அலகு 7 — கரிம இரசாயனத்தின் அடிப்படைகள்
முழுமையான பார்வை — இவ்வலகு ஏன் முக்கியம்?
சேதன இரசாயனம் (organic chemistry) என்பது காபன் சேர்வைகளின் இரசாயனமாகும். அறியப்பட்டுள்ள இரசாயனச் சேர்வைகளில் பெரும்பான்மையானவை காபனைக் கூறு மூலகமாகக் கொண்டுள்ளமையால், இவற்றைக் கற்பதற்கு ஒரு தனிப் பிரிவே ஆவர்த்தன அட்டவணையில் (Periodic Table) வேறு எந்த ஒரு மூலகத்திற்கும் இல்லாத அளவுக்குத் தேவைப்படுகின்றது. உயிருள்ள அனைத்து அங்கிகளிலும் காணப்படும் புரதங்கள் (proteins), காபோவைதரேற்றுகள் (carbohydrates), கொழுப்புகள் (fats) ஆகியனவும், மருந்துகள், நெகிழிகள் (plastics), எரிபொருட்கள் என அன்றாட வாழ்க்கையில் பயன்படும் பெரும் எண்ணிக்கையான பொருட்களும் காபன் சேர்வைகளே ஆகும். எனவே இவ்வலகு சேதன இரசாயனத்தைக் கற்பதற்குரிய அடித்தளமாக அமைகின்றது.
ஒரே ஒரு மூலகம் இவ்வளவு பெரும் எண்ணிக்கையான சேர்வைகளை உருவாக்க முடிவது ஒரு வியப்புக்குரிய உண்மையாகும். காபன் அணு நான்கு பங்கீட்டுப் பிணைப்புகளை (covalent bonds) உருவாக்கக்கூடிய நாலினைதிறன் (tetravalency) கொண்டுள்ளது; மேலும் காபன் அணுக்கள் ஒன்றுடன் ஒன்று இணைந்து நீண்ட சங்கிலிகளையும் வளையங்களையும் உருவாக்கும் தன்மையான சங்கிலியாக்கம் (catenation) கொண்டுள்ளன. இவ்விரு இயல்புகளுமே காபனின் ஒப்பற்ற தன்மைக்குக் (uniqueness of carbon) காரணமாகும்.
இவ்வலகின் மைய எண்ணக்கரு
இவ்வலகின் மைய எண்ணக்கரு பின்வரும் ஒரு தொடர் சிந்தனையாக அமைகின்றது. காபனின் ஒப்பற்ற தன்மையே ஏராளமான சேதனச் சேர்வைகளை உருவாக்குகின்றது; இந்தப் பல்வகைமை (diversity) இவ்வளவு பெரியதாக இருப்பதால், ஒவ்வொரு சேர்வையையும் தனித்தனிப் பெயரால் அழைப்பது சாத்தியமற்றது; எனவே ஒரு முறையான பெயரிடல் முறை (systematic naming system) தேவைப்படுகின்றது; மேலும் ஒரே மூலக்கூற்று வாய்ப்பாட்டைக் (molecular formula) கொண்ட வேறுபட்ட சேர்வைகள் காணப்படுவதால், சமபகுதிச் சேர்வை (isomerism) பற்றிய புரிதலும் அவசியமாகின்றது.
- காபனின் ஒப்பற்ற தன்மை — காபன் அணு நான்கு பங்கீட்டுப் பிணைப்புகளை உருவாக்குகின்றது; காபன் அணுக்கள் ஒன்றுடன் ஒன்று இணைந்து நீண்ட சங்கிலிகளையும் வளையங்களையும் உருவாக்குகின்றன. இதன் விளைவாகப் பரந்த கட்டமைப்பு வேற்றுமையுடன் கூடிய எண்ணற்ற சேர்வைகள் தோன்றுகின்றன.
- தொழிற்பாட்டுக் கூட்டங்களும் பல்வகைமையும் — ஒரு மூலக்கூறில் காணப்படும் ஒரு குறிப்பிட்ட அணு அல்லது அணுக் கூட்டமே தொழிற்பாட்டுக் கூட்டம் (functional group) எனப்படுகின்றது. தொழிற்பாட்டுக் கூட்டமே ஒரு சேர்வையின் இரசாயன இயல்புகளைத் தீர்மானிக்கின்றது; ஒரே தொழிற்பாட்டுக் கூட்டத்தைக் கொண்ட சேர்வைகள் ஒத்த நடத்தையைக் காட்டுகின்றன.
- முறையான பெயரிடலின் தேவை — எண்ணற்ற சேர்வைகளுக்கு உலகெங்கும் ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்ட ஒரே வகையான பெயர்களை வழங்குவதற்கு IUPAC பெயரிடல் முறை (IUPAC nomenclature) பயன்படுத்தப்படுகின்றது. கட்டமைப்பைப் பார்த்தே பெயரை எழுதவும், பெயரைப் பார்த்தே கட்டமைப்பை வரையவும் இம்முறை வழிவகுக்கின்றது.
