Unit 11: Carbon and its Compounds (கார்பனும் அதன் சேர்மங்களும்)

அலகு 11: கார்பனும் அதன் சேர்மங்களும் — Tamil Nadu Samacheer Kalvi Book Back Answers & Solutions

Complete textbook solutions for Carbon and its Compounds: Catenation, tetravalency, homologous series, IUPAC nomenclature of hydrocarbons and functional groups (alcohols, aldehydes, ketones, carboxylic acids), ethanol and ethanoic acid chemical reactions, soaps and detergents, and micelle cleansing mechanism.

கார்பனின் சங்கிலித் தொடராக்கம், நான்முகப் பிணைப்பு, படிவரிசை சேர்மங்கள், ஐயுபிஏசி (IUPAC) பெயரிடும் முறை, எத்தனால் மற்றும் எத்தனாயிக் அமிலத்தின் வேதிவினைகள், சோப்புகள் மற்றும் டிடர்ஜென்ட்டுகளின் அமைப்பு மற்றும் அழுக்கு நீக்கும் முறைக்கான முழுமையான அதிகாரப்பூர்வ தீர்வுகள்.

📖 Read Official Class 10 Textbook PDF 📱 Share with Classmates on WhatsApp

📐 Important Formulas & Laws Quick Revision

  • Alkane General Formula (அல்கேன்களின் பொது வாய்ப்பாடு): C_n H_(2n+2) Saturated hydrocarbons with single covalent bonds (e.g., Methane CH₄, Ethane C₂H₆).
  • Alkene General Formula (அல்கீன்களின் பொது வாய்ப்பாடு): C_n H_(2n) Unsaturated hydrocarbons with at least one carbon-carbon double bond (e.g., Ethene C₂H₄).
  • Alkyne General Formula (அல்கைன்களின் பொது வாய்ப்பாடு): C_n H_(2n-2) Unsaturated hydrocarbons with at least one carbon-carbon triple bond (e.g., Ethyne C₂H₂).
  • Esterification Reaction (எஸ்டராக்குதல் வினை): CH₃COOH + C₂H₅OH --(Conc. H₂SO₄)--> CH₃COOC₂H₅ (Ethyl ethanoate) + H₂O Reaction between carboxylic acid and alcohol forming sweet, fruity-smelling ester.

Part I: Choose the Correct Answer (1 Mark)

1. The molecular formula of an open chain organic compound is C₃H₆. The class of the compound is ________.

ஒரு திறந்த சங்கிலித் தொடர் கரிம சேர்மத்தின் மூலக்கூறு வாய்ப்பாடு C₃H₆. இச்சேர்மத்தின் வகை ________.

  • (a) alkane
  • (b) alkene ✓ (Correct Answer)
  • (c) alkyne
  • (d) alcohol
Explanation: For C₃H₆, n = 3 and hydrogen count = 2n = 2(3) = 6. It fits the general formula C_n H_2n, which corresponds to an alkene (Propene, CH₃-CH=CH₂).

2. The IUPAC name of an organic compound is 3-Methylbutan-1-ol. What type of compound it is?

3-மெத்தில் பியூட்டன்-1-ஆல் என்ற கரிம சேர்மம் எவ்வகை சேர்மத்தைச் சார்ந்தது?

  • (a) Aldehyde
  • (b) Carboxylic acid
  • (c) Ketone
  • (d) Alcohol ✓ (Correct Answer)
Explanation: The secondary suffix '-ol' designates the hydroxyl functional group (-OH), meaning the compound is an alcohol.

3. The secondary suffix used in IUPAC nomenclature of an aldehyde is ________.

ஆல்டிஹைடுகளின் IUPAC பெயரிடலில் பயன்படும் இரண்டாம் நிலை பின்னொட்டு ________.

  • (a) -ol
  • (b) -oic acid
  • (c) -al ✓ (Correct Answer)
  • (d) -one
Explanation: Aldehydes (-CHO group) use the suffix '-al' (e.g., Methanal, Ethanal). Alcohols use '-ol', ketones use '-one', and carboxylic acids use '-oic acid'.

