Advance Chemistry

Monday, February 21, 2022

Packing efficiency of face centered cubic cell


, पाइथागोरस प्रमेय से -
AC2 = AB2 + BC2
AC2 = a2 + a2
(4r2) = 2a2
16r2 = 2a2
a2 = 8r2
a = √8 r

इकाई सेल का आयतन = a3
= (√8 r)3
= 8√8 r3
FCC में 4 परमाणु का योगदान होता है।
कुल गोलों का आयतन = 4×4/3π r3

P.E. = कुल गोलों का आयतन × 100
          ---------------------
           इकाई सेल का आयतन
     
        = 4×4/3π r3  × 100
           --------------
            8√8 r3
        
         = 74 %



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Packing efficiency of body centered cubic cell


∆ ADF में
c2 = a2 + b2

∆ EFD में
b2 = a2 + a2

अतः
c2 = a2 + a2 + a2
c2 = 3a2
परंतु c = 4r

अतः 
(4r2) = 3a2
16r2 = 3a2
a2 = 16/3 r2
a = √16/3 r
इकाई सेल का आयतन = a3
= (√16/3 r)3
16/3 √16/3 r3
गोले का आयतन = 4/3 π r3
bcc में कुल परमाणुओं की संख्या = 2
गोले का कुल आयतन = 2× 4/3 π r3

P.E. = कुल गोलों का आयतन × 100
          ---------------------
           इकाई सेल का आयतन

= 2× 4/3 π r3 × 100
   -----------------
   16/3 √16/3 r3

   = 68%

Packing efficiency of simple cubic cell




संकुलन क्षमता (Packing efficiency)
------------------------------------------------ 
किसी क्रिस्टल जालक में उपस्थित अवयवी कण जालक के कुल आयतन का जितना भाग घेरते हैं, उसे क्रिस्टल जालक की संकुलन क्षमता कहते हैं।

संकुलन क्षमता =
 एक परमाणु का आयतन × 100
---------------------------------------
इकाई सेल का आयतन


इकाई सेल का आयतन = a3 = (2r)3 = 8r3

गोले का आयतन = 4/3πr3

P.E.=  कुल गोलों का आयतन × 100
           --------------
            इकाई सेल का आयतन
=     4/3 π r3
    ----------
         8r3
= 52.4%


Number of particles per unit cell in a cubic unit cell (घनीय इकाई सैल के प्रति इकाई सैल के कणों की संख्या)


इकाई सेल में कणों की संख्या
--------------------------------------------
घनीय इकाई सेल में कणों की संख्या की गणना के नियम-

(1) घनीय इकाई सेल के प्रत्येक कोने पर उपस्थित 8 इकाई सेलों के साथ बराबर के साझे कि स्थिति में होता है। अतः कोने पर उपस्थित कण का किसी इकाई सेल के प्रति 1/8 का योगदान होता है।
(2) घनीय इकाई सेल के बीच स्थित कण उभय फलक वाले दो इकाई सेलों के बीच बराबर के साझे की स्थिति में होता है।अतः घनीय इकाई सेल के केंद्र पर स्थित कण का इकाई सेल के प्रति 1/2 का योगदान होता है।
(3) घनीय इकाई सेल का अंतःकेंद्रित कण केवल उस इकाई सेल में ही स्थित होता है।अतः घनीय इकाई सेल के अंतःकेंद्रित कण का इकाई सेल के लिए योगदान 1 होता है।
(4) घनीय इकाई सेल के किनारों के केंद्र पर स्थित कण 4 इकाई सेल के साथ बराबर के साझे की स्थिति में होता है।अतः घनीय इकाई सेल के किनारों के केंद्र पर स्थित कण का किसी इकाई सेल के लिए योगदान 1/4 होता है।

Cubic system (घनीय तंत्र)

