10th Class Physical Sciences – Chemistry of Carbon Compounds

కార్బన్ సమ్మేళనాలు జీవ ప్రపంచంలో మరియు అనేక ఇతర రంగాలలో కీలక పాత్ర పోషిస్తాయి. దీనికి కారణం కార్బన్ యొక్క రెండు ప్రత్యేక లక్షణాలు:

1. కేటనేషన్ (Catenation)

• కార్బన్ పరమాణువులు ఒకదానితో ఒకటి బంధాలను ఏర్పరచుకొని పొడవైన గొలుసులు, శాఖలు మరియు వలయాలను ఏర్పరచగల ప్రత్యేక సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి. ఈ ధర్మాన్ని కేటనేషన్ అంటారు.
• ఈ సామర్థ్యం కార్బన్‌కు మాత్రమే కాకుండా, సిలికాన్ వంటి ఇతర మూలకాలకు కూడా ఉంది, కానీ కార్బన్ విషయంలో ఇది చాలా బలంగా మరియు విస్తృతంగా ఉంటుంది.
• కార్బన్-కార్బన్ బంధాలు చాలా స్థిరంగా ఉంటాయి, ఇది పెద్ద మరియు సంక్లిష్టమైన అణువుల ఏర్పడటానికి దారితీస్తుంది.
• ఉదాహరణలు: ఆల్కేన్‌లు, ఆల్కీన్‌లు, ఆల్కైన్‌లు, బెంజీన్.

2. టెట్రావాలెన్సీ (Tetravalency)

• కార్బన్ పరమాణువు యొక్క బాహ్య కర్పరంలో నాలుగు వాలెన్సీ ఎలక్ట్రాన్‌లు ఉంటాయి.
• ఇది స్థిరమైన ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసాన్ని పొందడానికి నాలుగు ఇతర పరమాణువులతో (కార్బన్, హైడ్రోజన్, ఆక్సిజన్, నైట్రోజన్, హాలోజన్‌లు మొదలైనవి) బంధాలను ఏర్పరుస్తుంది.
• కార్బన్ పరమాణువు నాలుగు ఎలక్ట్రాన్‌లను కోల్పోవడం లేదా పొందడం కష్టం, ఎందుకంటే దీనికి చాలా శక్తి అవసరం. కాబట్టి, ఇది ఎలక్ట్రాన్‌లను పంచుకోవడం ద్వారా సమయోజనీయ బంధాలను ఏర్పరుస్తుంది.
• ఈ టెట్రావాలెన్సీ కారణంగా కార్బన్ అనేక విభిన్న సమ్మేళనాలను ఏర్పరచగలదు.
• బంధాల రకాలు:
• ఒంటి బంధం (Single bond): కార్బన్-కార్బన్ (C-C) లేదా కార్బన్-హైడ్రోజన్ (C-H) వంటివి.
• ద్విబంధం (Double bond): కార్బన్-కార్బన్ (C=C) లేదా కార్బన్-ఆక్సిజన్ (C=O) వంటివి.
• త్రిబంధం (Triple bond): కార్బన్-కార్బన్ (C≡C) వంటివి.

కార్బన్ యొక్క అల్లోట్రోప్‌లు (Allotropes of Carbon)

