कार्बन का परिचय
कार्बन: कार्बन का प्रतीक C है। यह शब्द लैटिन भाषा के 'कार्बो' से लिया गया है, जिसका अर्थ कोल (कोयला) होता है।
प्रकृति में कार्बन मुक्त (हीरा, ग्रेफाइट) और यौगिक (CO₂, हाइड्रोकार्बन) दोनों अवस्थाओं में पाया जाता है।
कार्बनिक और अकार्बनिक यौगिक: 19वीं शताब्दी में पदार्थों को कार्बनिक (जीवधारी स्रोत) और अकार्बनिक (निर्जीव स्रोत) में वर्गीकृत किया गया। 1828 में व्होलर ने प्रयोगशाला में यूरिया (NH₂CONH₂) का संश्लेषण किया, जो पहला कार्बनिक यौगिक था।
सामान्य यौगिक:
| पदार्थ का नाम | रासायनिक नाम | रासायनिक सूत्र |
|---|---|---|
| खाने का सोडा | सोडियम बाइकार्बोनेट | NaHCO₃ |
| चूना पत्थर/खड़िया/संगमरमर | कैल्सियम कार्बोनेट | CaCO₃ |
| धावन सोडा | सोडियम कार्बोनेट | Na₂CO₃ |
| कार्बन डाइऑक्साइड | कार्बन डाइऑक्साइड | CO₂ |
कार्बन के अपररूप
क्रिस्टलीय अपररूप: कार्बन परमाणु निश्चित क्रम में व्यवस्थित। उदाहरण: हीरा, ग्रेफाइट, फुलरीन।
- हीरा: कठोरतम प्राकृतिक पदार्थ, पारदर्शी। उपयोग: काँच काटना, धातुओं में छेद करना। भारत में: पन्ना, सतना (म.प्र.), बाँदा (उ.प्र.), गोलकुण्डा (कर्नाटक)।
- ग्रेफाइट: स्लेटी, मुलायम, चिकना, विद्युत सुचालक। गलनांक: 3700°C। उपयोग: पेंसिल लीड, इलेक्ट्रोड। भारत में: बिहार, जम्मू-कश्मीर, उड़ीसा, प. बंगाल, राजस्थान, आंध्र प्रदेश, कर्नाटक।
- फुलरीन: 1985 में संश्लेषित, C60 का फुटबॉल जैसा आकार। विद्युत कुचालक।
अक्रिस्टलीय अपररूप: कार्बन परमाणु बिना निश्चित क्रम के। उदाहरण: कोयला, काष्ठ चारकोल, जंतु चारकोल, शुगर चारकोल।
- काष्ठ चारकोल: लकड़ी के भंजक आसवन से बनता है। काला, जल से हल्का। उपयोग: ईंधन, जल शोधन।
- जंतु चारकोल: हड्डियों के भंजक आसवन से, 12% कार्बन। उपयोग: चीनी उद्योग, फॉस्फोरस यौगिक।
- शुगर चारकोल: चीनी पर सांद्र गंधक अम्ल की क्रिया से।
हाइड्रोकार्बन
हाइड्रोकार्बन: कार्बन और हाइड्रोजन से बने यौगिक। उदाहरण: मेथेन (CH₄), एथेन (C₂H₆), एथिलीन (C₂H₄), एसिटिलीन (C₂H₂)।
- संतृप्त हाइड्रोकार्बन: कार्बन-कार्बन एकल बंध। उदाहरण: मेथेन, एथेन।
- असंतृप्त हाइड्रोकार्बन: कम से कम एक द्विबंध या त्रिबंध। उदाहरण: एथिलीन, एसिटिलीन।
- मेथेन: सरलतम हाइड्रोकार्बन, मार्श गैस। दलदलों, तेल कूपों में पाया जाता है। वायु के साथ विस्फोटक।
कोयला और पेट्रोलियम
कोयला: जीवाश्म ईंधन, लाखों वर्ष पहले दबे पेड़-पौधों से बना। भारत में: बिहार, उड़ीसा, म.प्र., प. बंगाल।
- प्रकार: लिगनाइट (38% कार्बन), बिट्यूमिनस (65% कार्बन), एन्थ्रासाइट (96% कार्बन)।
- उत्पाद:
- कोक: धुआँ रहित ईंधन, धातु निष्कर्षण में अपचायक।
- कोलतार: काला, बदबूदार द्रव। यौगिक: बेंजीन, टॉल्यूईन, नैप्थलीन।
- कोल गैस: हाइड्रोजन, मेथेन, CO, आदि का मिश्रण।
पेट्रोलियम: द्रव सोना, चट्टानों में पाया जाता है। शोधन: प्रभाजी आसवन।
- उत्पाद: पेट्रोल, डीजल, मिट्टी का तेल, नेप्था (यूरिया निर्माण), पैराफीन (वैसलीन, मोमबत्ती), बिटुमेन (पेंट, सड़क निर्माण)।
- प्रथम तेल कुआँ: विश्व- 1859, पेंसिलवेनिया; भारत- 1867, माकुम (असम)।
- क्षेत्रीय रिफाइनरी: भारत में- जामनगर (रिलायंस), मथुरा, कोच्चि, आदि।
प्राकृतिक गैस, एल.पी.जी., सी.एन.जी.
प्राकृतिक गैस: मेथेन-प्रधान, तेल कूपों और दलदलों से प्राप्त।
एल.पी.जी. (Liquefied Petroleum Gas): रसोई गैस, 95% प्रोपेन-ब्यूटेन। गंध: एथिल मर्कैप्टन (सड़ा अंडा जैसा)।
सी.एन.जी. (Compressed Natural Gas): मेथेन-आधारित, वाहनों में उपयोग।
ईंधन और दहन
ईंधन: दहन से ऊष्मा उत्पन्न करने वाले पदार्थ।
- प्रकार:
- ठोस: कोयला, चारकोल, गोबर के कंडे।
- द्रव: पेट्रोल, डीजल, मिट्टी का तेल।
- गैसीय: प्राकृतिक गैस, एल.पी.जी., कोल गैस।
- स्रोत: जैव द्रव्यमान (लकड़ी, गोबर), पेट्रोलियम, कोयला।
दहन: ऑक्सीजन की उपस्थिति में जलने की क्रिया, ऊष्मा और प्रकाश उत्पन्न करता है।
- आवश्यक शर्तें: दाह्य पदार्थ, ऑक्सीजन, ज्वलन ताप।
- ज्वलन ताप: वह ताप जिस पर पदार्थ जलने लगता है।
- उत्पाद: कार्बन यौगिकों के दहन से CO₂, जो चूने के पानी को दूधिया करती है।
दहन के पर्यावरणीय प्रभाव
ग्रीनहाउस प्रभाव: CO₂ सूर्य की ऊष्मा को रोकती है, जिससे पृथ्वी का तापमान बढ़ता है।
परिणाम: ध्रुवीय बर्फ पिघलना, समुद्र तल बढ़ना, तटीय क्षेत्रों में बाढ़।
वैकल्पिक ऊर्जा: सौर, पवन, नाभिकीय ऊर्जा जीवाश्म ईंधन का विकल्प हैं।