कार्बन एक रासायनिक तत्व है जिसकी परमाणु संख्या (Z) 6 के बराबर है, जिसका अर्थ है कि इसे बनाने वाले परमाणुओं के नाभिक में छह प्रोटॉन होते हैं। इसका दाढ़ द्रव्यमान 12,011 g/mol है और प्रकृति में कार्बन के तीन समस्थानिक पाए जाते हैं, जो हैं: o कार्बन-12, कार्बन-13 तथा कार्बन-14. C-12 के नाभिक में छह प्रोटॉन और छह न्यूट्रॉन होते हैं और यह सबसे प्रचुर मात्रा में होता है।
कार्बन-12 परमाणु चित्रण
C-13 में सात न्यूट्रॉन हैं और यह सबसे कम प्रचुर मात्रा में (1.01 से 1.14%) है। C-14 में आठ न्यूट्रॉन हैं और यह है a रेडियोधर्मी तत्व जो पृथ्वी के समताप मंडल में बनने वाले β कणों (इलेक्ट्रॉनों) का उत्सर्जन करता है, जब ब्रह्मांडीय किरण न्यूट्रॉन वायुमंडल की इन ऊपरी परतों में मौजूद नाइट्रोजन -14 पर बमबारी करते हैं। यह सभी पौधों और जानवरों द्वारा शामिल किया गया है और यह जानते हुए कि इसका आधा जीवन लगभग 5730 वर्ष है, इसका उपयोग जीवाश्मों की आयु 100 से 40,000 वर्ष के बीच निर्धारित करने के लिए किया जाता है। सी-14 और डेटिंग तकनीक के बारे में अधिक जानकारी पाठ में देखी जा सकती है। कार्बन-14 क्या है?
कार्बन टेट्रावैलेंट है, यानी ऑक्टेट नियम का पालन करने के लिए इसकी संयोजकता परत (सबसे बाहरी परत) में चार और प्रोटॉन की आवश्यकता होती है। इसलिए, यह आमतौर पर चार सहसंयोजक बंधन बनाता है, चार जोड़े इलेक्ट्रॉनों को अन्य तत्वों के साथ-साथ अन्य कार्बन के साथ साझा करता है। ये बंधन सिंगल, डबल या ट्रिपल हो सकते हैं और इसके परिणामस्वरूप लाखों विभिन्न यौगिक बनते हैं। इस कारण से, रसायन विज्ञान का एक क्षेत्र बनाया गया था,
कार्बनिक रसायन विज्ञान, जो कार्बन से प्राप्त मुख्य यौगिकों का अध्ययन करता है, कुछ मामलों के अपवाद के साथ जो खनिज मूल के हैं, जैसे कि कार्बन डाइऑक्साइड (CO2), ओ कार्बन मोनोऑक्साइड (CO), ओ कैल्शियम कार्बोनेट (CaCO .)3), सोडियम हाइड्रोजन कार्बोनेट या सोडियम बाइकार्बोनेट (NaHCO3), दूसरों के बीच। इन यौगिकों का अध्ययन किया जाता है अकार्बनिक रसायन शास्त्र.कार्बन अपररूपता करता है, सरल पदार्थों का निर्माण करता है, अर्थात् ऐसे पदार्थ जो केवल कार्बन परमाणुओं के बीच के बंधनों से बनते हैं। कार्बन के कम से कम सात अलॉट्रोप हैं, जो ग्रेफाइट (अल्फा और बीटा), हीरा, लोन्सडेलाइट (हेक्सागोनल डायमंड), चाओइट, कार्बन (VI) और फुलरीन हैं। वास्तव में कई प्रकार के फुलरीन होते हैं, जो कार्बन के सिंथेटिक एलोट्रोपिक रूप होते हैं। उनके पास प्रत्येक शीर्ष पर एक कार्बन परमाणु के साथ एक बहुफलकीय संरचना होती है और इसका एक उदाहरण है सी60 बुला हुआ बकमिनस्टरफुलरीन, और इसकी संरचना सॉकर बॉल की तरह दिखती है।
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कार्बन-60 (बकमिनस्टरफुलरीन)
हालांकि, कार्बन के इन आवंटनों में से केवल दो ही प्राकृतिक हैं। सीसायह से है हीरा. वे केवल अंतरिक्ष में परमाणुओं की क्रिस्टलीय व्यवस्था से भिन्न होते हैं, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है, और इसके परिणामस्वरूप पूरी तरह से अलग भौतिक रासायनिक गुण होते हैं। टेक्स्ट को पढ़ें कार्बन एलोट्रॉपी अधिक जानकारी के लिए।
कार्बन के दो प्राकृतिक एलोट्रोपिक रूप ग्रेफाइट और हीरा हैं।
कार्बन का एक अन्य सिंथेटिक एलोट्रोपिक रूप है नैनोट्यूब (नीचे दी गई छवि) जिसमें व्यापक जैविक अनुप्रयोग हैं, जिसमें चिकित्सा निदान और उपचार शामिल हैं।
एक सूक्ष्म कार्बन नैनोट्यूब का चित्रण
इस प्रकार, कार्बन हमारे चारों ओर और हमारे भीतर हर चीज में मौजूद है, क्योंकि वह रचना करता है प्राकृतिक कार्बनिक यौगिक - जैसे जीवाश्म ईंधन, जिसमें तेल, कोयला और प्राकृतिक गैस शामिल हैं, और अन्य ईंधन जैसे कि इथेनॉल और जैव ईंधन - कृषि उत्पाद, अन्य। आकार भी सिंथेटिक कार्बनिक यौगिक, जैसे सिंथेटिक फाइबर जो कपड़े बनाते हैं, दवाएं, पॉलिमर जो प्लास्टिक और रबड़, कीटनाशक, रंग और बहुत कुछ बनाते हैं। हमारे भीतर, जानवरों और सब्जियों में, कार्बन बहुत महत्वपूर्ण यौगिक बनाता है, जैसे कि कार्बोहाइड्रेट, जैसे कि चीनी, ग्लूकोज और सेलूलोज़; प्रोटीन जो बनाते हैं, उदाहरण के लिए, डीएनए, और लिपिड के साथ मिलकर लाल रक्त कोशिकाओं और सफेद रक्त कोशिकाओं की झिल्ली बनाते हैं।
यह सब जीवन को बनाए रखने के लिए कार्बन के महत्व को दर्शाता है। लेकिन इसे नकारात्मक पहलुओं से भी जोड़ा गया है, जैसे कि की तीव्रता ग्रीनहाउस प्रभाव और परिणामी ग्लोबल वार्मिंगऐसा इसलिए है क्योंकि इन समस्याओं का मुख्य खलनायक इसका कार्बन डाइऑक्साइड यौगिक (CO () है2). मुख्य रूप से इस गैस को छोड़ने वाले जीवाश्म ईंधन के बड़े पैमाने पर जलने के कारण, CO. की सांद्रता2 वातावरण में वृद्धि हुई है। ग्रीनहाउस गैस के रूप में, यह उल्लिखित समस्याओं का कारण बनती है। दूसरी ओर, कार्बन डाइऑक्साइड प्रकाश संश्लेषण और श्वसन जैसी महत्वपूर्ण प्रतिक्रियाओं में भी मौजूद है।
जेनिफर फोगाका द्वारा
रसायन विज्ञान में स्नातक