- சமபகுதிச் சேர்வு — ஒரே மூலக்கூற்று வாய்ப்பாட்டைக் கொண்டிருந்தும் வேறுபட்ட கட்டமைப்பையோ அணுக்களின் வெளி அமைப்பையோ கொண்ட சேர்வைகள் சமபகுதியங்கள் (isomers) எனப்படுகின்றன. இவை வேறுபட்ட இயல்புகளைக் காட்டுகின்றன.
இவ்வலகில் தனிப்பட்ட சேர்வைகளை மனனம் செய்வதைவிட, காபனின் ஒப்பற்ற தன்மை, தொழிற்பாட்டுக் கூட்டக் கருத்து, பெயரிடல் விதிகள், சமபகுதிச் சேர்வின் வகைப்பாடு ஆகிய நான்கு அடிப்படைக் கருத்துகளையும் நன்கு புரிந்துகொள்வதே முக்கியமாகும். இவை புரிந்துவிட்டால் தொடர்ந்து வரும் அலகுகளில் காணப்படும் ஆயிரக்கணக்கான சேர்வைகளை ஒழுங்காக அணுக முடியும்.
காபனின் ஒப்பற்ற தன்மை எண்ணற்ற சேர்வைகளை உருவாக்குகின்றது; இந்தப் பல்வகைமையை ஒழுங்குபடுத்தவே பெயரிடல் முறையும் சமபகுதிச் சேர்வுப் புரிதலும் தேவைப்படுகின்றன.
இவ்வலகு உள்ளடக்கும் பகுதிகள்
இவ்வலகு NIE பாடநூலின் முதலாம் அலகின் 1.1 முதல் 1.4 வரையான பிரிவுகளை உள்ளடக்குகின்றது. பகுதிகள் பின்வருமாறு அமைகின்றன.
- 1.1 காபனின் ஒப்பற்ற தன்மை (Uniqueness of Carbon) — காபன் ஏன் பெருமளவு எண்ணிக்கையான சேதனச் சேர்வைகளைப் பரந்த கட்டமைப்பு வேற்றுமையுடன் உருவாக்குகின்றது என்பதை இப்பகுதி விளக்குகின்றது. நாலினைதிறன், சங்கிலியாக்கம், காபன்-காபன் ஒற்றை, இரட்டை, மும்மைப் பிணைப்புகளை உருவாக்கும் ஆற்றல், C–C மற்றும் C–H பிணைப்புகளின் வலிமை ஆகியன இங்கு கற்பிக்கப்படுகின்றன.
- 1.2 தொழிற்பாட்டுக் கூட்டங்கள் (Functional Groups) — ஒரு மூலக்கூறின் இரசாயன இயல்புகளைத் தீர்மானிக்கும் அணு அல்லது அணுக் கூட்டமே தொழிற்பாட்டுக் கூட்டமாகும். அற்ககோல்கள் (alcohols), ஈதர்கள் (ethers), அல்டிகைட்டுகள் (aldehydes), கீற்றோன்கள் (ketones), அற்கைல் ஏலைட்டுகள் (alkyl halides), காபொட்சிலிக்கு அமிலங்கள் (carboxylic acids), எசுத்தர்கள் (esters), அமைன்கள் (amines) ஆகிய சேர்வை இனங்கள் இங்கு அறிமுகப்படுத்தப்படுகின்றன.
- 1.3 IUPAC பெயரிடல் (IUPAC Nomenclature) — பூம் பெயரிடல், அற்கேன் ஐதரோகாபன்கள், கிளைச் சங்கிலியுடைய அற்கேன்கள், தொழிற்பாட்டுக் கூட்டங்களைக் கொண்ட சேர்வைகள் ஆகியவற்றுக்குப் பெயரிடும் முறையான விதிகள் இங்கு கற்பிக்கப்படுகின்றன. மூலச் சங்கிலியைத் தெரிவு செய்தல், எண்ணிடல், பதிலிகள் மற்றும் விகுதிகளைப் (suffixes) பயன்படுத்துதல் என்பன இதில் அடங்கும்.
- 1.4 சமபகுதிச் சேர்வு (Isomerism) — ஒரே மூலக்கூற்று வாய்ப்பாட்டைக் கொண்ட வேறுபட்ட சேர்வைகள் சமபகுதியங்கள் எனப்படுகின்றன. கட்டமைப்புச் சமபகுதிச் சேர்வு (சங்கிலி, நிலை, தொழிற்பாட்டுக் கூட்டம்) மற்றும் திண்மத் தோற்றச் சமபகுதிச் சேர்வு (ஈர்வெளிமையம் அல்லது geometric, எதிருருக்கள் அல்லது optical) ஆகியன இங்கு வகைப்படுத்தப்படுகின்றன.
