Nitrogen brings some of the most useful chemistry in the book: amines (bases and nucleophiles), diazonium salts (the gateway to dyes and phenols), nitriles, amides, and amino acids — the building blocks of proteins. This unit also explains why phenylamine is a weaker base than ammonia, and how penicillin works.
نائٹروجن کتاب کی سب سے کارآمد کیمسٹری لاتا ہے: امائنز، ڈائی ایزونیم نمک، نائٹرائلز، ایمائیڈز اور امینو ایسڈز — پروٹینز کی بنیادی اکائیاں۔ اس یونٹ میں فینائل امائن کی کمزور بیسکٹی اور پینسلین کا عمل بھی شامل ہے۔
Amines are classified by how many carbon groups are attached to nitrogen: primary R–NH₂, secondary R₂NH (general formula RNHR), tertiary R₃N. Primary, secondary and tertiary amines with the same formula are functional group isomers of each other. Four isomeric amines of formula C₃H₉N are: propylamine (CH₃CH₂CH₂NH₂), isopropylamine ((CH₃)₂CHNH₂), ethylmethylamine (CH₃CH₂NHCH₃) and trimethylamine ((CH₃)₃N).
Basicity order (aqueous): secondary alkyl amines (e.g. diethylamine) > primary alkyl amines (e.g. ethylamine) > ammonia > phenylamine. Alkyl groups donate electrons (+I effect), making the nitrogen lone pair more available — so ethylamine is a stronger base than ammonia. Phenylamine is the weakest because its nitrogen lone pair delocalises into the benzene ring and is less available to accept a proton.
Amides (RCONH₂) are much weaker bases than ammonia because the nitrogen lone pair delocalises into the carbonyl group (resonance), so it is barely available for protonation.
امائنز کی درجہ بندی نائٹروجن سے جڑے کاربن گروپوں سے ہوتی ہے: پرائمری R–NH₂، سیکنڈری RNHR، ٹرشری R₃N۔ C₃H₉N کے چار آئسومرک امائنز: پروپائل امائن، آئسوپروپائل امائن، ایتھائل میتھائل امائن، ٹرائی میتھائل امائن۔
بیسکٹی کی ترتیب: سیکنڈری الکائل امائن > پرائمری الکائل امائن > امونیا > فینائل امائن۔ الکائل گروپ الیکٹران دیتے ہیں (+I)، اس لیے ایتھائل امائن امونیا سے مضبوط بیس ہے۔ فینائل امائن سب سے کمزور ہے کیونکہ اس کا لون پیئر بینزین رنگ میں ڈی لوکلائز ہو جاتا ہے۔
Primary amines: (1) reduction of nitriles: R–CN + LiAlH₄ (or H₂/Ni) → R–CH₂NH₂ (e.g. ethanenitrile → ethylamine). (2) Reduction of amides: R–CONH₂ + LiAlH₄ → R–CH₂NH₂ (primary amine). (3) Reduction of nitro compounds: nitrobenzene + Sn/HCl → phenylamine. (4) Halogenoalkane + excess ammonia (ethanolic): R–X + NH₃ → R–NH₂.
Secondary amines: (1) halogenoalkane + a primary amine (careful: further alkylation can occur, so use excess amine); (2) reduction of N-substituted amides. Phenylamine preparations (two): nitrobenzene + Sn/HCl (or H₂/Ni), and the Hofmann degradation of benzamide (not in the book's core list — the standard school pair is nitro reduction and nitrile/amide reduction routes).
From ethanamine to methanamine (chain shortening): ethanamine → (HNO₂) ethanol → (oxidation) ethanoic acid → (NH₃, then heat) ethanamide → (Hofmann degradation, Br₂/NaOH) methanamine. This is the classic "descending the series" sequence.
