कार्बन के भौतिक तथा रासायनिक गुण

कार्बन के भौतिक तथा रासायनिक गुण (Physical Properties and Chemical Properties of Carbon)

कार्बन तत्व का संकेत 126C है।  इसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 1s2,2s2  2p2 है। संयोजकता कोष में 4 इलेक्ट्रॉन हैं अत: इसकी संयोजकता 4 है।  कार्बन की परमाणुवीय त्रिज्या 0.77A है।

इसका गलनांक 3853K है तथा क्वथनांक 5100K है।  इस तत्व की प्रथम आयनन ऊर्जा 1086 किलो जुल प्रति मोल होती है। इसकी विद्युत् ऋणता 2.50 होती है। इसके समस्थानिक 12C ,13C तथा 14C है जिनमें  14C रेडियो सक्रिय है। जिसका उपयोग जीवाश्मों की आयु ज्ञात करने में होता है जिसे फॉसिल डेटिंग कहते है।

कार्बन के भौतिक गुण (Physical Properties of Carbon)

कार्बन क्रिस्टलीय (Crystalline) तथा अक्रिस्टलीय दोनों रूपों में पाया जाता है, जिनके भौतिक गुण (Physical Properties) भिन्न-भिन्न होते हैं। जिनको कार्बन के अपररूप (Allotropes of carbon) कहते है।

कार्बन जल में अविलेय (Insoluble) है। यह अधातु (Non-metal) तत्व है, सामान्यतया यह विद्युत् एंव ऊष्मा का अचालक (non-conducting) है, परन्तु ग्रेफाइट तथा गैस कार्बन विद्युत् चालक (Conductor) होते है. यह लिटमस के प्रति उदासीन (Neutral) है।

 

कार्बन के रासायनिक गुण (Chemical Properties of Carbon)

कार्बन के कार्बन के अपररूपों में चारकोल अति सक्रिय रूप है, इसका कारण इसमें पाया जाने वाला विस्तृत तल (enormous surface) है। सघन रूप जैसे हीरा (Diamond), ग्रेफाइट (Graphite), फुलरीन (Fullerene), कोक (Coac) आदि कम सक्रिय रूप हैं। सबसे सघन रूप हीरा लगभग निष्क्रिय (Inactive) है।

कार्बन के महत्वपूर्ण रासायनिक गुण निम्न हैं-

(i) दहन (Combustion)

कार्बन का प्रत्येक अपररूप (Allotropes) जब मुक्त वायु या आक्सीजन में जलाया जाता है, तो कार्बन डाइ ऑक्साइड (CO2) बनती है।

C + O2 → 2CO2 + ऊर्जा (94 Kcal/mole)

C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O + ऊर्जा

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ऊर्जा

 

वायु या आक्सीजन की सीमित मात्र में कार्बन मोनो ऑक्साइड (CO) बनती है।

2C + O2 2CO + ऊर्जा (52 Kcal/mole)

 

(ii) धातुओं के साथ अभिक्रिया (Reaction with metals)

यह धातुओं से उच्च ताप पर अभिक्रिया करके उनके कार्बाइड (Carbide) बनाता है।

4Na + C  Na4C

Ca + 2C CaC2

Mg + 2C → MgC2

4Al + 3C → Al4C3

यह इसका ऑक्सीकारक गुण (Oxidative properties) भी है।

 

(iii) अपचायक गुण (Reducing properties)

अधिकांश धात्विक ऑक्साइड (Metallic Oxide) उच्च ताप पर कार्बन–धातुओं में अपचयित (Reduce) हो जाते हैं।

2Al2O3 + 9C → Al4C3 + 6CO

ZnO + C Zn + CO

PbO + C → Pb + CO

Fe2O3 + 3C → 2Fe+ 3CO

 

(iv) अधातुओं के साथ अभिक्रिया (Reaction with non-metals)

अधातु तत्वों (Non-metal) के साथ उच्च ताप पर अभिक्रिया करके उनके यौगिक (Compound) बनाते हैं।

जैसे – सल्फर के वाष्प को रक्त-तप्त कार्बन पर प्रवाहित करने पर कार्बन डाइ सल्फाइड (CS2) बनता है।

C + 2S → CS2

जब कार्बन इलेक्ट्रोडो के मध्य हाइड्रोजन की उपस्थिति में विद्युत् आर्क उत्पन्न की जाती है तो यह हाइड्रोजन से संयोग कर ऐसीटिलीन (C2H2) बनाता है।

2C + H2 C2H2

(v) अम्लों के साथ अभिक्रिया (Reaction with Acids)

सान्द्र नाइट्रिक अम्ल (Conc HNO3) के साथ अभिक्रिया करने पर यह कार्बन डाइ ऑक्साइड (CO2) में आक्सीकृत हो जाता है।

C + 4HNO3 → CO2 + 4NO2 + 2H2O (नाइट्रिक अम्ल के साथ)

सान्द्र सल्फ्यूरिक अम्ल (Conc. H2SO4) के साथ अभिक्रिया करने पर भी यह कार्बन डाइ ऑक्साइड (CO2) में आक्सीकृत हो जाता है।

C + 2H2SO4 → CO2 + 2SO2 + 2H2O (सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ)

(vi) कैल्सियम कार्बाइड एंव कार्बोरेन्डम का निर्माण (Forming of calcium carbide and carborundum)

विद्युत् भट्टी में चुना अथवा सिलिका के साथ गर्म करने पर कार्बन चुने के साथ कैल्सियम कार्बाइड (CaC2) तथा सिलिका (SiC) के  साथ कार्बोरेन्डम बनाता है।

CaO + 3C → CaC2 + CO

SiO2 + 3C → SiC + 2CO

कार्बन के भौतिक तथा रासायनिक गुण (Physical Properties and Chemical Properties of Carbon)

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