घनीय तंत्र 3 प्रकार के होते हैं-
(1) Simple cubic system (साधारण घनीय तंत्र )
(2) Body centered cubic system
(अंतः केंद्रित घनीय तंत्र )
(3) Face centered cubic system
(फलक केंद्रित घनीय तंत्र )

Thursday, March 18, 2021

प्रोटींस की संरचना (Structure of proteins)

प्रोटींस की संरचना (Structure of proteins)
प्रोटीन जटिल नाइट्रोजन युक्त यौगिक हैं| सभी प्रोटींस जल अपघटन पर आवश्यक रूप से अल्फा अमीनो अम्ल के मिश्रण का निर्माण करते हैं| अतः अमीनो अम्ल निश्चित रूप से प्रोटीन की संरचनात्मक इकाई हैं| प्रोटींस, पेप्टाइड लिंकेज द्वारा अल्फा अमीनो अम्ल के संघनन से निर्मित होते हैं|
      एक प्रोटीन में कई प्रकार की अल्फा अमीनो अम्ल इकाइयां उपस्थित हो सकती हैं| अधिकांश प्रोटीन में मुख्य भाग केवल तीन या चार अमीनो अम्ल द्वारा निर्मित होता है जबकि अल्प भाग में 15 या अधिक अमीनो अम्ल उपस्थित हो सकते हैं|
       प्रोटीन की संरचना का अध्ययन संरचनात्मक संघठन के चार स्तरों के रूप में समझा जा सकता है, जिन्हें प्राथमिक, द्वितीयक, तृतीयक एवं चतुर्थक संरचनाएं कहा जाता है|

[A] प्रोटींस की प्राथमिक संरचना (Primary structure of proteins)-
प्रोटींस की प्राथमिक संरचना आपस में पेप्टाइड लिंकेज द्वारा जुड़े अमीनो अम्ल के क्रम को संदर्भित करती है| प्रोटीन की प्राथमिक संरचना का निर्धारण प्रायः प्रोटीन का क्रमिक जल अपघटन एंजाइम या खनिज अम्लों के साथ करके तथा इस प्रकार उत्पन्न अमीनो अम्ल की पहचान करके किया जाता है| किसी प्रोटीन के अमीनो अम्ल का क्रम उसके कार्य को निर्धारित करता है तथा उसकी जैविक क्रियाशीलता के लिए उत्तरदाई है| किसी एक अमीनो अम्ल के क्रम में परिवर्तन भी संपूर्ण प्रोटीन अणु के गुणों को परिवर्तित कर सकता है|

[B] प्रोटींस की द्वितीयक संरचना (Secondary structure of proteins)-
प्रोटीन अणु में पेप्टाइड श्रृंखलाएं नियमित आकृति में व्यवस्थित रहती हैं| इस आकृति का निर्धारण प्रोटींस की द्वितीयक संरचना प्रदान करता है|
 प्रोटीन के लिए निम्नलिखित दो प्रकार की द्वितीयक संरचनाएं प्रतिपादित की गई हैं-
(1) हैलिक्स संरचना -
पॉलिंग ने 1951 में सुझाव दिया कि प्रोटीन में अमीनो अम्ल श्रृंखलाएं एक सर्पिल आकार में कुंडलित रहती हैं, जिसे हैलिक्स कहते हैं| ऐसा हैलिक्स वामहस्त या दक्षिणहस्त हो सकता है| दक्षिणहस्त हैलिक्स को अल्फा हैलिक्स तथा वामहस्त हैलिक्स को बीटा हैलिक्स कहा जाता है| यह पाया गया है कि अल्फा हैलिक्स अपेक्षाकृत अधिक स्थाई व्यवस्था है|
(2)बीटा प्लीटेड शीट-
1951 में पॉलिंग ने प्रोटीन का दूसरा रूप प्रस्तुत किया जिसे बीटा प्लीटेड सीट कहा गया| इस रूप में पॉलिपेप्टाइड्स श्रृंखलाएं विस्तारित होती हैं तथा आपस में अंतर अणुक हाइड्रोजन बंधों द्वारा जुड़ी रहती हैं| दो प्रकार की बीटा प्लीटेड सीट संभव हैं|
(a) समांतर बीटा प्लीटेड शीट 
(b) प्रति समांतर बीटा प्लीटेड शीट