پرائمری امائنز: (1) نائٹرائل کی ریڈکشن (LiAlH₄) (2) ایمائیڈ کی ریڈکشن (3) نائٹرو مرکب کی ریڈکشن (Sn/HCl) (4) ہیلوجینوالکین + زیادہ امونیا۔
سیکنڈری امائنز: ہیلوجینوالکین + پرائمری امائن، یا N-سبسٹیٹیوٹڈ ایمائیڈ کی ریڈکشن۔ فینائل امائن کی تیاری: نائٹروبینزین + Sn/HCl۔
ایتھان امائن → میتھان امائن: ایتھانول → ایتھانوئک ایسڈ → ایتھان ایمائیڈ → ہوفمین ڈیگریڈیشن → میتھان امائن۔
With acids: amines form salts (R–NH₂ + HCl → R–NH₃⁺Cl⁻). With bromine water: phenylamine gives 2,4,6-tribromophenylamine (white precipitate) — like phenol, the ring is activated, this time by the –NH₂ lone pair. With nitrous acid (NaNO₂ + dilute HCl, below 10 °C): primary aromatic amines give diazonium salts; primary aliphatic amines give nitrogen gas; secondary amines give a yellow oily nitrosamine; tertiary amines just form a soluble salt with no visible change.
Diazonium chemistry: benzenediazonium chloride + phenol in NaOH → an azo compound (dye, –N=N– linkage). Benzenediazonium chloride heated with water → phenol + N₂ gas (the gas evolved is nitrogen). Benzenediazonium chloride + H₃PO₂ → benzene (N₂⁺ replaced by H) — used in the 1,3,5-tribromobenzene synthesis.
ایسڈز کے ساتھ: امائنز نمک بناتے ہیں۔ برومید واٹر کے ساتھ: فینائل امائن 2,4,6-ٹرائی بروموفینائل امائن (سفید پریسیپیٹیٹ) دیتا ہے۔ نائٹرس ایسڈ کے ساتھ: پرائمری ایرومیٹک امائن ڈائی ایزونیم نمک، پرائمری ایلیفیٹک N₂ گیس، سیکنڈری پیلا نائٹروسامائن، ٹرشری صرف نمک۔
ڈائی ایزونیم کیمسٹری: بینزین ڈائی ایزونیم کلورائیڈ + فینول (NaOH) → ایزو ڈائی۔ گرم پانی سے → فینول + N₂ گیس۔ H₃PO₂ سے → بینزین۔
Nitriles: acid hydrolysis of R–CN gives a carboxylic acid (R–COOH + NH₃). Reduction of R–CN gives a primary amine (Unit: ethanenitrile → ethylamine). Amides: reduction of R–CONH₂ with LiAlH₄ gives a primary amine; hydrolysis gives the carboxylic acid and ammonia.
Amino acids are the monomers of proteins. In aqueous solution they exist as zwitterions — a dipolar form where –COOH has donated its proton to –NH₂, giving –NH₃⁺ and –COO⁻ in the same molecule. That is why an aqueous solution of glycine is neutral.
Peptide bond: the amide link (–CO–NH–) between two amino acids, formed by condensation (loss of water). A tripeptide (3 amino acids) has 2 peptide bonds. From glycine (Gly) and alanine (Ala) the possible tripeptides are: Gly-Gly-Gly, Gly-Gly-Ala, Gly-Ala-Gly, Ala-Gly-Gly, Gly-Ala-Ala, Ala-Gly-Ala, Ala-Ala-Gly, Ala-Ala-Ala (8 in total, 2³).
نائٹرائلز: ایسڈ ہائیڈرولیسز سے کاربوکسلک ایسڈ بنتا ہے۔ ریڈکشن سے پرائمری امائن بنتا ہے۔ ایمائیڈز: ریڈکشن سے پرائمری امائن، ہائیڈرولیسز سے ایسڈ + امونیا۔
امینو ایسڈز پروٹینز کے مونومرز ہیں۔ پانی میں یہ زوٹر آئن کی شکل میں ہوتے ہیں (–NH₃⁺ اور –COO⁻ ایک ہی مالیکیول میں) — اسی لیے گلائسین کا محلول نیوٹرل ہوتا ہے۔
پیپٹائیڈ بانڈ: دو امینو ایسڈز کے درمیان ایمائیڈ لنک۔ ٹرائی پیپٹائیڈ (3 امینو ایسڈز) میں 2 پیپٹائیڈ بانڈز ہوتے ہیں۔
Penicillin's key feature is its strained four-membered beta-lactam ring. The ring binds and inactivates transpeptidase, the enzyme that builds bacterial cell walls — so the bacterium cannot complete its wall and dies. Humans are unaffected because we have no cell walls. The chromophore in azo dyes is the –N=N– group: its extended conjugated system absorbs visible light, giving intense colour; changing the groups around it changes the colour.
