कार्बनिक रसायन विज्ञान के क्षेत्र में हाल ही में बड़ी मात्रा में परिवर्तन आया है, विशेष रूप से कार्बनिक यौगिकों के कुछ नामकरण और रासायनिक बंधन के आगे के अध्ययन के संबंध में। कार्बनिक रसायन विज्ञान के क्षेत्र में इस हालिया विकास को मीडिया का काफी ध्यान और आलोचना भी मिली है। जबकि कुछ लोग कार्बनिक यौगिकों के इस नामकरण को रसायन विज्ञान की सादगी के साथ छेड़छाड़ करने के प्रयास के रूप में देखते हैं, अन्य लोग सरल शब्दावली के उपयोग की सराहना करते हैं। इस मामले पर किसी की भावनाओं के बावजूद, एक नए नामकरण का अस्तित्व कार्बनिक रसायन विज्ञान को समझने में एक कदम आगे है।
कार्बनिक रसायन विज्ञान रासायनिक बंधन और एकल कोशिकाओं और अणुओं के व्यवहार के अध्ययन से संबंधित है। सरल शब्दों में, यह ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए अणु के टूटने से लेकर टूटने तक, पूरे कार्बनिक संश्लेषण के रसायन विज्ञान का वर्णन करता है। कार्बनिक रसायन शब्द अपने आप में कुछ भ्रमित करने वाला है, क्योंकि कुछ लोग सोचते हैं कि कार्बनिक यौगिकों और जीवन के बीच एक कड़ी है, लेकिन वास्तव में ऐसा नहीं है। कार्बनिक यौगिक वास्तव में हाइड्रोजन, कार्बन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और अन्य अणुओं से बने होते हैं जो एक विशेष तरीके से एक विशिष्ट उत्तेजना का जवाब देते हैं।
कार्बनिक रसायन विज्ञान का अध्ययन इस अध्ययन पर निर्भर करता है कि विभिन्न कार्बन यौगिक अन्य कार्बन यौगिकों से कैसे बंधते हैं। हाइड्रोजन परमाणुओं की उपस्थिति या अनुपस्थिति विभिन्न यौगिकों की स्वीकार्यता को प्रभावित कर सकती है। कार्बन उपमाओं का शब्द यौगिकों के एक विशिष्ट वर्ग को संदर्भित करता है जिसमें एक दूसरे के समान गुण होते हैं और समान आणविक संरचना होती है। कार्बनिक रसायन के वर्गीकरण और विश्लेषण के लिए संयोजकता आणविक मॉडल एक लोकप्रिय विधि है। टेट्रावैलेंस मॉडल, जो कार्बन के केवल दो रूपों का उपयोग करता है, अधिक कार्बनिक या कम कार्बन यौगिकों की तुलना में अधिक सटीक परिणाम उत्पन्न करता है।
टेट्रावैलेंस सिस्टम अपने परिणामों को इस धारणा पर आधारित करता है कि एक कार्बन परमाणु एक निश्चित क्रम में एक कार्बनिक अणु के साथ बंध जाएगा। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि कार्बन यौगिकों की रासायनिक ऊर्जा एक ऐसी अवस्था में होती है जो बॉन्डिंग एजेंट को एक कार्बन से दूसरे कार्बन में ले जाने के लिए आवश्यक ऊर्जा के समान होती है। इन कार्बन यौगिकों को तब समतुल्य या आइसोमर्स माना जाता है, यदि उनके पास समान इलेक्ट्रॉनिक चार्ज, समान प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन के हाइड्रोजन और कार्बन परमाणु, या समान चार्ज वाले समान हाइड्रोजन और कार्बन परमाणु हैं। इस प्रकार के कार्बनिक रसायन को हैलोजन के रूप में जाना जाता है।