[C] प्रोटींस की तृतीयक संरचना (Tertiary structure of proteins)-
तृतीयक संरचना प्रोटीन अणु की त्रिविमीय आकृति से संबंधित है, जो हैलिक्स के मुड़ने, झुकने और वलन के परिणामस्वरूप प्राप्त होती है| तृतीयक संरचना हैलिक्स के ऐंठन, मुड़ने तथा वलन के कारण उत्पन्न होती है| तृतीयक संरचना में समस्त अणु का वलन निहित होता है| यह वलन हाइड्रोजन बंधता, आयनिक बंधता, सहसंयोजक बंधता एवं जलविरोधी बंदता युक्त हो सकता है| वलन के आधार पर दो प्रकार की आणविक आकृतियां संभव हैं-
(a) फाइबर संरचना 
(b) ग्लोब्यूलर संरचना
[D] प्रोटींस की चतुष्क संरचना (Quaternary structure of proteins)-
कुछ प्रोटीन दो या दो से अधिक पॉलिपेप्टाइड श्रृंखलाओं द्वारा निर्मित होते हैं जिन्हें सबयूनिट कहते हैं| एक दूसरे के सापेक्ष इन सबयूनिटों की त्रिविमीय व्यवस्था को चतुष्क संरचना कहते हैं|



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Sunday, February 21, 2021

प्रोटीन (Protein)

         प्रोटीन (Protein)
प्रोटींस उच्च अणुभार वाले अत्यधिक जटिल नाइट्रोजन युक्त कार्बनिक यौगिक हैं| ये वास्तव में 100 या अधिक ऐमीनो अम्ल इकाई युक्त पॉलिपेप्टाइड्स हैं| हालांकि पॉलिपेप्टाइड्स एवं प्रोटींस के मध्य सीमांकन की कोई स्पष्ट रेखा नहीं है| प्रायः 10 हजार से अधिक अणुभार युक्त पॉलिपेप्टाइड्स को प्रोटींस कहा जाता है| इस प्रकार प्रोटींस को आपस में पेप्टाइड बंधों द्वारा जुड़े ऐमीनो अम्लों के लंबे बहुलक माना जा सकता है|
 प्रोटींस सभी सजीव कोशिकाओं एवं प्रोटोप्लाज्म के घटक हैं तथा जंतु एवं वनस्पति ऊतकों के लिए आधारभूत पदार्थ की तरह कार्य करते हैं|

प्रोटींस का वर्गीकरण- 
प्रोटींस का वर्गीकरण कई प्रकार से किया जा सकता है| उनमें से अणु संरचना के आधार पर वर्गीकरण निम्नलिखित है- अणु संरचना के आधार पर वर्गीकरण-  
 अणु संरचना के आधार पर प्रोटींस को निम्न दो भागों में बांटा जा सकता है-
(1) फाइब्रस प्रोटींस 
(2) ग्लोब्यूलर प्रोटींस 

(1) फाइब्रस प्रोटींस- 


(2) ग्लोब्यूलर प्रोटींस-



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पेप्टाइड्स व पेप्टाइड बंध (Peptides and peptide bond)

