       थैलिक अम्ल तथा टर थैलिक अम्ल स्थिति समावयवी होते हैं।

3.   क्रियात्मक समूह समावयवता –

-       यौगिक का अणुसूत्र तथा अणुभार समान परन्तु क्रियात्मक समूह भिन्न होता है, वे क्रियात्मक समूह समावयवता दर्शाते हैं।

        उदाहरण –

        1. ऐल्कोहॉल तथा ईथर

        2. ऐल्डिहाइड तथा कीटोन

        3. कोर्बोक्सिलिक अम्ल तथा एस्टर

        4. 1^o, 2^o, 3^o – एमीन

        5. ऐल्काइन (Alkyne) तथा ऐल्काडाइन (Alkadiene)

        6. इथेन तथा डाइमैथिल इथर

       

        उदाहरण –

   

1. C₃H₈O

       

        2. C₃H₆O

       

        3. C₂H₄O₂

       

        4. C₃H₉N

-       CH₃ – CH₂ – CH₂ – NH₂

        1^o – एमीन (प्रोपेन – 1 – एमीन)

-       CH₃ – CH₂ – NH – CH₃

        2^o – एमीन (N – मेंथिल इथेन)

                (N – methyl ethane)

-      

-       क्रियात्मक समावयता को दर्शाते हैं।

       

               

-       ये क्रियात्मक समूह समावयवी होंगे।

4.   मध्यावयवता-

-       वे क्रियात्मक समूह जो कार्बन शृंखला के मध्य होते हैं, वे मध्यावयवता दर्शाते हैं। जैसे:- ईथर, एस्टर, 2^o एमीन, कीटोन।

-       इस समावयवता में क्रियात्मक समूह के पास एल्किल समूह बदल जाते हैं।

       

उदाहरण - C₄H₁₀O  

5.   चलावयवता –

-       इस समावयवता में दो क्रियात्मक समूह गतिक साम्यावस्था में होते हैं।

        क्रियात्मक समूह ⇌ क्रियात्मक समूह

-      इस समावयवता में  a हाइड्रोजन परमाणु, कम विद्युत ऋणी तत्त्व से निकल कर उच्च विद्युत ऋणी तत्त्व पर स्थानान्तरित होता है।

-       चलावयवता दर्शाते हैं – एल्डिहाइड, कीटोन तथा नाइट्रो ऐल्केन जिनमें a- H होता है।

      a- H क्या है?

-       क्रियात्मक समूह के पास वाले कार्बन पर उपस्थित  H को a- H (हाइड्रोजन) कहते हैं।

-       इसमें चलावयवता समावयवता नहीं होगी क्योंकि फोर्मेल्डिहाइड में a- H की उपस्थिति नहीं है।

-      

 

 

 

 

 

        इसमें चलावयवता नहीं होगी क्योंकि इसमें a- H की उपस्थिति नहीं है।

-      

 

 

 

 

 

 

 

 

        इसमें चलावयवता नहीं होगी, क्योंकि इसमें a-H की उपस्थिति नहीं है।

-       >C = O की बंध ऊर्जा C = C से अधिक होती है, इसलिए कीटो-रूप, ईनॉल रूप से अधिक स्थायी होता है। (हमेंशा नहीं)

Case-I

-       enol मात्रा, a-हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या के समानुपाती होती है।

      प्रश्न – निम्नलिखित में से किस यौगिक में इनोल (enol) मात्रा ज्यादा होगी?