முன்னோக்கிய இணைப்புகள்
இவ்வலகில் கற்கும் அடிப்படைக் கருத்துகள் தொடர்ந்து வரும் சேதன இரசாயன அலகுகள் அனைத்திற்கும் அத்திவாரமாக அமைகின்றன. அலகு 8 இல் கற்கப்படும் ஐதரோகாபன்களும் அலசன்சேர் ஐதரோகாபன்களும், இங்கு கற்கும் பெயரிடல் விதிகளையும் சமபகுதிச் சேர்வுக் கருத்துகளையும் நேரடியாகப் பயன்படுத்துகின்றன. அலகு 9 இல் கற்கப்படும் ஒட்சிசனைக் கொண்டுள்ள சேதனச் சேர்வைகள் — அற்ககோல்கள், அல்டிகைட்டுகள், கீற்றோன்கள், காபொட்சிலிக்கு அமிலங்கள் — இங்கு அறிமுகப்படுத்தப்படும் தொழிற்பாட்டுக் கூட்டங்களின் அடிப்படையில் விரிவாகக் கற்பிக்கப்படுகின்றன. அலகு 10 இல் கற்கப்படும் நைதரசனைக் கொண்டுள்ள சேர்வைகளுக்கும் அமைன் தொழிற்பாட்டுக் கூட்டப் புரிதலே அடிப்படையாகும். எனவே இவ்வலகின் கருத்துகள் தெளிவாக இல்லாவிட்டால் தொடர்ந்து வரும் அலகுகளைக் கற்பது கடினமாகும்.
- நாலினைதிறனை மறந்து பிணைப்புகளைக் காட்டத் தவறுதல் — காபன் அணு எப்போதும் நான்கு பங்கீட்டுப் பிணைப்புகளைக் கொண்டிருக்கும். கட்டமைப்பு வாய்ப்பாட்டை வரையும்பொழுது ஒவ்வொரு காபன் அணுவும் நான்கு பிணைப்புகளைக் கொண்டிருப்பதை உறுதிசெய்ய வேண்டும்.
- சமபகுதியத்தையும் ஒத்த தொடரையும் (homologous series) குழப்புதல் — சமபகுதியங்கள் ஒரே மூலக்கூற்று வாய்ப்பாட்டைக் கொண்டிருக்கும்; ஒத்த தொடரின் உறுப்பினர்கள் ஒன்றுக்கொன்று CH₂ அலகால் வேறுபடும். இவ்விரண்டும் வேறுபட்ட கருத்துகள்.
- மூலச் சங்கிலியைத் தவறாகத் தெரிவு செய்தல் — IUPAC பெயரிடலில் மூலச் சங்கிலி என்பது மிக நீளமான தொடர்ச்சியான காபன் சங்கிலியாகும். கண்ணுக்குத் தெரியும் கிடைமட்டச் சங்கிலி எப்போதும் மிக நீளமானதாக இருக்க வேண்டும் என்பதில்லை.
- எண்ணிடலின் திசையைத் தவறாகத் தெரிவு செய்தல் — பதிலிகளுக்கும் தொழிற்பாட்டுக் கூட்டத்திற்கும் மிகச் சிறிய இலக்கங்கள் கிடைக்கும் திசையிலேயே மூலச் சங்கிலியை எண்ணிட வேண்டும்.
- ஈர்வெளிமைய சமபகுதிச் சேர்வுக்கான நிபந்தனையை மறத்தல் — ஈர்வெளிமைய (geometric) சமபகுதிச் சேர்வு தோன்ற, இரட்டைப் பிணைப்பு (அல்லது வளையம்) காணப்பட வேண்டும்; மேலும் இரட்டைப் பிணைப்பின் ஒவ்வொரு காபனும் இரண்டு வேறுபட்ட கூட்டங்களைக் கொண்டிருக்க வேண்டும்.
இவ்வலகு சேதன இரசாயனத்தின் நுழைவாயிலாகும்; இங்குள்ள கருத்துகள் தனித்து வினாவாகக் கேட்கப்படுவதோடு மட்டுமல்லாமல், அலகு 8, 9, 10 ஆகியவற்றின் ஒவ்வொரு வினாவிலும் மறைமுகமாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. பகுதி I இன் MCQ வினாக்களில் தொழிற்பாட்டுக் கூட்டங்களை இனங்காணுதல், சமபகுதியங்களை அடையாளம் காணுதல், IUPAC பெயர்களைச் சரிபார்த்தல் ஆகியன அடிக்கடி கேட்கப்படுகின்றன. பகுதி II இன் கட்டமைப்பு வினாக்களில், ஒரு பெயர் தரப்பட்டு கட்டமைப்பு வரையச் சொல்லுதல், அல்லது கட்டமைப்பு தரப்பட்டு பெயரிடச் சொல்லுதல், சமபகுதியங்களின் எண்ணிக்கையைக் கண்டறியச் சொல்லுதல் என்பன வழமையானவை. மூலச் சங்கிலித் தெரிவு, எண்ணிடல் விதிகள், சமபகுதிச் சேர்வின் வகைப்பாடு ஆகியவற்றில் தெளிவான பயிற்சி பெறுவதே மதிப்பெண் பெறுவதற்கான திறவுகோலாகும்.
Organic chemistry overview
Credit: Wikimedia Commons · CC BY-SA 4.0
📖 மேலதிக தகவல் / More on Wikipedia →