विभिन्न दृष्टिकोणों का उपयोग करते हुए स्वतंत्र समूहों द्वारा हाल के कई अध्ययनों ने इस दृष्टिकोण का समर्थन किया है कि कार्बनिक रसायन विज्ञान को एकल टेट्रावैलेंस इकाई का उपयोग करके अच्छी तरह से चित्रित किया जा सकता है। टेट्रावलेंस इकाइयों की गणना आमतौर पर व्यक्तिगत तत्वों के ज्यामितीय माध्य का उपयोग करके की जाती है, जिनके ज्यामितीय साधन एकता से अनंत तक भिन्न हो सकते हैं। कार्बनिक यौगिकों की संयोजकता की गणना करने के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली विधियाँ मोंटे कार्लो सिमुलेशन और क्रमपरिवर्तन और संयोजन के समीकरणों के उपयोग के माध्यम से होती हैं, जहाँ n ij वास्तविक जाली में होने वाली n की संख्या है।
टेट्रावैलेंस मॉडल की संरचना, जो टेट्रावैलेंस के एक सीमित लेकिन व्यापक सेट पर आधारित है और जिसे मॉडल का टेट्राहेड्रोन कहा जाता है, ने वैज्ञानिकों को प्राकृतिक रासायनिक प्रक्रियाओं के प्रभावों का गुणात्मक मूल्यांकन करने में सक्षम बनाया है, विशेष रूप से ऑक्सीजन अणुओं को शामिल करने वाले। मॉडल का व्यापक रूप से सरल यौगिकों के बीच प्रतिक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जाता है जिसमें एक तत्व एकल प्रोटॉन के रूप में कार्य करता है, जबकि दूसरा इलेक्ट्रॉन के रूप में कार्य करता है। कई दिलचस्प गणितीय सूत्र हैं जो आपको इस विशेष मॉडल का उपयोग करके विभिन्न रासायनिक प्रक्रियाओं के प्रभावों का पता लगाने में सक्षम बनाते हैं।
कई उदाहरणों में, टेट्रावैलेंस मॉडल को पहले संख्यात्मक परीक्षा के लिए एक उपकरण के रूप में विकसित किया गया था और फिर कार्बनिक रसायन विज्ञान के पूर्ण सिद्धांत के रूप में विकसित किया गया था। टेट्राहेड्रोन मॉडल का प्राथमिक लाभ यह है कि यह कार्बनिक रसायन विज्ञान में सभी तत्वों का एक एकीकृत और विशेष विवरण देता है। हालांकि अन्य मॉडल भी उपलब्ध हैं, लेकिन किसी को भी उतना सटीक नहीं दिखाया गया है। इसलिए टेट्राहेड्रोन को रसायन विज्ञान की पाठ्यपुस्तकों और शैक्षिक सॉफ्टवेयर में मानक मॉडल माना जाता है। मॉडल का एक अन्य महत्वपूर्ण लाभ यह है कि यह विशिष्ट बढ़ते या घटते दबाव या तापमान के तहत कार्बनिक यौगिकों के व्यवहार की पूरी तरह से भविष्यवाणी करता है।
हालांकि टेट्रावैलेंस मॉडल काफी जटिल है, यह कार्बनिक रसायन विज्ञान में सबसे सरल और सबसे विश्वसनीय मॉडल में से एक है। यह एक अच्छी तरह से परिभाषित ज्यामितीय संरचना के साथ सभी यौगिकों के व्यवहार की सटीक भविष्यवाणी करता है, जिसे “तनाव वितरण” के रूप में जाना जाता है। यह सटीकता टेट्रावैलेंस मॉडल को सैद्धांतिक रसायनज्ञों के बीच पसंदीदा बनाती है और प्रयोगवादियों के बीच भी पसंदीदा बनाती है। टेट्रावैलेंस मॉडल का एकमात्र नुकसान यह है कि यह विकसित होने में बहुत धीमा है। केवल हाल ही में यह निर्णायक रूप से सिद्ध हुआ है कि मॉडल तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला पर सही है।