• ఒకే మూలకం వివిధ భౌతిక రూపాల్లో లభించడాన్ని అల్లోట్రోపీ అంటారు. కార్బన్ అనేక అల్లోట్రోప్‌లను కలిగి ఉంది.
• ముఖ్యమైన అల్లోట్రోప్‌లు:
• వజ్రం (Diamond):
• ప్రతి కార్బన్ పరమాణువు ఇతర నాలుగు కార్బన్ పరమాణువులతో బలమైన సమయోజనీయ బంధాలతో టెట్రాహెడ్రల్ నిర్మాణంలో బంధించబడి ఉంటుంది.
• ఇది చాలా కఠినమైన పదార్థం మరియు విద్యుత్ బంధకం (insulator).
• ఉపయోగాలు: ఆభరణాలు, గాజు కత్తిరించడానికి, రాళ్ళు సానబెట్టడానికి.
• గ్రాఫైట్ (Graphite):
• ప్రతి కార్బన్ పరమాణువు ఇతర మూడు కార్బన్ పరమాణువులతో షడ్భుజి వలయాలను ఏర్పరుస్తుంది. ఈ వలయాలు పొరలు పొరలుగా అమర్చబడి ఉంటాయి.
• పొరల మధ్య బలహీనమైన వాండర్ వాల్స్ బలాలు ఉంటాయి, కాబట్టి పొరలు ఒకదానిపై ఒకటి జారిపోతాయి. అందుకే ఇది మృదువైనది మరియు కందెనగా ఉపయోగపడుతుంది.
• ఇది విద్యుత్ వాహకం (conductor), ఎందుకంటే ప్రతి కార్బన్ పరమాణువులో ఒక స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్ ఉంటుంది.
• ఉపయోగాలు: పెన్సిల్ లీడ్, కందెనలు, ఎలక్ట్రోడ్‌లు.
• బక్‌మిన్‌స్టర్‌ఫుల్లరీన్ (Buckminsterfullerene - C60):
• ఇది 60 కార్బన్ పరమాణువులతో కూడిన గోళాకార అణువు, ఫుట్‌బాల్ ఆకారంలో ఉంటుంది.
• ఇందులో 20 షడ్భుజి వలయాలు మరియు 12 పంచభుజి వలయాలు ఉంటాయి.
• ఉపయోగాలు: నానోటెక్నాలజీ, ఔషధాల పంపిణీ.
• గ్రాఫేన్ (Graphene):
• గ్రాఫైట్ యొక్క ఒకే ఒక పొర.
• ఇది చాలా బలమైన, తేలికైన మరియు అత్యంత విద్యుత్ వాహక పదార్థం.
• ఉపయోగాలు: ఎలక్ట్రానిక్స్, బ్యాటరీలు, సెన్సార్లు.

కార్బన్ మరియు హైడ్రోజన్ పరమాణువులతో మాత్రమే ఏర్పడిన సమ్మేళనాలను హైడ్రోకార్బన్‌లు అంటారు. ఇవి సేంద్రీయ రసాయన శాస్త్రానికి మూలస్తంభాలు.

1. సంతృప్త హైడ్రోకార్బన్‌లు (Saturated Hydrocarbons)

• ఈ హైడ్రోకార్బన్‌లలో కార్బన్ పరమాణువుల మధ్య అన్ని బంధాలు ఒంటి బంధాలు (single bonds) మాత్రమే ఉంటాయి.
• ఇవి గరిష్ట సంఖ్యలో హైడ్రోజన్ పరమాణువులను కలిగి ఉంటాయి.
• వీటిని ఆల్కేన్‌లు (Alkanes) అంటారు.
• సాధారణ ఫార్ములా: \(C_nH_{2n+2}\)
• లక్షణాలు:
• సాధారణంగా తక్కువ చర్యశీలతను కలిగి ఉంటాయి.
• ప్రతిక్షేపణ చర్యలలో (substitution reactions) పాల్గొంటాయి.
• ఉదాహరణలు:
• మీథేన్ (\(CH_4\))
• ఈథేన్ (\(C_2H_6\))
• ప్రొపేన్ (\(C_3H_8\))
• బ్యూటేన్ (\(C_4H_{10}\))

2. అసంతృప్త హైడ్రోకార్బన్‌లు (Unsaturated Hydrocarbons)

