1 कार्बन यौगिकों का प्रतिनिधित्व करने के लिए विभिन्न प्रकार के मॉडलों का उपयोग करना

श्रीमती गुप्ता ने कुछ आणविक मॉडलों का निर्माण किया और इनकी संरचनाओं के चित्रों से तुलना की।

मैं क्रियात्मक समूहों के बारे में पढ़ाना चाहती थी, और अपने पिछले अनुभव से, मैं जानती थी कि यदि मैं केवल संरचनाओं के चित्रों के उपयोग पर निर्भर करूँगी, तो अधिकांश विद्यार्थी यह देख पाने में असमर्थ होंगे कि कुछ प्रतिस्थापक स्थितियाँ वास्तव में बराबर हैं। मैंने क्रियात्मक समूहों के बारे में सीखने की तैयारी में विद्यार्थियों को ऐल्कीन के बारे में पहले से ज्ञात जानकारी के पुनः परीक्षण के लिए आणविक मॉडलों का उपयोग करने का फ़ैसला किया। साथ ही, मैं अपनी कक्षा को याद दिलाना चाहती थी कि पाठ्यपुस्तक में चित्र किसी अणु की संरचना का प्रतिनिधित्व करने का केवल एक ही तरीका हैं। स्थूल मॉडलों का उपयोग करने से उन्हें चित्र का उपयोग करने में शामिल कुछ सीमाओं का एहसास हो सकेगा।

पाठ से पहले, मैंने एक मीथेन अणु और एक हेक्सेन अणु का एक मॉडल तैयार किया। मैंने हेक्सेन अणु को दृष्टि से दूर रखा और अपनी कक्षा को मीथेन अणु का मॉडल दिखाकर पाठ पढ़ाना शुरू किया। मैंने उनसे कहा कि यह मीथेन का एक आणविक मॉडल है और उनसे पूछा कि उन्होंने उसके बारे में क्या नोटिस किया है? उन्होंने मुझे बताया कि वे प्लास्टिक की छड़ों के सहारे एक काले गोलक से जुड़े चार सफ़ेद गोलक देख सकते हैं। उन्होंने कहा कि वे चार सफ़ेद गोलक शायद हाइड्रोजन परमाणु हैं, काला गोलक शायद एक कार्बन परमाणु है और छड़ (चित्र में रेखाओं की तरह) बंध हैं।

इसके बाद, मैंने उन सबसे पाठ्यपुस्तक में चित्रों वाली सारणी को देखने के लिए कहा और पूछा, ‘आप सारणी में जो देख सकते हैं उससे मॉडल में क्या अलग है?’ किसी ने जवाब नहीं दिया। ‘कोणों को देखो’, मैंने कहा। ‘क्या आप कोई समकोण देख सकते हैं? क्या अणु समतल है?’ अब वे जानते थे कि उन्हें किस पर ग़ौर करना है, निश्चित रूप से वे देख सकते थे कि मॉडल समतल नहीं था, बल्कि यथासंभव एक दूसरे से दूरी पर सभी हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ एक चतुश्फलकीय आकार (Tetrahedral) का गठन किया था।

मैंने वह दूसरा मॉडल बाहर निकाला जो मैंने पाठ पढ़ाने से पहले तैयार किया था। मैंने अपने एक विद्यार्थी से कहा, ‘कितने कार्बन परमाणु और कितने हाइड्रोजन परमाणु हैं, इसकी गिनती करो तथा कक्षा में बाकी लोगों को बताओ।’ फिर मैंने पूछा कि उनके विचार में वह क्या हो सकता है? उन्होंने हेक्सेन के रूप में उसकी पहचान की, क्योंकि उसमें छह कार्बन परमाणु थे।

हमने फिर से दोनों मॉडलों को देखा और सारणी में चित्र से उनकी तुलना की। इस बार, मेरे विद्यार्थी मुझे यह बताने के लिए तैयार थे कि ये आणविक नमूने निश्चित रूप से समतल नहीं थे, और दरअसल थोड़ा घुमावदार नज़र आने लगे। अणु की ‘रीढ़’ सीधी नहीं थी; प्रत्येक में कार्बन परमाणु चारों ओर घूम सकते थे, इसलिए हाइड्रोजन परमाणु और उनके बंध किसी नाव या हवाई जहाज पर प्रोपेलर की तरह थे।

