CSIR NET Chemical Science: Complete Revision Notes

CSIR NET Chemical Sciences – Comprehensive Digital Book & PDF Guide
📚 CSIR NET Chemical Sciences: Complete Handbook

CSIR NET CHEMICAL SCIENCES

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Inorganic Chemistry

Chapter 1: Coordination Chemistry (JTD & CFSE)

Jahn-Teller Distortion (JTD) Shortcut:
• Strong JTD: जब eg कक्षक असममित (asymmetrically occupied) हों: d4 High-Spin (t2g3 eg1), d9 (t2g6 eg3), d7 Low-Spin (t2g6 eg1)।
• Weak JTD: जब केवल t2g असममित हो: d1, d2, d4 (LS), d5 (LS)।
• No JTD: पूरी तरह सममित शेल: d3 (t2g3 eg0), d5 HS (t2g3 eg2), d8 (t2g6 eg2), d6 LS (t2g6 eg0)।
Δt = 49 Δo   |   μeff = √n(n + 2) BM
PropertyTetrahedral (Td)Octahedral (Oh)
CFSE MagnitudeΔt = 0.44 ΔoΔo (10 Dq)
Spin Stateसदैव High-Spin (Δt < P pairing energy)High-Spin या Low-Spin (लिगैंड फील्ड पर निर्भर)
Inorganic Chemistry

Chapter 2: Organometallics & Wade-Mingos Rules

SEP = TVE – 12n2   |   M–M बंध संख्या = 18n – TVE2
SEP CountCluster TypeMetal Cluster उदाहरणBorane तुल्य
n + 1Closo[Os6(CO)18]2-B6H62-
n + 2Nido[Ru5C(CO)15], Fe5C(CO)15B5H9
n + 3Arachno[Fe4(CO)13]2-B4H10
n + 4Hypho—B5H12
Inorganic Chemistry

Chapter 3: Bioinorganic Chemistry (Oxygen Carriers & Enzymes)

प्रोटीनसक्रिय धातु केंद्रऑक्सी अवस्था में गुणνO-O (cm-1)
Hemoglobin / MyoglobinFe2+ (Porphyrin, LS d6)प्रतिचुंबकीय (S = 0)~1105 (Superoxide O2–)
Hemocyanin2 × Cu2+ (Non-heme)प्रतिचुंबकीय (Antiferromagnetic S = 0, EPR Silent)~830 (Peroxide O22-)
Hemerythrin2 × Fe3+ (μ-oxo bridge)प्रतिचुंबकीय (S = 0, EPR Silent)~844 (Hydroperoxide)
Inorganic Chemistry

Chapter 4: Main Group Chemistry (Silicates & Noble Gases)

Silicates Si : O Ratio Shortcut:
• 1 : 4 ⇒ Orthosilicate [SiO4]4- (0 साझा ऑक्सीजन)
• 2 : 7 (1 : 3.5) ⇒ Pyrosilicate [Si2O7]6- (1 साझा ऑक्सीजन)
• 1 : 3 ⇒ Cyclic / Single Chain [SinO3n]2n- (2 साझा ऑक्सीजन)
• 4 : 11 (1 : 2.75) ⇒ Amphibole Double Chain [Si4O11]6- (औसत 2.5 साझा ऑक्सीजन)
• 2 : 5 (1 : 2.5) ⇒ Sheet Silicate [Si2O5]2- (3 साझा ऑक्सीजन)
• 1 : 2 ⇒ 3D Framework SiO2 (4 साझा ऑक्सीजन)
Inorganic Chemistry

Chapter 5: Inorganic Reaction Mechanisms (Trans Effect & ET)

Trans Effect Series:
CN– ≈ CO ≈ C2H4 > PR3 ≈ H– > CH3– > NO2– ≈ I– > Br– > Cl– > py > NH3 > OH– > H2O

• Inner-Sphere ET (Taube Mechanism): कम से कम एक अभिकारक प्रतिस्थापन-सक्रिय (Labile) और एक उपयुक्त ब्रिजिंग लिगैंड (Cl–, N3–, SCN–) अनिवार्य।
• Base Hydrolysis (SN1CB): एमीन लिगैंड (NH3, en) से प्रोटॉन निष्कासन द्वारा एमिडो मध्यवर्ती बनता है।
Inorganic Chemistry