पेप्टाइड्स व पेप्टाइड बंध (Peptides and peptide bond)
दो या अधिक, समान या भिन्न प्रकार के अल्फा ऐमीनो अम्लों के संघनन द्वारा उत्पन्न यौगिकों को पेप्टाइड्स कहते हैं|
        दो समान या भिन्न प्रकार के अल्फा ऐमीनो अम्ल के संघनन द्वारा प्राप्त पेप्टाइड्स को डाईपेप्टाइड्स कहते हैं तथा तीन अल्फा ऐमीनो अम्ल के संघनन द्वारा प्राप्त पेप्टाइड्स को ट्राईपेप्टाइड्स कहते हैं| अल्फा ऐमीनो अम्ल अणुओं (समान या भिन्न ) की अधिक संख्या के संघनन द्वारा प्राप्त पेप्टाइड्स को पॉलिपेप्टाइड्स कहा जाता है|
पेप्टाइड बंध (Peptide bond)-
    जब दो अल्फा ऐमीनो अम्ल आपस में संयोग करते हैं तो एक  ऐमीनो  अम्ल का -COOH समूह दूसरे ऐमीनो अम्ल के       -NH2 समूह के साथ संघनित होकर जल का एक अणु निकालता है| इसके परिणामस्वरूप -CO-NH- प्रकार के एक नए बंध का निर्माण होता है| इस प्रकार निर्मित नए बंध को पेप्टाइड बंध या पेप्टाइड लिंकेज कहते हैं तथा संघनित उत्पाद को डाईपेप्टाइड कहा जाता है|
         पॉलिपेप्टाइड्स वास्तव में पॉलीऐमाइड हैं जिनमें एक सिरे पर मुक्त   -NH2 समूह तथा दूसरे सिरे पर मुक्त     -COOH समूह उपस्थित होता है|
          परिपाटी के अनुसार किसी पॉलिपेप्टाइड की संरचना इस प्रकार लिखी जाती है कि मुक्त ऐमीनो              (-NH2) समूह युक्त ऐमीनो अम्ल पॉलिपेप्टाइड श्रृंखला के बाईं ओर तथा मुक्त कार्बोक्सिल (-COOH) समूह मुक्त ऐमीनो अम्ल श्रृंखला के दायी ओर स्थित रहे| -NH2 समूह जिस कार्बन परमाणु से जुड़ा होता है उसे N-terminal कार्बन तथा -COOH समूह युक्त कार्बन परमाणु को C-टर्मिनल कार्बन परमाणु कहा जाता है|


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ऐमीनो अम्ल (Amino acids)

ऐमीनो अम्ल (Amino acids)
ऐमीनो अम्ल प्रोटीन की आधारभूत इकाई हैं| इनके अणुओं में ऐमीनो(-NH2) एवं कार्बोक्सिलिक समूह (-COOH) दोनों उपस्थित होते हैं| प्रोटींस में उपस्थित ऐमीनो अम्ल, अल्फा- ऐमीनो अम्ल (ऐमीनो अम्ल जिनमें कार्बोक्सिलिक समूह एवं एमिनो समूह दोनों एक ही कार्बन परमाणु अर्थात अल्फा कार्बन परमाणु पर जुड़े रहते हैं) होते हैं| अल्फा अमीनो अम्ल का सामान्य सूत्र निम्न है-
 ऐमीनो अम्लों की संरचना (Structure of Amino acids)-
ऐमीनो अम्ल में दोनों एकअम्लीय कार्बोक्सिल (-COOH) समूह एवं एकक्षारीय एमिनो (-NH2) समूह विद्यमान होते हैं| उदासीन विलयन में कार्बोक्सिल एवं एमिनो समूह दोनों अायनित अवस्था में रहते हैं| कार्बोक्सिल समूह एक प्रोटॉन खोकर कार्बोक्सिलेट आयन (-COO´) बनाता है तथा एमिनो अम्ल एक प्रोटॉन ग्रहण करके -NH3+ आयन का निर्माण करता है| इस प्रकार उदासीन जलीय विलयन में एमिनो अम्ल द्विध्रुवीय संरचना बनाते हैं जिसे ज़्विटर आयन कहते हैं| यह संरचना निम्न है-
अम्लीय विलयन में एक ऐमीनो अम्ल धनायन की भांति विद्यमान रहता है और वैद्युत क्षेत्र के प्रभाव में कैथोड की ओर गति करता है| दूसरी ओर क्षारीय विलयन में यह ऋणायन के रूप में विद्यमान रहता है तथा विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में एनोड की ओर गति करता है|
ऐमीनो अम्लों के D-एवं L-अभिविन्यास (D-and L- configuration of Amino acids)- 
सभी ऐमीनो अम्ल दो त्रिविम समावयविक रूप अर्थात D-तथा L- रूप में विद्यमान रहते हैं| यह दोनों रूप एक दूसरे के दर्पण प्रतिबिंब होते हैं|
      प्रकृति में पाए जाने वाले सभी ऐमीनो अम्ल L-अभिविन्यास युक्त होते हैं| अतः प्रोटीन में केवल L- ऐमीनो अम्ल ही पाए जाते हैं|