• ఈ హైడ్రోకార్బన్‌లలో కార్బన్ పరమాణువుల మధ్య కనీసం ఒక ద్విబంధం (double bond) లేదా త్రిబంధం (triple bond) ఉంటుంది.
• ఇవి సంతృప్త హైడ్రోకార్బన్‌ల కంటే తక్కువ హైడ్రోజన్ పరమాణువులను కలిగి ఉంటాయి.
• రకాలు:
• ఆల్కీన్‌లు (Alkenes):
• కార్బన్ పరమాణువుల మధ్య కనీసం ఒక ద్విబంధం ఉంటుంది.
• సాధారణ ఫార్ములా: \(C_nH_{2n}\)
• లక్షణాలు:
• సంతృప్త హైడ్రోకార్బన్‌ల కంటే ఎక్కువ చర్యశీలతను కలిగి ఉంటాయి.
• సంకలన చర్యలలో (addition reactions) పాల్గొంటాయి.
• ఉదాహరణలు:
• ఈథీన్ (\(C_2H_4\))
• ప్రొపీన్ (\(C_3H_6\))
• ఆల్కైన్‌లు (Alkynes):
• కార్బన్ పరమాణువుల మధ్య కనీసం ఒక త్రిబంధం ఉంటుంది.
• సాధారణ ఫార్ములా: \(C_nH_{2n-2}\)
• లక్షణాలు:
• ఆల్కీన్‌ల కంటే ఎక్కువ చర్యశీలతను కలిగి ఉంటాయి.
• సంకలన చర్యలలో పాల్గొంటాయి.
• ఉదాహరణలు:
• ఈథైన్ (\(C_2H_2\))
• ప్రొపైన్ (\(C_3H_4\))

కార్బన్ గొలుసులో హైడ్రోజన్ పరమాణువులను ప్రతిక్షేపించి, సమ్మేళనం యొక్క రసాయన ధర్మాలను నిర్ణయించే పరమాణువుల సమూహాన్ని క్రియాత్మక సమూహం అంటారు.

• క్రియాత్మక సమూహాలు సమ్మేళనం యొక్క పేరు మరియు రసాయన చర్యలను ప్రభావితం చేస్తాయి.
• ఒకే క్రియాత్మక సమూహాన్ని కలిగి ఉన్న సమ్మేళనాలు ఒకే విధమైన రసాయన ధర్మాలను ప్రదర్శిస్తాయి.

ముఖ్యమైన క్రియాత్మక సమూహాలు:

• హాలోజన్‌లు (Halo-):
• \(-Cl\) (క్లోరో), \(-Br\) (బ్రోమో), \(-I\) (అయోడో)
• ఉదాహరణ: క్లోరోమీథేన్ (\(CH_3Cl\))
• ఆల్కహాల్ (Alcohol):
• \(-OH\) (హైడ్రాక్సిల్ సమూహం)
• ప్రత్యయం: -ఓల్ (-ol)
• ఉదాహరణ: ఇథనాల్ (\(CH_3CH_2OH\))
• ఆల్డిహైడ్ (Aldehyde):
• \(-CHO\) (కార్బోనైల్ సమూహం, చివరన ఉంటుంది)
• ప్రత్యయం: -అల్ (-al)
• ఉదాహరణ: ఇథనాల్ (\(CH_3CHO\))
• కీటోన్ (Ketone):
• \(>C=O\) (కార్బోనైల్ సమూహం, మధ్యలో ఉంటుంది)
• ప్రత్యయం: -ఓన్ (-one)
• ఉదాహరణ: ప్రొపనోన్ (\(CH_3COCH_3\))
• కార్బాక్సిలిక్ ఆమ్లం (Carboxylic Acid):
• \(-COOH\) (కార్బాక్సిల్ సమూహం)
• ప్రత్యయం: -ఓయిక్ ఆమ్లం (-oic acid)
• ఉదాహరణ: ఇథనోయిక్ ఆమ్లం (\(CH_3COOH\))
• ఈథర్ (Ether):
• \(-O-\)
• ఉదాహరణ: డైమిథైల్ ఈథర్ (\(CH_3OCH_3\))
• ఈస్టర్ (Ester):
• \(-COO-\)
• ప్రత్యయం: -ఓయేట్ (-oate)
• ఉదాహరణ: మిథైల్ ఇథనోయేట్ (\(CH_3COOCH_3\))

ఒకే రకమైన క్రియాత్మక సమూహాన్ని కలిగి ఉండి, ఒకే విధమైన రసాయన ధర్మాలను ప్రదర్శించే సేంద్రీయ సమ్మేళనాల శ్రేణిని సమజాతీయ శ్రేణి అంటారు.