Chapter 6: Mössbauer Spectroscopy (57Fe & 119Sn)

57Fe Isomer Shift (δ) Rule: δ ∝ -|ψs(0)|2 (नाभिक पर s-इलेक्ट्रॉन घनत्व अधिक होने पर δ कम या ऋणात्मक होता है)।
δ क्रम: Fe(II) HS (~1.0–1.4 mm/s) > Fe(III) HS (~0.4–0.7) > Fe(II) LS (~0.0–0.3) ≈ Fe(III) LS

• Quadrupole Splitting (ΔEQ): Fe(II) HS (t2g4 eg2) में विशाल Doublet; Fe(III) HS (t2g3 eg2) में Singlet (ΔEQ ≈ 0)।
Inorganic Chemistry

Chapter 7: ESR / EPR Spectroscopy

EPR Lines = ∏ (2ni Ii + 1)   |   hν = g β B0
• VO2+ (51V, I = 7/2): 2(1)(7/2) + 1 = 8 Lines (समान तीव्रता 1:1:1:1:1:1:1:1)
• 63Cu (I = 3/2): 2(1)(3/2) + 1 = 4 Lines
• Kramers Degeneracy: विषम अयुग्मित इलेक्ट्रॉन (S = 1/2, 3/2, 5/2) हमेशा ESR सक्रिय होते हैं।
Inorganic Chemistry

Chapter 8: Organometallic Industrial Catalytic Cycles

प्रक्रमसक्रिय उत्प्रेरकदर-निर्धारक पद (RDS)
Monsanto Acetic Acid[Rh(CO)2I2]– (16e–, RhI)CH3I का ऑक्सीडेटिव एडिशन
Wacker OxidationPdCl2 + CuCl2β-हाइड्राइड एलिमिनेशन
Hydroformylation (Oxo)HRh(CO)(PPh3)3एल्कीन समन्वय और माइग्रेटरी इंसर्शन (Linear एल्डिहाइड)
Ziegler-NattaTiCl4 + AlEt3Cossee-Arlman क्रियाविधि (आइसोटैक्टिक बहुलक)
Inorganic Chemistry

Chapter 9: Nuclear Chemistry (Magic Numbers & SEMF)

Threshold Energy (Eth) = |Q| × (1 + mprojmtarget)
• Magic Numbers: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 (उच्चतम बंधन ऊर्जा एवं स्थिरता)।
• Secular Equilibrium: λA NA = λB NB ⇒ NANB = t1/2(A)t1/2(B)
Organic Chemistry

Chapter 10: Stereochemistry & Topicity

• Cyclohexane A-Value Order: -OMe < -OH < -F < -Cl < -Me < -Et < -iPr ≪ -tBu (A ≈ 4.9 kcal/mol, हमेशा इक्वेटोरियल लॉक्ड)।
• Axial Chirality (Allenes / Biphenyls): निकटवर्ती रिंग समूहों को प्राथमिकता 1, 2 दें; दूरस्थ समूहों को 3, 4 दें। 1 → 2 → 3 क्लॉकवाइज ⇒ aR, एंटी-क्लॉकवाइज ⇒ aS।
Organic Chemistry

Chapter 11: Pericyclic Reactions (ODC Rule & Diels-Alder)

सिस्टमतापीय (Δ)प्रकाश-रासायनिक (hν)ODC गुणनफल नियम
4n सिस्टमConrotatory (C)Disrotatory (D)Opp(+) × Dis(+) = Cis(+)
Same(-) × Con(-) = Cis(+)
4n + 2 सिस्टमDisrotatory (D)Conrotatory (C)Same(-) × Dis(+) = Trans(-)
Opp(+) × Con(-) = Trans(-)
Organic Chemistry

Chapter 12: Organic Spectroscopy (IR, NMR, Mass)

DBE = C + 1 – H2 – X2 + N2
• Carbonyl IR (νC=O in cm-1): Acid Chloride (1800) > Anhydride (1820, 1760) > Ester (1735) > Aldehyde (1725) > Ketone (1715) > Acid (1710) > Amide (1680)।
• Coupling Constants (3JH-H): Trans-alkene (14–18 Hz), Cis-alkene (7–11 Hz), Ortho (7–9 Hz), Meta (2–3 Hz)।
Organic Chemistry

