साइक्लोपेंटेन (C5H10): संरचना, गुण और उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

Cyclopentane चक्रीय हाइड्रोकार्बन, एक cycloalkane विशेष रूप से है। बदले में, यह एक कार्बनिक यौगिक है जिसका आणविक सूत्र सी ₅ एच _{10 है। इसे} एक खुली श्रृंखला के साथ-नागपेन के बंद संस्करण के रूप में देखा जा सकता है, जिसमें इसके छोर दो हाइड्रोजन परमाणुओं के नुकसान से जुड़ गए हैं।

निचली छवि साइक्लोपेंटेन के कंकाल को दिखाती है। ध्यान दें कि ज्यामितीय इसका कंकाल कैसा दिखता है, एक पंचकोणीय वलय बनता है। हालांकि, इसकी आणविक संरचना सपाट नहीं है, बल्कि सिलवटों को प्रस्तुत करती है जो रिंग के भीतर तनाव को कम करने और कम करने की कोशिश करते हैं। साइक्लोपेंटेन एक अत्यधिक अस्थिर और ज्वलनशील तरल है, लेकिन एन-नागेन के समान ज्वलनशील नहीं है।

चक्रवात का कार्बन कंकाल। स्रोत: Ccroberts

अपनी विलायक क्षमता के कारण, साइक्लोपेंटेन रासायनिक उद्योगों में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले सॉल्वैंट्स में से एक है। यह आश्चर्य की बात नहीं है कि मजबूत गंध वाले कई उत्पादों में उनकी संरचना शामिल है, इसलिए ज्वलनशील है। इसका उपयोग रेफ्रिजरेटर में उपयोग किए जाने वाले पॉलीयूरेथेन फोम के लिए एक उड़ाने वाले एजेंट के रूप में भी किया जाता है।

चक्रवात की संरचना

इंटरमॉलिक्युलर बातचीत

गोलाकार और रॉड मॉडल द्वारा प्रस्तुत साइक्लोपेंटेन की आणविक संरचना। स्रोत: जेंटो

पहली छवि में साइक्लोपेंटेन कंकाल दिखाया गया था। ऊपर अब हम देखते हैं कि यह एक साधारण पेंटागन से अधिक है: हाइड्रोजन परमाणु (सफेद गोले) इसके किनारों पर फैलते हैं, जबकि कार्बन परमाणु पंचकोणीय वलय (काले गोले) बनाते हैं।

केवल CC और CH बॉन्ड होने से, उनका द्विध्रुवीय क्षण नगण्य होता है, इसलिए साइक्लोपेंटेन अणु एक-दूसरे के साथ द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय बलों के माध्यम से संपर्क नहीं कर सकते हैं। इसके बजाय, वे एक साथ लंदन की फैलने वाली ताकतों के लिए धन्यवाद देते हैं, जिनके छल्ले एक दूसरे के ऊपर ढेर करने की कोशिश करते हैं।

यह स्टैकिंग रैखिक n- पेंटेन अणुओं के बीच उपलब्ध होने की तुलना में कुछ अधिक संपर्क क्षेत्र प्रदान करता है। इसके परिणामस्वरूप, साइक्लोपेंटेन में एन-नागेन की तुलना में उच्च क्वथनांक होता है, साथ ही कम वाष्प दबाव भी होता है।

-94। सी में जमे होने पर फैलने वाली शक्तियाँ साइक्लोपेंटेन को आणविक क्रिस्टल बनाने के लिए जिम्मेदार होती हैं। यद्यपि इसकी क्रिस्टलीय संरचना के संबंध में अधिक जानकारी नहीं है, यह बहुरूपी है और इसके तीन चरण हैं: I, II और III, चरण II में I और III का अव्यवस्थित मिश्रण है।

अनुरूपता और अंगूठी तनाव

साइक्लोपेंटेन रिंग पूरी तरह सपाट नहीं है। स्रोत: Edgar181

ऊपर की छवि गलत धारणा देती है कि साइक्लोपेंटेन सपाट है; लेकिन ऐसा नहीं है। इसके सभी कार्बन परमाणुओं में ³ संकरण होते हैं, इसलिए उनकी कक्षा एक ही विमान में नहीं होती है। इसके अलावा, जैसे कि यह पर्याप्त नहीं था, हाइड्रोजन परमाणु एक-दूसरे के बहुत करीब हैं, जब उन्हें ग्रहण किया जाता है, तो वे दृढ़ता से दोहराए जाते हैं।

इस प्रकार, हम कन्फर्मेशन की बात करते हैं, उनमें से एक हाफ चेयर (टॉप इमेज) है। इस दृष्टिकोण से, यह स्पष्ट रूप से सराहना की जाती है कि साइक्लोपेंटेन रिंग में झुकता है, जो अपने कार्बन परमाणुओं के एक दूसरे के इतने करीब होने के कारण इसकी अंगूठी के तनाव को कम करने में मदद करता है।

कहा गया तनाव इस तथ्य के कारण है कि CC बॉन्ड 109.5 the से छोटे कोणों को प्रस्तुत करते हैं, उनके sp ³ संकरणों के परिणामस्वरूप टेट्राहेड्रल वातावरण के लिए आदर्श मूल्य ।

हालांकि, इस तनाव के बावजूद, साइक्लोपेंटेन पेंटेन की तुलना में अधिक स्थिर और कम ज्वलनशील यौगिक है। यह उनके सुरक्षा हीरे की तुलना करके सत्यापित किया जा सकता है, जिसमें साइक्लोपेंटेन की ज्वलनशीलता 3 है, जबकि पेंटेन की, 4।