• ఈ శ్రేణిలోని వరుస సభ్యులు \(CH_2\) యూనిట్ ద్వారా ఒకదానికొకటి భిన్నంగా ఉంటాయి.
• లక్షణాలు:
• ఒకే సాధారణ ఫార్ములా: శ్రేణిలోని అన్ని సమ్మేళనాలకు ఒకే సాధారణ ఫార్ములా ఉంటుంది (ఉదాహరణకు, ఆల్కేన్‌లకు \(C_nH_{2n+2}\)).
• \(CH_2\) యూనిట్ తేడా: వరుస సభ్యుల మధ్య ద్రవ్యరాశిలో 14 amu (12+2) తేడా ఉంటుంది.
• ఒకే క్రియాత్మక సమూహం: అన్ని సభ్యులు ఒకే క్రియాత్మక సమూహాన్ని కలిగి ఉంటాయి, కాబట్టి వాటి రసాయన ధర్మాలు ఒకే విధంగా ఉంటాయి.
• భౌతిక ధర్మాలలో క్రమమైన మార్పు: అణు ద్రవ్యరాశి పెరిగే కొద్దీ ద్రవీభవన స్థానాలు, బాష్పీభవన స్థానాలు మరియు సాంద్రతలు క్రమంగా పెరుగుతాయి.
• తయారీ పద్ధతులు: ఈ శ్రేణిలోని సభ్యులను తయారు చేయడానికి సాధారణ పద్ధతులను ఉపయోగించవచ్చు.

• ఉదాహరణలు:
• ఆల్కేన్‌లు: మీథేన్ (\(CH_4\)), ఈథేన్ (\(C_2H_6\)), ప్రొపేన్ (\(C_3H_8\)), బ్యూటేన్ (\(C_4H_{10}\))
• ఆల్కహాల్‌లు: మిథనాల్ (\(CH_3OH\)), ఇథనాల్ (\(CH_3CH_2OH\)), ప్రొపనాల్ (\(CH_3CH_2CH_2OH\))

అంతర్జాతీయంగా కార్బన్ సమ్మేళనాలకు పేర్లు పెట్టడానికి IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) నియమాలను ఉపయోగిస్తారు. ఇది సమ్మేళనం యొక్క నిర్మాణాన్ని బట్టి పేరును నిర్ణయించడానికి సహాయపడుతుంది.

IUPAC నామకరణ నియమాలు:

1. పొడవైన కార్బన్ గొలుసును ఎంచుకోవడం (Parent Chain): క్రియాత్మక సమూహాన్ని కలిగి ఉన్న లేదా ఎక్కువ సంఖ్యలో కార్బన్ పరమాణువులను కలిగి ఉన్న పొడవైన నిరంతర కార్బన్ గొలుసును ఎంచుకోవాలి.
2. కార్బన్ గొలుసు సంఖ్యను ఇవ్వడం (Numbering):

• క్రియాత్మక సమూహానికి లేదా బహుబంధానికి (ద్విబంధం/త్రిబంధం) తక్కువ సంఖ్య వచ్చే విధంగా గొలుసును సంఖ్యలు ఇవ్వాలి.
• క్రియాత్మక సమూహం లేకపోతే, శాఖలకు తక్కువ సంఖ్య వచ్చే విధంగా సంఖ్యలు ఇవ్వాలి.

1. పద మూలం (Word Root): కార్బన్ గొలుసులోని కార్బన్ పరమాణువుల సంఖ్యను బట్టి పద మూలాన్ని నిర్ణయిస్తారు.

• 1 కార్బన్: మీథ్ (Meth-)
• 2 కార్బన్‌లు: ఈథ్ (Eth-)
• 3 కార్బన్‌లు: ప్రొప్ (Prop-)
• 4 కార్బన్‌లు: బ్యూట్ (But-)
• 5 కార్బన్‌లు: పెంట్ (Pent-)
• 6 కార్బన్‌లు: హెక్స్ (Hex-)

1. ప్రాథమిక ప్రత్యయం (Primary Suffix): కార్బన్-కార్బన్ బంధాల రకాన్ని సూచిస్తుంది.

• ఒంటి బంధాలు: -ఏన్ (-ane)
• ద్విబంధం: -ఈన్ (-ene)
• త్రిబంధం: -ఐన్ (-yne)

1. ద్వితీయ ప్రత్యయం (Secondary Suffix): క్రియాత్మక సమూహాన్ని సూచిస్తుంది.