4. Which of the following pairs can be the successive members of a homologous series?

கீழ்க்கண்டவற்றுள் எது ஒரே படிவரிசையின் அடுத்தடுத்த உறுப்பினர்கள்?

  • (a) C₃H₈ and C₄H₁₀ ✓ (Correct Answer)
  • (b) C₂H₂ and C₂H₄
  • (c) CH₄ and C₃H₆
  • (d) C₂H₅OH and C₄H₈OH
Explanation: Successive members of a homologous series must differ by exactly one -CH₂- unit (molecular mass difference of 14 amu). C₄H₁₀ - C₃H₈ = CH₂. Both belong to the alkane series (Propane and Butane).

5. C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O is a ________.

C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O என்பது ________.

  • (a) Reduction of ethanol
  • (b) Combustion of ethanol ✓ (Correct Answer)
  • (c) Oxidation of ethanoic acid
  • (d) Oxidation of ethanal
Explanation: Ethanol burns in excess oxygen to produce carbon dioxide, water vapour, and heat/light energy. This is complete combustion.

6. Rectified spirit is an aqueous solution which contains about ________ of ethanol.

எரிசாராயம் (Rectified spirit) என்பது சுமார் ________ எத்தனால் கொண்ட நீர்க்கரைசல் ஆகும்.

  • (a) 95.5 % ✓ (Correct Answer)
  • (b) 75.5 %
  • (c) 55.5 %
  • (d) 45.5 %
Explanation: Rectified spirit contains approximately 95.5% ethanol and 4.5% water by volume (an azeotropic mixture).

7. Which of the following are used as anaesthetics?

கீழ்க்கண்டவற்றுள் மயக்க மருந்தாகப் பயன்படுவது எது?

  • (a) Carboxylic acids
  • (b) Ethers ✓ (Correct Answer)
  • (c) Esters
  • (d) Aldehydes
Explanation: Ethers (such as diethyl ether, C₂H₅-O-C₂H₅) produce central nervous depression and have historically been widely used as general inhalation anaesthetics in surgery.

8. TFM in soaps represents ________ content in soap.

சோப்புகளில் உள்ள TFM என்பது எதன் அளவைக் குறிக்கிறது?

  • (a) mineral
  • (b) vitamin
  • (c) fatty acid ✓ (Correct Answer)
  • (d) carbohydrate
Explanation: TFM stands for Total Fatty Matter, representing the percentage of pure fatty acid present in soap. Higher TFM means superior cleansing quality and grade.

9. Which of the following statements is wrong about detergents?

டிடர்ஜென்ட்டுகள் பற்றிய தவறான கூற்று எது?

  • (a) It is a sodium salt of long chain fatty acids ✓ (Correct Answer)
  • (b) It is sodium salts of sulphonic acids
  • (c) The ionic part in a detergent is -SO₃⁻Na⁺
  • (d) It is effective even in hard water
Explanation: Statement (a) is WRONG because SOAPS are sodium salts of long-chain fatty acids. Detergents are sodium salts of alkyl benzene sulphonic acids or alkyl hydrogen sulphates.

Part II: Fill in the Blanks (கோடிட்ட இடங்களை நிரப்புக)

1. An atom or a group of atoms which is responsible for chemical characteristics of an organic compound is called ________.

கரிம சேர்மத்தின் வேதிப் பண்புகளுக்குக் காரணமான அணு அல்லது அணுக்களின் தொகுதி ________ எனப்படும்.

Answer: functional group (வினைசெயல் தொகுதி (Functional group))

2. The general molecular formula of alkynes is ________.

அல்கைன்களின் பொதுவான மூலக்கூறு வாய்ப்பாடு ________ ஆகும்.

Answer: C_n H_(2n-2) (C_n H_(2n-2))

3. In IUPAC name, the carbon skeleton of a compound is represented by ________ (root word / prefix / suffix).

ஐயுபிஏசி பெயரிடுதலில் கார்பன் சங்கிலித் தொடரின் நீளம் ________ ஆல் குறிக்கப்படுகிறது.