Electrophoresis separates charged molecules (e.g. amino acids, proteins) by their movement in an electric field through a gel or buffer. The speed depends on charge and size: at a given pH, amino acids exist as cations, anions or zwitterions depending on their isoelectric point, so they move towards different electrodes at different speeds — used to identify and separate amino acids and proteins.
پینسلین کی اہم خصوصیت اس کا چار رکنی بیٹا لیکٹم رنگ ہے۔ یہ رنگ ٹرانسپیپٹیڈیز انزائم کو غیر فعال کر دیتا ہے جو بیکٹیریا کی سیل وال بناتا ہے — اس لیے بیکٹیریا مر جاتا ہے۔ انسانوں پر اثر نہیں کیونکہ ہماری سیل وال نہیں ہوتی۔ ایزو ڈائز میں کروموفور –N=N– گروپ ہے۔
الیکٹروفورسز میں چارجڈ مالیکیولز الیکٹرک فیلڈ میں مختلف رفتار سے حرکت کرتے ہیں — اس سے امینو ایسڈز اور پروٹینز کو الگ اور پہچانا جاتا ہے۔
یہ exercise کتاب کے printed pages 115–130 سے لی گئی ہے — تمام سوال کتاب کے اپنے ہیں, جواب کے ساتھ: Multiple Choice (10), Short Answer (11), Constructed Response (3) اور Descriptive (4). اس chapter کی exercise کے چاروں حصے یہاں موجود ہیں; کوئی سوال invent نہیں کیا گیا.
1. Primary, secondary and tertiary amine are regarded as:
Answer: (c) They have the same molecular formula but a different functional-group arrangement (R–NH₂ vs R₂NH vs R₃N). جواب: ایک ہی فارمولا، مختلف فنکشنل گروپ ترتیب — فنکشنل گروپ آئسومرز۔
2. General formula for secondary amines is:
Answer: (b) Secondary amine: nitrogen bonded to two carbon groups and one hydrogen. جواب: سیکنڈری امائن: R–NH–R۔
3. Which one of the following bases is a strongest one?
Answer: (d) Diethylamine (secondary) is the strongest base of the list; phenylamine is the weakest. جواب: ڈائی ایتھائل امائن سب سے مضبوط بیس ہے۔
4. Acid hydrolysis if nitriles produces:
Answer: (c) R–CN + 2H₂O (acid) → R–COOH + NH₃. جواب: R–CN + 2H₂O → R–COOH + NH₃۔
5. phenyl amine reacts with aqueous Br₂ to form:
Answer: (b) The activated ring gives 2,4,6-tribromophenylamine (white precipitate). جواب: 2,4,6-ٹرائی بروموفینائل امائن (سفید پریسیپیٹیٹ) بنتا ہے۔
6. Benzenediazonium chloride reacts with phenol in NaOH to form:
Answer: (c) Coupling gives an azo dye (C₆H₅–N=N–C₆H₄OH). جواب: ایزو ڈائی بنتا ہے (C₆H₅–N=N–C₆H₄OH)۔
7. What is the structure of a azo compound:
Answer: (a) The azo group is –N=N– linking two groups. جواب: ایزو گروپ –N=N– ہے۔
8. When a diazonium salt is heated with water, the gas evolved is:
Answer: (a) C₆H₅N₂⁺Cl⁻ + H₂O (warm) → C₆H₅OH + N₂ + HCl. جواب: C₆H₅N₂⁺Cl⁻ + H₂O → C₆H₅OH + N₂ + HCl۔
9. An aqueous solution of glycine is neutral because of the formation of:
Answer: (c) Glycine exists as ⁺H₃N–CH₂–COO⁻, internally neutralised. جواب: گلائسین زوٹر آئن (⁺H₃N–CH₂–COO⁻) کی شکل میں ہوتی ہے۔