• ఆల్కహాల్ (-OH): -ఓల్ (-ol)
• ఆల్డిహైడ్ (-CHO): -అల్ (-al)
• కీటోన్ (\(>C=O\)): -ఓన్ (-one)
• కార్బాక్సిలిక్ ఆమ్లం (-COOH): -ఓయిక్ ఆమ్లం (-oic acid)
• హాలోజన్‌లు (Cl, Br, I): ఉపసర్గలుగా (క్లోరో-, బ్రోమో-, అయోడో-) ఉపయోగిస్తారు.

1. ఉపసర్గలు (Prefixes): శాఖలు లేదా హాలోజన్‌ల వంటి ప్రతిక్షేపకాలను సూచిస్తాయి. వాటి స్థానాన్ని సంఖ్యతో సూచిస్తారు.

నామకరణ క్రమం:

ఉపసర్గ (స్థానంతో) - పద మూలం - ప్రాథమిక ప్రత్యయం (స్థానంతో) - ద్వితీయ ప్రత్యయం (స్థానంతో)

• ఉదాహరణలు:
• \(CH_3CH_2OH\) (ఇథనాల్): 2 కార్బన్‌లు (ఈథ్), ఒంటి బంధం (ఏన్), -OH (ఓల్) → ఈథనాల్
• \(CH_3COOH\) (ఇథనోయిక్ ఆమ్లం): 2 కార్బన్‌లు (ఈథ్), ఒంటి బంధం (ఏన్), -COOH (ఓయిక్ ఆమ్లం) → ఇథనోయిక్ ఆమ్లం
• \(CH_2=CH_2\) (ఈథీన్): 2 కార్బన్‌లు (ఈథ్), ద్విబంధం (ఈన్) → ఈథీన్
• \(CH_3COCH_3\) (ప్రొపనోన్): 3 కార్బన్‌లు (ప్రొప్), ఒంటి బంధం (ఏన్), కీటోన్ (ఓన్) → ప్రొపనోన్

కార్బన్ సమ్మేళనాలు అనేక రకాల రసాయన చర్యలలో పాల్గొంటాయి. ముఖ్యమైన చర్యలు ఇక్కడ ఇవ్వబడ్డాయి:

1. దహనం (Combustion)

• కార్బన్ సమ్మేళనాలను గాలిలో (ఆక్సిజన్ సమక్షంలో) మండించినప్పుడు, అవి కార్బన్ డయాక్సైడ్, నీరు మరియు ఉష్ణం, కాంతిని విడుదల చేస్తాయి.
• ఇది ఒక ఎక్సోథర్మిక్ చర్య (ఉష్ణమోచక చర్య).
• సాధారణ సమీకరణం: కార్బన్ సమ్మేళనం + \(O_2\) → \(CO_2\) + \(H_2O\) + ఉష్ణం + కాంతి
• ఉదాహరణలు:
• మీథేన్ దహనం: \(CH_4(g) + 2O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + 2H_2O(g) + Heat + Light\)
• ఇథనాల్ దహనం: \(C_2H_5OH(l) + 3O_2(g) \rightarrow 2CO_2(g) + 3H_2O(g) + Heat + Light\)
• మంట రంగు:
• సంతృప్త హైడ్రోకార్బన్‌లు: సాధారణంగా నీలి రంగు, పొగలేని మంటతో మండుతాయి (పూర్తి దహనం).
• అసంతృప్త హైడ్రోకార్బన్‌లు: సాధారణంగా పసుపు రంగు, పొగతో కూడిన మంటతో మండుతాయి (అసంపూర్ణ దహనం), ఎందుకంటే వాటిలో కార్బన్ శాతం ఎక్కువ.