Chapter 13: Reagents in Organic Synthesis

अभिकर्मकप्रकारविशिष्ट चयनात्मकता (Selectivity)
Gilman (R2CuLi)सॉफ्ट न्यूक्लियोफाइलα,β-असंतृप्त कार्बोनिल पर 1,4-कंजुगेट एडिशन
Luche (NaBH4 + CeCl3)हार्ड अपचायकα,β-असंतृप्त कीटोन पर 1,2-एडिशन (एलिलिक अल्कोहल)
DIBAL-H (-78°C)इलेक्ट्रोफिलिक हाइड्राइडएस्टर और नाइट्राइल को चयनात्मक रूप से एल्डिहाइड में बदलना
Sharpless SAEअसममित एपॉक्सीकरण(+)-DET ⇒ α (Bottom Face); (-)-DET ⇒ β (Top Face)
Organic Chemistry

Chapter 14: Name Reactions & Cross-Coupling

• Suzuki-Miyaura: Ar-X + Ar-B(OH)2 + Base (Na2CO3)
• Stille Coupling: Ar-X + Ar-SnBu3 (न्यूट्रल स्थितियाँ)
• Sonogashira: Ar-X + टर्मिनल एल्काइन + CuI + Base (Et3N)
• Favorskii Rearrangement: α-हेलो साइक्लोहेक्सानोन + Base ⇒ साइक्लोपेंटेनकार्बोक्सिलेट (रिंग संकुचन)।
Organic Chemistry

Chapter 15: Heterocyclic Chemistry

• SEAr क्रियाशीलता: Pyrrole > Furan > Thiophene >> Benzene >> Pyridine
• पिरोल/फ्यूरान/थायोफीन: SEAr हमेशा C2 स्थिति पर।
• पिरिडीन: SEAr हमेशा C3 स्थिति पर; SNAr (Chichibabin) C2 स्थिति पर।
• इंडोल: SEAr हमेशा C3 स्थिति पर।
Organic Chemistry

Chapter 16: Biomolecules & Peptides

Isoelectric Point (pI) = pKa1 + pKa22
• Trypsin: Lysine (Lys) और Arginine (Arg) के C-टर्मिनल सिरे को काटता है।
• Chymotrypsin: एरोमैटिक अवशेषों (Phe, Tyr, Trp) के C-टर्मिनल को काटता है।
• Cyanogen Bromide (CNBr): केवल Methionine (Met) के C-टर्मिनल को काटता है।
• Anomeric Effect: nO → σ*C-X अतिसंयुग्मन के कारण C1 पर इलेक्ट्रोनेगेटिव समूह Axial (α) स्थिति में अधिक स्थायी होता है।
Organic Chemistry

Chapter 17: Organic Photochemistry

• Norrish Type I: कार्बोनिल α-बॉन्ड विखंडन (3° > 2° > 1° स्थायी मूलक पहले बनता है)।
• Norrish Type II: γ-हाइड्रोजन निष्कासन ⇒ 1,4-बाइरेडिकल ⇒ एल्कीन + इनॉल या साइक्लोब्यूटेनॉल।
• Paternò-Büchi: कार्बोनिल + एल्कीन + hν ⇒ Oxetane (4-सदस्यीय रिंग)।
Physical Chemistry

Chapter 18: Quantum Chemistry (PIB & SHO)

En (1D-Box) = n2 h28 m L2   |   ZPE (SHO) = 12 hν
• Virial Theorem Shortcut: यदि V ∝ rn हो, तो 2⟨T⟩ = n⟨V⟩
  – Harmonic Oscillator (n = 2): ⟨T⟩ = ⟨V⟩ = E / 2
  – Hydrogen Atom (n = -1): ⟨V⟩ = -2⟨T⟩
Physical Chemistry

Chapter 19: Chemical Kinetics & Salt Effect

log10(kk0) = 2 A zA zB √I   |   t1/2 ∝ 1an-1
• Slope of log(k) vs √I: 2 A zA zB (जहाँ H2O में 25°C पर A ≈ 0.51)।
• Michaelis-Menten: v0 = (Vmax [S]) / (Km + [S]); जब [S] = Km, तो v0 = Vmax / 2।
Physical Chemistry