मैंने एक विद्यार्थी को मीथेन का मॉडल दिया और उसे ब्यूटेन अणु में बदलने के लिए कहा। साथ ही, मैंने एक विद्यार्थियों को हेक्सेन का मॉडल दिया और उसे ब्यूटेन अणु के एक और मॉडल में बदलने के लिए कहा।

इस प्रकार तब मेरे पास दो एक समान ब्यूटेन अणु थे। मैंने समझाया कि एक क्लोरीन परमाणु से हाइड्रोजन परमाणुओं को प्रतिस्थापित करके नया कार्बन यौगिक बनाना संभव था और हम एक लिंक बिंदु के साथ एक हरे रंग के गोलक का उपयोग करके मॉडलों में क्लोरीन परमाणु का प्रतिनिधित्व करेंगे। मैंने दो विद्यार्थियों को एक ‘ब्यूटेन अणु’ और एक ‘क्लोरीन परमाणु’ दिया और उनसे एक नया अणु बनाने के लिए कहा।

दोनों विद्यार्थियों ने अणु के एक छोर पर एक हाइड्रोजन परमाणु को प्रतिस्थापित किया था। मैंने दोनों मॉडलों को ऊपर उठाया जिससे सब देख सकें ‘क्या वे एक समान हैं या अलग-अलग?’ मैंने पूछा। क्योंकि एक हाइड्रोजन दूसरे हाइड्रोजन के विपरीत सिरे में प्रतीत हो रहा था, सबने सोचा कि वह अलग हो सकता है। मैंने अणु की ‘रीढ़’ के आसपास के अणुओं को घुमाया। अणु के सिरों को घुमाया तब उन्होंने यह महसूस किया कि वास्तव में अणु एक समान ही थे। मैंने संरचना के तीन चित्र खींचे जो अलग नज़र आ रहे थे लेकिन वास्तव में एक ही आणविक संरचना का निरूपण कर रहे थे [चित्र 2]।

चित्र 2 एक ही आणविक संरचना के तीन निरूपण

मैंने अपने विद्यार्थियों से पूछा कि मैं किस तरह अणुओं को एक दूसरे से अलग बना सकी। कुछ पल सोचने के बाद, किसी ने सुझाया कि श्रृंखला के बीच में कार्बन से जुड़े हाइड्रोजन को प्रतिस्थापित करने से अणु अलग बन सकता है। मैंने संरचना का एक चित्र बनाया [चित्र 3]।

चित्र 3 चित्र 1 की आणविक संरचना का एक वैकल्पिक निरूपण

फिर एक विद्यार्थी ने सुझाव दिया कि हम क्लोरीन परमाणु को एक और कार्बन परमाणु पर स्थानांतरित कर सकते हैं। हमने इसको आजमाया, और यह वास्तव में अलग था। दूसरे मॉडल का उपयोग करते हुए और क्लोरीन परमाणु का स्थान बदलते हुए जिससे वह किसी एक कार्बन परमाणु के बीच से जुड़े, हमने यह भी स्थापित किया कि नमूने को एक बार घुमाने के बाद बीच वाले कार्बन परमाणुओं को अन्य से अलग पहचानना असंभव है, भले ही चित्र अलग लग सकते हैं [चित्र 4]।

चित्र 4 चित्र 3 की आणविक संरचना का एक वैकल्पिक निरूपण

हालाँकि मेरे पास केवल एक ही मॉडलिंग किट है, लेकिन मेरे विचार में विद्यार्थियों के साथ उसके उपयोग ने उन्हें स्थूल मॉडलों और पुस्तक के चित्रों के बीच के रिश्ते को समझने में मदद की। चूँकि मैंने अपने पाठों में मॉडलों का उपयोग किया है, मैं विद्यार्थियों को समूहों में व्यवस्थित कर सकती हूँ और प्रत्येक समूह को मॉडलिंग किट के साथ रचने का मौका दे सकती हूँ।