2. ఆక్సీకరణం (Oxidation)

• కొన్ని పదార్థాలు కార్బన్ సమ్మేళనాలకు ఆక్సిజన్‌ను అందిస్తాయి. వీటిని ఆక్సీకరణ కారకాలు (oxidizing agents) అంటారు.
• ఉదాహరణ: ఆల్కహాల్‌లను కార్బాక్సిలిక్ ఆమ్లాలుగా ఆక్సీకరించవచ్చు.
• ఆక్సీకరణ కారకాలు: ఆల్కలీన్ \(KMnO_4\) (పొటాషియం పర్మాంగనేట్) లేదా ఆమ్లీకరణ \(K_2Cr_2O_7\) (పొటాషియం డైక్రోమేట్).
• సమీకరణం: \(CH_3CH_2OH \xrightarrow{\text{Alkaline KMnO}_4 \text{ or Acidified K}_2Cr_2O_7 + \text{Heat}} CH_3COOH\)
• ఇథనాల్ ఆక్సీకరణం చెంది ఇథనోయిక్ ఆమ్లంగా మారుతుంది.

3. సంకలన చర్యలు (Addition Reactions)

• ఈ చర్యలు అసంతృప్త హైడ్రోకార్బన్‌లలో (ఆల్కీన్‌లు, ఆల్కైన్‌లు) జరుగుతాయి.
• ద్విబంధం లేదా త్రిబంధం విచ్ఛిన్నమై, కొత్త పరమాణువులు (హైడ్రోజన్, హాలోజన్‌లు) కార్బన్ గొలుసులోకి చేర్చబడతాయి, తద్వారా సమ్మేళనం సంతృప్తం అవుతుంది.
• హైడ్రోజనీకరణం (Hydrogenation): అసంతృప్త హైడ్రోకార్బన్‌లకు హైడ్రోజన్‌ను కలపడం.
• ఉత్ప్రేరకాలు: నికెల్ (Ni) లేదా పల్లాడియం (Pd).
• ఉపయోగం: వనస్పతి (డాల్డా) తయారీలో (నూనెల హైడ్రోజనీకరణం).
• సమీకరణం: \(CH_2=CH_2 + H_2 \xrightarrow{Ni \text{ or } Pd} CH_3-CH_3\)
• ఈథీన్ హైడ్రోజనీకరణం చెంది ఈథేన్‌గా మారుతుంది.

4. ప్రతిక్షేపణ చర్యలు (Substitution Reactions)

• ఈ చర్యలు సంతృప్త హైడ్రోకార్బన్‌లలో (ఆల్కేన్‌లు) జరుగుతాయి.
• ఒక పరమాణువు లేదా సమూహం మరొక పరమాణువు లేదా సమూహం ద్వారా ప్రతిక్షేపించబడుతుంది (బదులుగా వస్తుంది).
• ఉదాహరణ: మీథేన్ క్లోరినేషన్ (సూర్యకాంతి సమక్షంలో).
• సమీకరణం: \(CH_4 + Cl_2 \xrightarrow{\text{Sunlight}} CH_3Cl + HCl\)
• మీథేన్‌లోని ఒక హైడ్రోజన్ పరమాణువు క్లోరిన్ పరమాణువు ద్వారా ప్రతిక్షేపించబడి క్లోరోమీథేన్ ఏర్పడుతుంది.

ఈ రెండు సమ్మేళనాలు కార్బన్ రసాయన శాస్త్రంలో చాలా ముఖ్యమైనవి మరియు విస్తృతంగా ఉపయోగించబడతాయి.

1. ఇథనాల్ (\(CH_3CH_2OH\))