Answer: root word (அடிச்சொல் (Root word))

4. ________ (Saturated / Unsaturated) compounds decolourize bromine water.

________ (நிறைவுற்ற / நிறைவுறா) சேர்மங்கள் புரோமின் நீரின் நிறத்தை நீக்குகின்றன.

Answer: Unsaturated (நிறைவுறா (Unsaturated))

5. Dehydration of ethanol by conc. Sulphuric acid forms ________ (ethene / ethane).

அடர் கந்தக அமிலத்தால் எத்தனால் நீரிறக்கம் அடையும் போது ________ உருவாகிறது.

Answer: ethene (ஈத்தீன் (Ethene - C₂H₄))

6. 100 % pure ethanol is called ________.

100% தூய எத்தனால் ________ என்று அழைக்கப்படுகிறது.

Answer: absolute alcohol (தனி ஆல்கஹால் (Absolute alcohol))

7. Ethanoic acid turns ________ litmus to ________.

எத்தனாயிக் அமிலம் ________ லிட்மஸை ________ ஆக மாற்றுகிறது.

Answer: blue, red (நீல லிட்மஸை, சிவப்பாக (blue to red))

8. The alkaline hydrolysis of fatty acids is termed as ________.

கொழுப்பு அமிலங்களின் கார நீராற்பகுப்பு ________ என அழைக்கப்படுகிறது.

Answer: saponification (சோப்பாக்குதல் (Saponification))

9. Biodegradable detergents are made of ________ (branched / straight) chain hydrocarbons.

மக்கும் தன்மையுள்ள டிடர்ஜென்ட்டுகள் ________ (கிளைத்த / நேர்) சங்கிலி ஹைட்ரோகார்பன்களால் ஆனவை.

Answer: straight (நேர் சங்கிலி (Straight chain))

Part III: State True or False with Statement Correction (சரியா? தவறா?)

1. Detergents form scum with hard water.

டிடர்ஜென்ட்டுகள் கடின நீருடன் சேர்ந்து தயிர் போன்ற வீழ்படிவை (Scum) உருவாக்குகின்றன.

✗ FALSE (தவறு)

Correct Statement: Detergents do not form scum with hard water because their calcium and magnesium salts are soluble in water. Soaps form scum.

2. Alkanes undergo addition reactions across double bonds.

அல்கேன்கள் இரட்டைப் பிணைப்புகளில் சேர்க்கை வினைகளில் ஈடுபடுகின்றன.

✗ FALSE (தவறு)

Correct Statement: Alkanes are saturated hydrocarbons containing only single bonds and undergo substitution reactions. Alkenes undergo addition reactions.

Part IV: Match the Following (பொருத்துக)

  • Functional group -OH (-OH தொகுதி) ➔ Alcohol
  • Heterocyclic (பலபடி வளைய சேர்மம்) ➔ Furan (contains oxygen in ring)
  • Unsaturated (நிறைவுறா சேர்மம்) ➔ Ethene (C=C double bond)
  • Soap (சோப்பு) ➔ Potassium stearate
  • Carbocyclic (கார்போ வளைய சேர்மம்) ➔ Benzene

Part V: Assertion and Reason (கூற்றும் காரணமும்)

Question 1:

Assertion (A): Detergents are more effective cleansing agents than soaps in hard water.

Reason (R): Calcium and magnesium salts of detergents are water soluble.

Correct Answer: (a) A and R are correct, R explains A

Hard water contains Ca²⁺ and Mg²⁺ ions. While soaps precipitate as insoluble calcium/magnesium salts (scum), the sulfonate salts of detergents remain completely dissolved, lathering effortlessly.

Question 2:

Assertion (A): Alkanes are saturated hydrocarbons.

Reason (R): Hydrocarbons consist of covalent bonds.

Correct Answer: (d) A and R are correct, R doesn't explain A

Both statements are correct. Alkanes are saturated because all carbon-carbon bonds are single covalent bonds. All hydrocarbons have covalent bonds, but this alone does not explain why alkanes are saturated (alkenes also have covalent bonds but are unsaturated).