ऐमीनो अम्ल का नामकरण (Nomenclature of Amino acids)-
 ऐमीनो अम्ल सामान्यतः अपने साधारण नामों द्वारा जाने जाते हैं| इनका नामकरण आईयूपीएसी(I.U.P.A.C.) पद्धति द्वारा भी किया जा सकता है|
 जैसे- सरलतम ऐमीनो अम्ल, NH2CH2COOH को ग्लाइसिन कहा जाता है| इसका I.U.P.A.C. नाम 2-aminoethanoic acid होता है| सुविधा के लिए प्रत्येक ऐमीनो अम्ल को एक मानक संक्षिप्त शब्द या कोड दिया गया है, जो प्रायः अम्ल के साधारण नाम के प्रथम तीन अक्षर होते हैं|
 जैसे- ग्लाइसिन(glycine) को gly  तथा एेलेनीन को ala कोड दिए गए हैं|
 कभी-कभी एक अक्षर संकेत का भी प्रयोग किया जाता है| जैसे- ग्लाइसिन को G तथा एेलेनीन को A से प्रदर्शित करते हैं|

ऐमीनो अम्ल का वर्गीकरण(Classification of Amino acids)-
(I) -NH2 व -COOH समूह की सापेक्ष संख्या के आधार पर -
इस आधार पर इन्हें तीन भागों में बांटा जा सकता है-
 (i) उदासीन ऐमीनो अम्ल (Neutral Amino acids) -
एक -NH2 समूह एवं एक -COOH  समूह युक्त ऐमीनो अम्ल को उदासीन ऐमीनो अम्ल कहा जाता है|
 जैसे- ग्लाइसिन, वैलीन, एेलेनीन आदि 
(ii) अम्लीय ऐमीनो अम्ल (Acidic Amino acids)-
 दो -COOH समूह एवं एक -NH2 समूह युक्त ऐमीनो अम्ल को अम्लीय ऐमीनो अम्ल कहा जाता है|
 जैसे- एस्पार्टिक अम्ल, ग्लुटैमिक अम्ल आदि 
(iii) क्षारीय ऐमीनो अम्ल (Basic Amino acids) -
दो -NH2 समूह एवं एक -COOH समूह युक्त ऐमीनो अम्ल को क्षारीय ऐमीनो अम्ल कहा जाता है|
 जैसे- लाइसीन, अार्जिनिन आदि|
(II) शरीर की आवश्यकता के आधार पर-
प्रोटींस में सामान्यतः 20 ऐमीनो अम्ल पाए जाते हैं, जिनमें से 10 आवश्यक ऐमीनो अम्ल होते हैं जबकि 10 अनावश्यक ऐमीनो अम्ल होते हैं|
(i) आवश्यक अमीनो अम्ल (Essential Amino acids)-
वे ऐमीनो अम्ल जो मानव शरीर में संश्लेषित नहीं होते हैं तथा जिनकी पूर्ति आहार द्वारा की जानी आवश्यक होती है आवश्यक ऐमीनो अम्ल कहलाते हैं| इनकी संख्या 10 होती है|