        (a)

        (b)

        (c) समान होगी

        (d) कोई परिवर्तन नहीं                                     [b]

-       जिस यौगिक के पास a- H  की संख्या अधिक होगी, उस यौगिक में इनोल की मात्रा ज्यादा बनेगी।

-       यदि एक यौगिक से, एक से अधिक इनोल बनते हैं, तो वह इनोल ज्यादा बनेगा, जिसमें एल्किन अधिक स्थायी होगी।

        उदाहरण -

       

-       कुछ यौगिक ऐसे है, जिनमें (enol) इनोल (kito) कीटो से ज्यादा स्थायी है। जैसे -

       

-       यौगिक में एरोमेंटीकता का गुण आने से स्थायित्व बढ़ जाता है।

 

       

6.   वलय शृंखला समावयवता –

-       ऐल्कीन तथा साइक्लोऐल्कीन एवं एल्काइन तथा साइक्लोऐल्कीन में यह समावयवता होती है।

        उदाहरण:- C₃H₆

 

II. त्रिविम समावयवता

-       दो या दो से अधिक यौगिक, जिनका अणुसूत्र तथा अणुभार समान होता है केवल त्रिविम में परमाणुओं की व्यवस्था भिन्न होती है, त्रिविम समावयवी कहलाते हैं तथा इस घटना को त्रिविम समावयवता कहते हैं।

 

 

-       यह समावयवता एल्किन, साइक्लोऐल्केन, ऑक्सिम, एजो यौगिकों में उपस्थित होती है।

        (>C=C<, >C=N–, –N=N–)

समपक्ष-विपक्ष समावयवता –

-       समपक्ष-विपक्ष समावयवता की शर्ते-

-     कार्बन-कार्बन के मध्य द्विबंध या चक्रीय एल्केन में होती है।

-       कार्बन की शेष संयोजकताएँ भिन्न समूह से सन्तुष्ट होनी चाहिए।

-      यदि द्विबंध के कार्बन पर समान संयोजकताएँ एक ओर होती है, तो इसे समपक्ष (Cis) कहते हैं, जबकि समान समूह विपरीत दिशा में होने पर इसे विपक्ष समावयवी कहते हैं।

उदाहरण :–

ज्यामिति समावयवियों के गुणधर्म

नोट- समपक्ष (Cis) तथा विपक्ष (Trans) में से, विपक्ष का स्थायित्व अधिक होता है।

-      समपक्ष तथा विपक्ष समावयवी में समपक्ष का द्विध्रुव आघूर्ण विपक्ष से अधिक होता है।

-       ट्रांस का स्थायित्व अधिक होने से इनका गलनांक सिस समावयवता की  तुलना में अधिक होता है किन्तु सिस(समपक्ष) समावयवता की तुलना में ट्रांस का क्वथनांक कम होता है।

ज्यामिति समावयवियों के गुणधर्म –

1.    स्थायित्व का गुण ® विपक्ष (Trans)> समपक्ष(cis)

2.    द्विध्रुव आघूर्ण ® समपक्ष (Cis) < विपक्ष(Trans)

3.    गलनांक ® समपक्ष में संकुलन कम होने से उसका गलनांक कम होता है और विपक्ष में संकुलन प्रबल या अधिक होने से उसका गलनांक बढ़ जाता है।

®   क्वथनांक- समपक्ष (Cis) समावयवी में समान समूह एक ओर होने के कारण अणुओं के  मध्य वान्डर वॉल आकर्षण उच्च होता है, जिससे क्वथनांक भी उच्च हो जाता है।

        क्वथनांक (समपक्ष > विपक्ष)

Syn-anti समावयवता –

-       यह समावयवता ऑक्सीम तथा एजो यौगिकों में होती है।

-       C=N या N=N होना चाहिए तथा कार्बन की शेष संयोजकताएँ भिन्न समूहों से पूर्ण होनी चाहिए।

-       यदि H तथा OH समान दिशा में हो तो इसे Syn जबकि विपरीत हो तो anti कहते हैं।

        उदाहरण -

अन्य उदाहरण –

-       ऐसे यौगिक जिनमें H परमाणु किसी भी कार्बन की संयोजकता को पूर्ण न करता हो फिर उस यौगिक की Syn तथा Anti ज्यामिति समावयवता का नामकरण किया जा सकता है।

        जैसे –

-       जब C = C तथा कार्बन की सभी संयोजकताएँ भिन्न समूहों से पूर्ण होती है तब हम  E - Z समावयवता का उपयोग करते हैं।

Z समावयवता में समान समूह कैसे ज्ञात करें?