10. Which amines are produced by the reduction of amides?
Answer: (a) R–CONH₂ + LiAlH₄ → R–CH₂NH₂ (primary amine). جواب: R–CONH₂ + LiAlH₄ → R–CH₂NH₂ (پرائمری امائن)۔
Answer: (1) Nitrobenzene + Sn/concentrated HCl (then NaOH work-up) → phenylamine. (2) Nitrobenzene + H₂/Ni (catalytic hydrogenation) → phenylamine. جواب: (1) نائٹروبینزین + Sn/HCl (2) نائٹروبینزین + H₂/Ni۔
Answer: (1) A halogenoalkane + a primary amine (with excess amine to limit further alkylation). (2) Reduction of an N-substituted amide with LiAlH₄. جواب: (1) ہیلوجینوالکین + پرائمری امائن (2) N-سبسٹیٹیوٹڈ ایمائیڈ کی ریڈکشن۔
Answer: The chromophore is the –N=N– azo group (with its conjugated aromatic system). It absorbs visible light of a particular wavelength, giving the dye its colour; the rest of the molecule tunes the shade. جواب: کروموفور –N=N– ایزو گروپ ہے؛ یہ نظر آنے والی روشنی جذب کر کے رنگ دیتا ہے۔
Answer: In an amide the nitrogen lone pair is delocalised into the carbonyl group by resonance (R–C(=O)–NH₂ ↔ R–C(O⁻)=NH₂⁺), so it is much less available to accept a proton than ammonia's lone pair. جواب: ایمائیڈ میں نائٹروجن کا لون پیئر کاربونیل گروپ میں ڈی لوکلائز ہو جاتا ہے، اس لیے یہ پروٹون قبول نہیں کر سکتا۔
Answer: A dipolar ion: a molecule carrying both a positive and a negative charge but neutral overall, e.g. amino acids as ⁺H₃N–CHR–COO⁻. جواب: زوٹر آئن: ایک ہی مالیکیول میں مثبت اور منفی چارج، مجموعی طور پر نیوٹرل۔
Answer: Primary: nitrogen bonded to 1 carbon group (R–NH₂). Secondary: 2 carbon groups (R₂NH). Tertiary: 3 carbon groups (R₃N). They differ in basicity (2° > 1° > 3° in some solvents, but aqueous order follows the book: secondary strongest), in reactions with nitrous acid, and in hydrogen bonding. جواب: پرائمری: 1 کاربن گروپ؛ سیکنڈری: 2؛ ٹرشری: 3۔ بیسکٹی اور نائٹرس ایسڈ کے ری ایکشن میں فرق ہے۔
Answer: Propylamine CH₃CH₂CH₂NH₂; isopropylamine (CH₃)₂CHNH₂; ethylmethylamine CH₃CH₂NHCH₃; trimethylamine (CH₃)₃N. جواب: پروپائل امائن، آئسوپروپائل امائن، ایتھائل میتھائل امائن، ٹرائی میتھائل امائن۔
Answer: Ethanamine → (HNO₂) ethanol → (oxidation, K₂Cr₂O₇) ethanoic acid → (NH₃, heat) ethanamide → (Br₂/NaOH, Hofmann degradation) methanamine. Each step shortens the chain by one carbon at the amide stage. جواب: ایتھان امائن → ایتھانول → ایتھانوئک ایسڈ → ایتھان ایمائیڈ → ہوفمین ڈیگریڈیشن → میتھان امائن۔
Answer: Ethanenitrile (CH₃CN) reduced with DIBAL-H or SnCl₂/HCl (Stephen reduction), then hydrolysed, gives ethanal (CH₃CHO). (Partial reduction of the nitrile stops at the aldehyde.) جواب: ایتھان نائٹرائل کی جزوی ریڈکشن (DIBAL-H یا SnCl₂/HCl) سے ایتھانل بنتا ہے۔
Answer: A peptide bond is the amide link (–CO–NH–) between the carboxyl group of one amino acid and the amino group of the next, formed by condensation. A tripeptide (3 amino acids) has 2 peptide bonds. جواب: پیپٹائیڈ بانڈ دو امینو ایسڈز کے درمیان ایمائیڈ لنک ہے۔ ٹرائی پیپٹائیڈ میں 2 پیپٹائیڈ بانڈز ہوتے ہیں۔
Answer: 2³ = 8: Gly-Gly-Gly, Gly-Gly-Ala, Gly-Ala-Gly, Ala-Gly-Gly, Gly-Ala-Ala, Ala-Gly-Ala, Ala-Ala-Gly, Ala-Ala-Ala. جواب: کل 8: Gly-Gly-Gly، Gly-Gly-Ala، Gly-Ala-Gly، Ala-Gly-Gly، Gly-Ala-Ala، Ala-Gly-Ala، Ala-Ala-Gly، Ala-Ala-Ala۔
Answer: A = nitrobenzene. B = phenylamine (aniline). C = 2,4,6-tribromophenylamine (the –NH₂ group strongly activates the ring, so all three positions brominate). D = 2,4,6-tribromobenzenediazonium chloride. E = 1,3,5-tribromobenzene (H₃PO₂ replaces –N₂⁺ by –H). جواب: A = نائٹروبینزین، B = فینائل امائن، C = 2,4,6-ٹرائی بروموفینائل امائن، D = ڈائی ایزونیم نمک، E = 1,3,5-ٹرائی بروموبینزین۔