Part VI: Short Answer Questions — 2 Marks (சுருக்கமான விடையளி)

Q1. Name the simplest ketone and give its structural formula.

மிக எளிய கீட்டோனின் பெயரைக் கூறி, அதன் அமைப்பு வாய்ப்பாட்டை எழுதுக.

Answer:
  • 1. Common Name: Acetone (Dimethyl ketone).
  • 2. IUPAC Name: Propan-2-one (or Propanone).
  • 3. Molecular formula: C₃H₆O.
  • 4. Structural Formula: CH₃-CO-CH₃ (or CH₃-C(=O)-CH₃).

Q2. Classify the following compounds based on the pattern of carbon chain: (i) Propane (ii) Benzene (iii) Cyclobutane (iv) Furan.

கார்பன் சங்கிலி அமைப்பின் அடிப்படையில் வகைப்படுத்துக: (i) புரொப்பேன் (ii) பென்சீன் (iii) சைக்ளோபியூட்டேன் (iv) பியூரான்.

Answer:
  • (i) Propane (CH₃-CH₂-CH₃): Open chain (Acyclic / Aliphatic) compound.
  • (ii) Benzene (C₆H₆): Closed chain Aromatic Carbocyclic / Benzenoid compound.
  • (iii) Cyclobutane (C₄H₈): Closed chain Alicyclic Carbocyclic compound.
  • (iv) Furan (C₄H₄O): Closed chain Heterocyclic Aromatic compound (contains oxygen atom in ring).

Q3. How is ethanoic acid prepared from ethanol? Give the chemical equation.

எத்தனாலில் இருந்து எத்தனாயிக் அமிலம் எவ்வாறு தயாரிக்கப்படுகிறது? வேதிச் சமன்பாட்டை எழுதுக.

Answer:
  • Ethanol is oxidised to ethanoic acid by heating in the presence of alkaline potassium permanganate (KMnO₄) or acidified potassium dichromate (K₂Cr₂O₇):
  • Chemical Equation:
  • CH₃CH₂OH + 2[O] --(Alkaline KMnO₄ / Heat)--> CH₃COOH + H₂O
  • (Ethanol + Nascent Oxygen → Ethanoic acid + Water).

Q4. How do detergents cause water pollution? Suggest remedial measures to prevent this pollution.

டிடர்ஜென்ட்டுகள் எவ்வாறு நீர் மாசுபாட்டை ஏற்படுத்துகின்றன? இதனைத் தடுப்பதற்கான வழிமுறைகளைக் கூறுக.

Answer:
  • 1. Pollution cause: Branched-chain hydrocarbon detergents cannot be decomposed by aquatic microorganisms. They persist in water bodies, causing intense foaming, choking aquatic life and contaminating drinking water.
  • 2. Remedial Measures:
  • - Use straight-chain alkyl hydrocarbon detergents which are readily biodegradable.
  • - Minimise phosphate builders in detergents to prevent eutrophication and algal blooms.

Q5. Differentiate between soaps and detergents.

சோப்புகள் மற்றும் டிடர்ஜென்ட்டுகளை வேறுபடுத்துக.

Answer:
  • 1. Chemical Composition: Soaps are sodium or potassium salts of long-chain fatty acids. Detergents are sodium salts of alkyl benzene sulphonic acids.
  • 2. Action in Hard Water: Soaps form insoluble scum (precipitate) with Ca²⁺/Mg²⁺ and do not lather. Detergents lather effectively in hard water without forming scum.
  • 3. Biodegradability: Soaps are 100% biodegradable. Some branched detergents are non-biodegradable.
  • 4. Source: Soaps are prepared from natural vegetable oils or animal fats. Detergents are synthesized from petroleum hydrocarbons.

Part VII: Long Answer Questions — 5 / 7 Marks (விரிவான விடையளி)

Q1. What is called homologous series? Give any three of its characteristics.

படிவரிசை சேர்மங்கள் என்றால் என்ன? அவற்றின் பண்புகள் ஏதேனும் மூன்றைத் தருக.