• సాధారణ పేరు: ఇథైల్ ఆల్కహాల్.
• క్రియాత్మక సమూహం: ఆల్కహాల్ (\(-OH\)).
• భౌతిక ధర్మాలు:
• రంగులేని ద్రవం.
• నీటిలో అన్ని నిష్పత్తులలో కరుగుతుంది.
• బాష్పీభవన స్థానం: \(78^\circ C\).
• మంచి ద్రావణి (solvent).
• రసాయన ధర్మాలు:
• సోడియంతో చర్య: ఇథనాల్ సోడియంతో చర్య జరిపి సోడియం ఇథాక్సైడ్ మరియు హైడ్రోజన్ వాయువును విడుదల చేస్తుంది.
• \(2CH_3CH_2OH + 2Na \rightarrow 2CH_3CH_2ONa + H_2\)
• సంతృప్తత చర్య (Dehydration): గాఢ \(H_2SO_4\) (డీహైడ్రేటింగ్ ఏజెంట్) సమక్షంలో \(170^\circ C\) వద్ద ఇథనాల్ నుండి నీటి అణువు తొలగించబడి ఈథీన్ ఏర్పడుతుంది.
• \(CH_3CH_2OH \xrightarrow{\text{Conc. H}_2SO_4, 170^\circ C} CH_2=CH_2 + H_2O\)
• దహనం: ఇథనాల్ ఆక్సిజన్ సమక్షంలో మండి కార్బన్ డయాక్సైడ్, నీరు, ఉష్ణం మరియు కాంతిని ఇస్తుంది.
• \(C_2H_5OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 3H_2O + Heat + Light\)
• ఆక్సీకరణం: ఆల్కలీన్ \(KMnO_4\) లేదా ఆమ్లీకరణ \(K_2Cr_2O_7\) సమక్షంలో ఇథనాల్ ఆక్సీకరణం చెంది ఇథనోయిక్ ఆమ్లంగా మారుతుంది.
• \(CH_3CH_2OH \xrightarrow{\text{Oxidizing agent}} CH_3COOH\)
• ఉపయోగాలు:
• మద్య పానీయాలలో.
• ఔషధాలు (టింక్చర్ అయోడిన్, కఫ్ సిరప్‌లు), టానిక్‌లలో ద్రావణిగా.
• శానిటైజర్‌లలో.
• ఇంధనంగా (బయోఇంధనం).

2. ఇథనోయిక్ ఆమ్లం (\(CH_3COOH\))

• సాధారణ పేరు: ఎసిటిక్ ఆమ్లం.
• క్రియాత్మక సమూహం: కార్బాక్సిలిక్ ఆమ్లం (\(-COOH\)).
• భౌతిక ధర్మాలు:
• రంగులేని, ఘాటైన వాసన గల ద్రవం.
• నీటిలో కరుగుతుంది.
• శుద్ధ ఇథనోయిక్ ఆమ్లం \(17^\circ C\) వద్ద గడ్డకట్టి మంచులా కనిపిస్తుంది, అందుకే దీనిని గ్లేసియల్ ఎసిటిక్ ఆమ్లం అంటారు.
• రసాయన ధర్మాలు:
• ఆమ్ల ధర్మాలు:
• నీలి లిట్మస్ పేపర్‌ను ఎరుపు రంగులోకి మారుస్తుంది.
• సోడియం కార్బోనేట్ (\(Na_2CO_3\)) మరియు సోడియం బైకార్బోనేట్ (\(NaHCO_3\)) వంటి కార్బోనేట్‌లతో చర్య జరిపి \(CO_2\) వాయువును విడుదల చేస్తుంది.
• \(2CH_3COOH + Na_2CO_3 \rightarrow 2CH_3COONa + H_2O + CO_2\)
• \(CH_3COOH + NaHCO_3 \rightarrow CH_3COONa + H_2O + CO_2\)
• ఈస్టరీకరణం (Esterification): ఆమ్లం సమక్షంలో (గాఢ \(H_2SO_4\)) ఇథనోయిక్ ఆమ్లం ఆల్కహాల్‌తో చర్య జరిపి ఈస్టర్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. ఈస్టర్‌లు తీపి వాసనను కలిగి ఉంటాయి.
• \(CH_3COOH + CH_3CH_2OH \xrightarrow{\text{Conc. H}_2SO_4} CH_3COOCH_2CH_3 + H_2O\)
• (ఇథైల్ ఇథనోయేట్ - ఒక ఈస్టర్)
• ఉపయోగాలు:
• వెనిగర్ (5-8% ఇథనోయిక్ ఆమ్లం) ఆహార సంరక్షణలో.
• ఈస్టర్‌ల తయారీలో (పెర్ఫ్యూమ్‌లు, ఫ్లేవరింగ్ ఏజెంట్లు).
• ప్లాస్టిక్‌లు, రంగులు, ఔషధాల తయారీలో.