Answer: NOTE: the book repeats the heading "1,3,5-Tribromobenzene" for this second scheme, but its steps actually give a different product: A = nitrobenzene; B = 3-chloronitrobenzene (–NO₂ is meta-directing, so Cl goes meta); C = 3-chloroaniline; D = 3-chlorobenzenediazonium chloride; E = 3-chlorophenol (diazonium + warm water → phenol). The scheme as printed leads to 3-chlorophenol, not 1,3,5-tribromobenzene. جواب: نوٹ: کتاب میں اس دوسری اسکیم کا عنوان بھی "1,3,5-ٹرائی بروموبینزین" لکھا ہے، لیکن مراحل سے اصل پراڈکٹ 3-کلوروفینول بنتا ہے۔
Answer: Benzene → (Br₂/FeBr₃) bromobenzene → (NaOH, high temperature and pressure, Dow process) phenol → (KOH) potassium phenoxide → (CO₂, high temperature, Kolbe–Schmitt) potassium 4-hydroxybenzoate (para product favoured with K⁺ at higher temperature) → (dilute acid) 4-hydroxybenzoic acid. جواب: بینزین → بروموبینزین → فینول → پوٹاشیم فینوکسائیڈ → CO₂ (کولبے–شمٹ) → 4-ہائیڈروکسی بینزوئک ایسڈ۔
Answer: Ethylamine > ammonia > phenylamine. Ethylamine: the ethyl group donates electrons (+I), making the lone pair more available than in ammonia. Phenylamine: the lone pair delocalises into the benzene ring, making it far less available. In water, the measured Kb order follows this explanation. جواب: ایتھائل امائن > امونیا > فینائل امائن: الکائل گروپ لون پیئر کو دستیاب بناتا ہے، رنگ اسے کھینچ لیتا ہے۔
Answer: i) Primary: reduction of nitriles (LiAlH₄) and reduction of nitro compounds (Sn/HCl); also halogenoalkane + excess ammonia. ii) Secondary: halogenoalkane + primary amine, and reduction of N-substituted amides (LiAlH₄). جواب: i) پرائمری: نائٹرائل یا نائٹرو کی ریڈکشن۔ ii) سیکنڈری: ہیلوجینوالکین + پرائمری امائن، یا N-سبسٹیٹیوٹڈ ایمائیڈ کی ریڈکشن۔
Answer: Electrophoresis separates charged species in an electric field. A sample (e.g. amino acids or proteins) is placed on a gel or paper in buffer and a voltage is applied: cations move to the cathode, anions to the anode, at speeds depending on charge and size. At a given pH an amino acid's charge depends on its isoelectric point, so different amino acids separate into bands that can be stained and identified — used in biochemistry and forensics. جواب: الیکٹروفورسز میں چارجڈ مالیکیولز الیکٹرک فیلڈ میں چارج اور سائز کے مطابق الگ ہوتے ہیں۔
Answer: Phenylamine + NaNO₂ + dilute HCl below 10 °C → benzenediazonium chloride (diazotisation). The diazonium salt couples with phenol in alkaline solution (or with another aromatic amine) → an azo compound (C₆H₅–N=N–C₆H₄OH, orange dye). The –N=N– chromophore absorbs visible light. This is how azo dyes (e.g. methyl orange, p-hydroxyazobenzene) are made industrially. جواب: فینائل امائن + NaNO₂/HCl → ڈائی ایزونیم نمک؛ فینول سے کپلنگ → ایزو ڈائی (–N=N–)۔
Organic Nitrogen Compounds — Amines are classified by how many carbon groups are attached to nitrogen: primary R–NH₂, secondary R₂NH (general formula RNHR), tertiary R₃N. Primary amines: (1) reduction of nitriles: R–CN + LiAlH₄ (or H₂/Ni) → R–CH₂NH₂ (e.g. ethanenitrile → ethylamine). With acids: amines form salts (R–NH₂ + HCl → R–NH₃⁺Cl⁻). Nitriles: acid hydrolysis of R–CN gives a carboxylic acid (R–COOH + NH₃). Penicillin's key feature is its strained four-membered beta-lactam ring.