चक्रवात के गुण

भौतिक उपस्थिति

एक हल्के पेट्रोलियम की तरह गंध के साथ रंगहीन तरल।

अणु भार

70.1 ग्राम / मोल

गलनांक

-93.9 ºसी

क्वथनांक

49.2 ºसी

फ़्लैश प्वाइंट

-37.2 º सी

स्वयं जलने का तापमान

361 ºC है

वाष्पीकरण का ताप

25.5C पर 28.52 kJ / मोल

श्यानता

0.413 mPa s

अपवर्तक सूचकांक

1,4065

वाष्प दबाव

20 ° C पर 45 kPa। यह दबाव लगभग 440 atm से मेल खाता है, हालाँकि n-pentane की तुलना में कम है: 57.90 kPa।

यहां संरचना का प्रभाव प्रकट होता है: साइक्लोपेंटेन रिंग अधिक प्रभावी इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन की अनुमति देता है, जो कि नप्यूने के रैखिक अणुओं की तुलना में अपने अणुओं को तरल में अधिक बांधता है और बनाए रखता है। इसलिए, उत्तरार्द्ध में एक उच्च वाष्प दबाव होता है।

घनत्व

20 डिग्री सेल्सियस पर 0.751 ग्राम / सेमी ³ । दूसरी ओर, इसके वाष्प हवा की तुलना में 2.42 गुना अधिक घने हैं।

घुलनशीलता

हाइड्रोफोबिक प्रकृति के कारण केवल 156 मिलीग्राम साइक्लोपेंटेन एक लीटर पानी में 25,C तक घुल जाता है। हालांकि, यह अन्य पैराफिन, पंख, बेंजीन, कार्बन टेट्राक्लोराइड, एसीटोन, और इथेनॉल जैसे nonpolar सॉल्वैंट्स में गलत है।

ऑक्टेनॉल / जल विभाजन गुणांक

3

जेट

ठीक से संग्रहीत होने पर साइक्लोपेंटेन स्थिर होता है। यह एक प्रतिक्रियाशील पदार्थ नहीं है क्योंकि इसके सीएच और सीसी बांड को तोड़ना आसान नहीं है, भले ही यह अंगूठी के तनाव के कारण ऊर्जा की रिहाई के लिए नेतृत्व करेगा।

ऑक्सीजन की उपस्थिति में, यह एक दहन प्रतिक्रिया में जल जाएगा, पूर्ण या अपूर्ण हो। चूंकि साइक्लोपेंटेन बहुत अस्थिर यौगिक है, इसे उन स्थानों पर संग्रहित किया जाना चाहिए जहां इसे किसी भी ऊष्मा स्रोत से उजागर नहीं किया जा सकता है।

इस बीच, ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में, साइक्लोपेंटेन पायरोलिसिस प्रतिक्रिया से गुजरना होगा, छोटे, असंतृप्त अणुओं में विघटित हो जाएगा। उनमें से एक 1-पेंटीन है, जो दर्शाता है कि गर्मी एक एल्केन बनाने के लिए साइक्लोपेंटेन रिंग को तोड़ती है।

दूसरी ओर, साइक्लोप्रेंटेन पराबैंगनी विकिरण के तहत ब्रोमीन के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है। इस तरह, इसके सीएच बांड में से एक को सी-ब्र द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जिसे बदले में अन्य समूहों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है; और इस प्रकार, साइक्लोपेंटेन डेरिवेटिव्स उभर रहे हैं।

अनुप्रयोग

औद्योगिक विलायक

साइक्लोपेंटेन का हाइड्रोफोबिक और एपोलर चरित्र अन्य पैराफिनिक सॉल्वैंट्स के साथ-साथ इसे एक घुलनशील विलायक बनाता है। इस वजह से, यह अक्सर कई उत्पादों के योगों का हिस्सा होता है, जैसे कि glues, सिंथेटिक रेजिन, पेंट, चिपकने वाले, तंबाकू और गैसोलीन।

एथिलीन स्रोत

जब साइक्लोपेंटेन को पायरोलिसिस के अधीन किया जाता है, तो यह उत्पन्न होने वाले सबसे महत्वपूर्ण पदार्थों में से एक एथिलीन है, जिसकी पॉलिमर की दुनिया में अनगिनत अनुप्रयोग हैं।

पॉलीयूरेथेन फोम को इन्सुलेट करना

साइक्लोपेंटेन के सबसे उल्लेखनीय उपयोगों में से एक इन्सुलेट पॉलीयूरीथेन फोम के निर्माण के लिए एक उड़ाने वाले एजेंट के रूप में है; अर्थात्, साइक्लोपेंटेन वाष्प, उनके महान दबाव के कारण, बहुलक सामग्री का विस्तार करते हैं जब तक कि यह रेफ्रिजरेटर या फ्रीजर के ढांचे में उपयोग किए जाने वाले लाभकारी गुणों के साथ एक फोम नहीं बनाता है।

कुछ कंपनियों ने इन्सुलेट सामग्री के निर्माण में साइक्लोपेंटेन के लिए HFCs को स्थानापन्न करने के लिए चुना है, क्योंकि यह ओजोन परत के बिगड़ने में योगदान नहीं देता है, और पर्यावरण में ग्रीनहाउस गैस की रिहाई को भी कम करता है।

संदर्भ

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