(ii) अनावश्यक अमीनो अम्ल (Non-essential Amino acids)-
वे ऐमीनो अम्ल जो मानव शरीर में संश्लेषित होते हैं तथा जिनकी पूर्ति आहार द्वारा की जानी आवश्यक नही होती है अनावश्यक ऐमीनो अम्ल कहलाते हैं| इनकी संख्या भी 10 होती है|



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Thursday, February 11, 2021

फ्रक्टोज (Fructose)

        फ्रक्टोज (Fructose)
फ्रक्टोज एक मोनोसैकेराइड है तथा कीटोज श्रेणी का सदस्य है| यह एक कीटोहैक्सोज है और इसका अणुसूत्र ग्लूकोज के समान ही C6H12O6 है| इसे फल शर्करा भी कहा जाता है|

प्रकृति में प्राप्ति -
यह प्रकृति में मुक्त तथा संयुक्त दोनों अवस्थाओं में पाया जाता है| सभी मीठे फलों एवं शहद में यह मुक्त अवस्था में ग्लूकोज के साथ पाया जाता है| इसी कारण इसे फल शर्करा भी कहा जाता है|

फ्रक्टोज के निर्माण की विधियाँ  (Methods of preparation of Fructose)-

(1) प्रयोगशाला विधि -
प्रयोगशाला में फ्रक्टोज को सुक्रोज या इक्षु शर्करा के तनु सल्फ्यूरिक अम्ल के द्वारा जल अपघटन से प्राप्त किया जा सकता है|
C12H22O11+ H2O ----> C6H12O6 + C6H12O6

(2) औद्योगिक विधि -
व्यापारिक स्तर पर फ्रक्टोज  को इन्युलिन के जल अपघटन द्वारा प्राप्त किया जाता है| इन्युलिन डहेलिया के पुष्पों में पाया जाता है| इन्युलिन को तनु सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ गर्म करने पर यह जल अपघटित होकर फ्रक्टोज देता है|
(C6H10O5)n + nH2O ------> nC6H12O6

फ्रक्टोज की संरचना -
 यह एक मोनोसैकेराइड है तथा कीटोज श्रेणी का सदस्य है| यह एक कीटोहैक्सोज है और इसका अणुसूत्र C6H12O6 होता है |
 फ्रक्टोज भी ग्लूकोज की तरह एक चक्रीय संरचना बनाता है| इसकी भी संरचना पाइरेनोज संरचना होती है |
भौतिक गुण -
(1) प्रकृति में उपलब्ध मुक्त फ्रक्टोज B-D-फ्रक्टोपायरानोज होता है |
(2) यह एक रंगहीन क्रिस्टलीय ठोस पदार्थ है इसका गलनांक 375.4 K है|
(3)  यह जल में अत्यधिक विलय है लेकिन एल्कोहल में अल्प विलेय है |
(4) इसका जलीय विलयन वामध्रुवण घूर्णक (laevorotatory) होता है |

रासायनिक गुण -
(1) ऑक्सीकरण -
यह प्रबल ऑक्सीकारक जैसे नाइट्रिक अम्ल आदि से ऑक्सीकृत हो जाता है तथा ग्लाइकोलिक अम्ल एवं टार्टरिक अम्ल का मिश्रण प्राप्त होता है|
(2) अपचायक गुण -
यह अमोनिकल सिल्वर नाइट्रेट को अपचयित कर रजत दर्पण बनाता है एवं फेहलिंग विलयन को अपचयित कर क्युप्रस ऑक्साइड का लाल अवक्षेप देता है|
(3) अपचयन -
यह सोडियम अमलगम तथा जल से क्रिया कर आंशिक रूप से अपचयित होकर D-सॉर्बिटोल तथा D-मैनीटोल का एक मिश्रण देता है|
(4) HCN से क्रिया -
यह HCN से क्रिया कर निम्न दो ऐपिमेरिक सायनोहाईड्रिन्स का निर्माण करता है|
(5) किण्वन-
यीस्ट से प्राप्त एंजाइम जायमेज से किण्वन पर यह एथिल एल्कोहॉल व CO2 बनाता है |