Revision guidance: پہلے 10 MCQs خود حل کرو, پھر جواب ملاؤ; short اور constructed-response سوالوں کو اپنے الفاظ میں لکھ کر practice کرو; descriptive سوالوں (4) کے لیے ہر section کی headings یاد رکھو. جو formula یا equation اس chapter میں ہے, اسے لکھ کر یاد کرو — رٹا نہیں, سمجھ کر.
امائنز کی درجہ بندی نائٹروجن سے جڑے کاربن گروپوں سے ہوتی ہے: پرائمری R–NH₂، سیکنڈری RNHR، ٹرشری R₃N۔ C₃H₉N کے چار آئسومرک امائنز: پروپائل امائن، آئسوپروپائل امائن، ایتھائل میتھائل امائن، ٹرائی میتھائل امائن۔بیسکٹی کی ترتیب: سیکنڈری الکائل ا پرائمری امائنز: (1) نائٹرائل کی ریڈکشن (LiAlH₄) (2) ایمائیڈ کی ریڈکشن (3) نائٹرو مرکب کی ریڈکشن (Sn/HCl) (4) ہیلوجینوالکین + زیادہ امونیا۔سیکنڈری امائنز: ہیلوجینوالکین + پرائمری امائن، یا N-سبسٹیٹیوٹڈ ایمائیڈ کی ریڈکشن۔ فینائل امائن کی تیار ایسڈز کے ساتھ: امائنز نمک بناتے ہیں۔ برومید واٹر کے ساتھ: فینائل امائن 2,4,6-ٹرائی بروموفینائل امائن (سفید پریسیپیٹیٹ) دیتا ہے۔ نائٹرس ایسڈ کے ساتھ: پرائمری ایرومیٹک امائن ڈائی ایزونیم نمک، پرائمری ایلیفیٹک N₂ گیس، سیکنڈری پیلا نائٹروسامائن نائٹرائلز: ایسڈ ہائیڈرولیسز سے کاربوکسلک ایسڈ بنتا ہے۔ ریڈکشن سے پرائمری امائن بنتا ہے۔ ایمائیڈز: ریڈکشن سے پرائمری امائن، ہائیڈرولیسز سے ایسڈ + امونیا۔امینو ایسڈز پروٹینز کے مونومرز ہیں۔ پانی میں یہ زوٹر آئن کی شکل میں ہوتے ہیں (–NH₃⁺ اور پینسلین کی اہم خصوصیت اس کا چار رکنی بیٹا لیکٹم رنگ ہے۔ یہ رنگ ٹرانسپیپٹیڈیز انزائم کو غیر فعال کر دیتا ہے جو بیکٹیریا کی سیل وال بناتا ہے — اس لیے بیکٹیریا مر جاتا ہے۔ انسانوں پر اثر نہیں کیونکہ ہماری سیل وال نہیں ہوتی۔ ایزو ڈائز میں کرومو
اس باب کے موضوعات: امائنز: اقسام اور بیسکٹی · امائنز کی تیاری · امائنز کے ری ایکشنز اور ڈائی ایزوٹائزیشن · نائٹرائلز، ایمائیڈز اور امینو ایسڈز · پینسلین، ایزو ڈائز اور الیکٹروفورسز · مشق
رہنمائی: پہلے MCQs خود حل کریں، پھر جوابات سے ملائیں؛ مختصر اور تعمیری سوالات اپنے الفاظ میں لکھ کر پریکٹس کریں۔
Chapter-wise tests, fresh random papers اور instant score کے لیے PunjabTest.com کا میں test section دیکھو:
PunjabTest.com — Complete Guide Book • FSc Part 2 Chemistry, Chapter 24 (PECTAA New Book, Session 2026–27) • English + Urdu