Chapter 20: Thermodynamics & Statistical Mechanics

(∂S/∂V)T = (∂P/∂T)V   |   (∂S/∂P)T = -(∂V/∂T)P
• Residual Entropy: S0 = kB ln W (CO: R ln 2; H2O: R ln 1.5)।
• Translational Partition Function: qtrans ∝ m3/2 T3/2 V।
Physical Chemistry

Chapter 21: Electrochemistry & DHLL

I = 12 ∑ mi zi2   |   log10 γ± = -A |z+ z–| √I
• आयनिक सामर्थ्य (I) चीट-शीट:
  – 1:1 इलेक्ट्रोलाइट (NaCl) ⇒ I = m
  – 1:2 इलेक्ट्रोलाइट (Na2SO4) ⇒ I = 3m
  – 2:2 इलेक्ट्रोलाइट (CuSO4) ⇒ I = 4m
Physical Chemistry

Chapter 22: Molecular Spectroscopy

स्पेक्ट्रोस्कोपीचयन नियम / अंतरालप्रमुख शर्त
Pure RotationalΔJ = ±1; अंतराल = 2Bस्थायी द्विध्रुव आघूर्ण (μ ≠ 0)
Anharmonic VibrationFundamental = ωe(1 – 2xe)De = ωe / (4xe)
Rotational RamanΔJ = 0, ±2; अंतराल = 4B; 1st Stokes = 6Bध्रुवणता में परिवर्तन (dα/dq ≠ 0)
Physical Chemistry

Chapter 23: Group Theory & Symmetry

• Mulliken Symbols: χ(E)=1 ⇒ A/B; χ(Cn)=+1 ⇒ A, χ(Cn)=-1 ⇒ B; χ(i)=+1 ⇒ g, χ(i)=-1 ⇒ u।
• IR vs Raman Activity: x, y, z से रूपांतरित ⇒ IR Active; द्विघात पद (x2, xy आदि) ⇒ Raman Active।
Physical Chemistry

Chapter 24: Solid State Chemistry

dhkl = a√h2 + k2 + l2   |   sin2θ ∝ (h2 + k2 + l2)
• XRD sin2θ Ratios:
  – Simple Cubic (SC) = 1 : 2 : 3 : 4 : 5 : 6 : 8
  – Body-Centered (BCC) = 2 : 4 : 6 : 8… (सम योग)
  – Face-Centered (FCC) = 3 : 4 : 8 : 11 : 12… (अनुपात ≈ 0.75)
• Spinels: Fe3O4, NiFe2O4 ⇒ Inverse Spinel; Mn3O4, Co3O4 ⇒ Normal Spinel।
Physical Chemistry

Chapter 25: Surface Chemistry & Colloids

PV = 1K Vm + PVm   |   Γ = – 1RT ∂γ∂ ln c
• Langmuir Plot: P/V बनाम P आलेख की प्रवणता (Slope) = 1 / Vm, अंतःखंड (Intercept) = 1 / (K Vm)।
• Surfactants: पृष्ठ तनाव घटाते हैं ⇒ Γ > 0 (धनात्मक अधिशोषण)।
Physical Chemistry

Chapter 26: Polymer Chemistry

PDI = MwMn ≥ 1   |   [η] = K Ma   |   Xn = 11 – p
• Molar Mass Order: Mz > Mw > Mv > Mn (मोनोडिस्पर्स प्रोटीन में PDI = 1)।
• Mark-Houwink घातांक (a): a = 0.5 (θ-solvent में); a = 0 (कठोर गोलाकार अणु में)।
Physical Chemistry

Chapter 27: Analytical Chromatography

N = 16 tR2W2 = 5.54 tR2W1/22   |   H = LN = A + Bu + C u
• विभेदन (Resolution, Rs): Rs ∝ √L ⇒ यदि विभेदन दोगुना करना हो तो कॉलम लंबाई 4 गुना बढ़ानी होगी।
• Reversed-Phase HPLC: ध्रुवीय यौगिक सबसे पहले एल्यूट होते हैं, हाइड्रोफोबिक यौगिक सबसे अंत में।
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