-       समूह की वरीयता  को CIP नियम द्वारा दी जाती है।

        [C = Cohn, I = Ingold, P= Prelog]

 

 

-       सीधे जुड़े परमाणु का परमाणु क्रमांक देखते है।

        उदाहरण-

-       एकल बंध या s बंध के सापेक्ष मुक्त घूर्णन से उत्पन्न समावयवता को संरूपण समावयवता कहते हैं।

 

 

 

-       संरूपण समावयवियों की संख्या अनन्त होती है।

-       संरूपण संतावयवी तीन प्रकार के होते हैं

-       संरूपण समावयवीयों के मध्य ऊर्जा का अंतर कम होने के कारण कमरे के ताप पर ये एक-दूसरे में बदल जातें है अत: इन्हें अलग नहीं किया जा सकता है।

संरूपण समावयवियों में स्थायित्व

 

-     पास वाले कार्बन तथा दूर वाले कार्बन की संयोजकताओं के मध्य कोण को द्वितल कोण कहते हैं।

-       सान्तरित संरूपण में द्वितल कोण 60° का होने के कारण हाइड्रोजन के मध्य मरोड़ी तनाव कम होने से इसकी ऊर्जा कम तथा स्थायित्व अधिक होता है।

-       ग्रस्त संरूपण में मरोड़ी तनाव अधिक होता है क्योंकि द्वितल कोण 0° का होता है। अत: ऊर्जा अधिक तथा स्थायित्व कम होता है।

 

 

ब्यटेन (Butane) के संरूपण समावयवी

ब्युटेन के संरूपण समावयवी के स्थायित्व का क्रम

I > III > II > IV

anti > skew (स्क्यू) > आंशिक ग्रस्त > पूर्णग्रस्त

DE = E_{पूर्ण ग्रस्त} – E_anti

DE = 4.5 Kcal/mole

साइक्लो हैक्सेन (Cyclo Hexane) के संरूपण समावयवी :-

-       साइक्लो हेक्सेन के चार संरूपण होते हैं।

साइक्लो हेक्सेन के संरूपण समावयवी का स्थायित्व का क्रम:-

कुर्सी संरूपण > मुडी हुई नौका > नौका संरूपण > अर्द्धकुर्सी संरूपण

-       कुर्सी संरूपण, नौका संरूपण से अधिक स्थायी होता है। [हमेंशा नहीं]

        उदाहरण – साइक्लो हेक्सेन – 1,4- डाइओल (Cyclo hexane-1,4-diol)

-       साइक्लो हेक्सेन (Cyclo hexane) में दो प्रकार के हाइड्रोजन अक्षीय तथा निरक्षीय होते हैं।

-       प्रतिस्थापी साइक्लो हेक्सेन में निरक्षीय स्थिति पर लगा समूह अधिक स्थायी होता है।

उदाहरण –

-       1,2 डाइमेंथिल साइक्लो हेक्सेन (1,2 dimethyl cyclohexane)

-       1,3 डाइमेंथिल साइक्लो हेक्सेन

-       1,4 डाइमेंथिल साइक्लो हेक्सेन

-       1,4 डाइमेंथिल साइक्लो हेक्सेन सदैव प्रकाशिक समावयवता नहीं दर्शाएगा।

-       साइक्लो हेक्सेन 1,3-डाईओल (cyclo hexane 1,3-diol)

-       (a,a) यौगिक में अन्तअणुक H-बंध बनने से स्थायित्व बढे़गा।

स्थायित्व = (a,a) > (a,e)

नोट- साइक्लो हेक्सेन (Cyclo Hexane) में बड़ा समूह, कुर्सी रूप में निरक्षीय स्थिति पर होता है।

             उदाहरण -

-       यौगिक में C₂H₅ बड़ा है एवं बड़ा समूह कुर्सी रूप में निरक्षीय स्थति पर उपस्थित होने से स्थायित्व बढ़ जाता है।