సబ్బులు మరియు డిటర్జెంట్లు రెండూ శుభ్రపరిచే కారకాలు, కానీ వాటి రసాయన నిర్మాణం మరియు చర్యలో తేడాలు ఉన్నాయి.

1. సబ్బులు (Soaps)

• సబ్బులు పొడవైన గొలుసు గల కొవ్వు ఆమ్లాల సోడియం లేదా పొటాషియం లవణాలు.
• వీటిని కొవ్వులు లేదా నూనెలను సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ (\(NaOH\)) లేదా పొటాషియం హైడ్రాక్సైడ్ (\(KOH\)) తో సపోనిఫికేషన్ (saponification) చర్య ద్వారా తయారు చేస్తారు.
• సపోనిఫికేషన్ చర్య: కొవ్వు/నూనె + \(NaOH\) / \(KOH\) → సబ్బు + గ్లిసరాల్
• సబ్బు అణువు నిర్మాణం:
• సబ్బు అణువుకు రెండు భాగాలు ఉంటాయి:
• హైడ్రోఫిలిక్ (నీటిని ఆకర్షించే) తల: అయానిక్ భాగం (\(-COO^-Na^+\)) - ఇది నీటిలో కరుగుతుంది.
• హైడ్రోఫోబిక్ (నీటిని వికర్షించే) తోక: పొడవైన హైడ్రోకార్బన్ గొలుసు - ఇది నూనె/గ్రీజులో కరుగుతుంది.
• శుభ్రపరిచే విధానం (Micelle Formation):

1. నీటిలో సబ్బును కలిపినప్పుడు, హైడ్రోఫోబిక్ తోకలు మురికి (నూనె/గ్రీజు) వైపు ఆకర్షించబడతాయి.
2. హైడ్రోఫిలిక్ తలలు నీటి వైపు ఉంటాయి.
3. ఈ విధంగా, సబ్బు అణువులు మురికి చుట్టూ గోళాకార నిర్మాణాలను ఏర్పరుస్తాయి, వీటిని మైసెల్స్ (micelles) అంటారు.
4. మైసెల్స్ నీటిలో కరిగి, మురికిని నీటితో పాటు తొలగించడానికి సహాయపడతాయి.

• సబ్బుల పరిమితులు:
• కఠిన జలంలో (hard water) సబ్బులు సరిగా పని చేయవు. కఠిన జలంలో ఉండే \(Ca^{2+}\) మరియు \(Mg^{2+}\) అయాన్‌లు సబ్బులతో చర్య జరిపి కరగని అవక్షేపాన్ని (scum) ఏర్పరుస్తాయి. ఈ అవక్షేపం శుభ్రపరిచే సామర్థ్యాన్ని తగ్గిస్తుంది మరియు బట్టలపై మరకలను ఏర్పరుస్తుంది.

2. డిటర్జెంట్లు (Detergents)

• డిటర్జెంట్లు పొడవైన గొలుసు గల సల్ఫోనిక్ ఆమ్లాల సోడియం లవణాలు లేదా అమ్మోనియం లవణాలు, వీటిలో క్లోరైడ్ లేదా బ్రోమైడ్ అయాన్‌లు ఉంటాయి.
• వీటిని పెట్రోలియం ఉత్పత్తుల నుండి తయారు చేస్తారు.
• డిటర్జెంట్ల ప్రయోజనాలు:
• డిటర్జెంట్లు కఠిన జలంలో కూడా సమర్థవంతంగా పని చేస్తాయి, ఎందుకంటే అవి \(Ca^{2+}\) మరియు \(Mg^{2+}\) అయాన్‌లతో కరగని అవక్షేపాన్ని ఏర్పరచవు.
• ఇవి సబ్బుల కంటే మెరుగైన శుభ్రపరిచే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి.
• ఉపయోగాలు: వాషింగ్ పౌడర్‌లు, షాంపూలు, డిష్‌వాషింగ్ లిక్విడ్‌లు.
• పరిమితులు: కొన్ని డిటర్జెంట్లు జీవ విచ్ఛిన్నం (biodegradable) కానివి, ఇవి జల కాలుష్యానికి దారితీస్తాయి.