Definition of Homologous Series
  • A homologous series is a group or family of structurally similar organic compounds that share the same functional group and can be represented by a common general molecular formula.
Characteristics of a Homologous Series
  • 1. Common Formula: All members can be represented by a single general formula (e.g., Alkanes: C_n H_2n+2).
  • 2. Successive Member Difference: Any two adjacent successive members differ by a methylene (-CH₂-) unit and a molecular mass of 14 amu.
  • 3. Similar Chemical Properties: All members contain the same functional group and exhibit similar chemical reactions.
  • 4. Gradation in Physical Properties: Physical properties (boiling point, melting point, density) show a regular gradation as molecular mass increases.
  • 5. Common Preparation: All members can be prepared by similar general chemical methods.
Conclusion: The homologous series concept simplifies the study of millions of organic compounds into organized families.

Q2. Arrive systematically at the IUPAC name of the compound: CH₃-CH(OH)-CH₂-CH₃.

CH₃-CH(OH)-CH₂-CH₃ என்ற சேர்மத்தின் IUPAC பெயரை படிநிலைகளுடன் வருவி.

Step 1: Longest Carbon Chain (Root Word)
  • The longest continuous carbon chain contains 4 carbon atoms: C-C-C-C.
  • Root word for 4 carbons = 'But'.
Step 2: Nature of Carbon-Carbon Bonds (Primary Suffix)
  • All carbon-carbon bonds are single covalent bonds.
  • Primary suffix = 'ane'.
Step 3: Numbering & Functional Group (Secondary Suffix)
  • The principal functional group is alcohol (-OH), taking secondary suffix '-ol'.
  • Numbering from left to right: C1-C2(OH)-C3-C4 gives the -OH carbon locant number 2.
  • Numbering from right gives locant 3; lowest locant rule selects 2.
  • Locant and suffix = '2-ol'.
Step 4: Combining Parts
  • Root word + Primary suffix (dropping 'e') + Locant + Secondary suffix
  • But + an + 2-ol = Butan-2-ol.
Conclusion: The systematic IUPAC name is Butan-2-ol.

Part VIII: Solved Problems Corner / Numerical Calculations

Problem HOTS 1: An organic compound 'A' of molecular formula C₂H₆O on heating with concentrated sulphuric acid at 443 K gives an unsaturated compound 'B'. 'B' decolourizes bromine water. When 'A' is heated with ethanoic acid in the presence of concentrated H₂SO₄, it gives a fruity smelling compound 'C'. Identify A, B and C. Write the reactions.

C₂H₆O என்ற மூலக்கூறு வாய்ப்பாடு கொண்ட கரிம சேர்மம் 'A' அடர் H₂SO₄ உடன் 443 K-ல் சூடாக்கும் போது 'B' என்ற நிறைவுறா சேர்மத்தைத் தருகிறது. 'B' புரோமின் நீரின் நிறத்தை நீக்குகிறது. 'A' எத்தனாயிக் அமிலத்துடன் வினையேற்று பழ வாசனை கொண்ட சேர்மம் 'C'-ஐத் தருகிறது எனில், A, B மற்றும் C-ஐக் கண்டறிந்து வினைகளை எழுதுக.

Step-by-Step Working:
1. Molecular formula C₂H₆O corresponds to Ethanol: CH₃CH₂OH (Compound A).
2. Dehydration of ethanol with conc. H₂SO₄ at 443 K forms Ethene (CH₂=CH₂), an unsaturated alkene that decolourizes bromine water (Compound B):
CH₃CH₂OH --(Conc. H₂SO₄, 443 K)--> CH₂=CH₂ + H₂O
3. Ethanol reacts with ethanoic acid in the presence of concentrated H₂SO₄ in an esterification reaction to form sweet, fruity-smelling Ethyl ethanoate (Compound C):
CH₃COOH + C₂H₅OH --(Conc. H₂SO₄)--> CH₃COOC₂H₅ (Ethyl ethanoate) + H₂O.
Boxed Final Answer: A = Ethanol (C₂H₅OH) | B = Ethene (C₂H₄) | C = Ethyl ethanoate (CH₃COOC₂H₅)