कार्बन का वर्गीकरण
कार्बन को एक अधातु तत्व के रूप में वर्गीकृत किया गया है। आवर्त सारणी के समूह 14 में इसकी स्थिति इंगित करती है कि यह आमतौर पर सहसंयोजक बंध बनाता है और अधातुओं के विशिष्ट गुण प्रदर्शित करता है, जैसे कि इसके अधिकांश सामान्य रूपों में खराब विद्युत और तापीय चालकता।
कार्बन के भौतिक गुण
कार्बन के भौतिक गुण उसके अपररूपीय रूप के आधार पर काफी भिन्न होते हैं। अपररूप एक ही तत्व के एक ही भौतिक अवस्था में विभिन्न संरचनात्मक रूप होते हैं। हीरा, ग्रेफाइट, फुलरीन और अनाकार कार्बन जैसे विभिन्न अपररूप बनाने की अपनी क्षमता के कारण कार्बन गुणों की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदर्शित करता है।
अपररूपीय रूप और संबंधित गुण
- हीरा: यह ज्ञात सबसे कठोर प्राकृतिक सामग्रियों में से एक है। यह कार्बन परमाणुओं के एक कठोर, त्रि-आयामी नेटवर्क वाला एक क्रिस्टलीय ठोस है, जहाँ प्रत्येक कार्बन परमाणु चार अन्य कार्बन परमाणुओं से सहसंयोजक रूप से बंधा होता है। यह एक उत्कृष्ट विद्युत कुचालक है। भारत में, सूरत जैसे स्थान हीरे की कटाई और पॉलिशिंग के लिए विश्व स्तर पर मान्यता प्राप्त हैं, हालांकि हीरे अक्सर दुनिया के अन्य हिस्सों से प्राप्त किए जाते हैं।
- ग्रेफाइट: यह एक नरम, फिसलनदार, भूरा-काला ठोस है जिसकी एक स्तरीय संरचना होती है। प्रत्येक परत कार्बन परमाणुओं के षट्कोणीय वलयों से बनी होती है। परतें कमजोर वान डेर वाल्स बलों द्वारा एक साथ जुड़ी होती हैं, जिससे वे एक-दूसरे पर फिसल सकती हैं, जो ग्रेफाइट को एक अच्छा स्नेहक बनाती हैं। यह अपनी परतों के भीतर विकेन्द्रीकृत इलेक्ट्रॉनों के कारण बिजली का एक अच्छा चालक है। ग्रेफाइट आमतौर पर पेंसिल की लीड में पाया जाता है, यह एक ऐसा उत्पाद है जिसे पूरे भारत में बड़े पैमाने पर निर्मित और उपयोग किया जाता है।
- अनाकार कार्बन: इस श्रेणी में कोयला, चारकोल और कालिख जैसे रूप शामिल हैं। इन रूपों में एक सुपरिभाषित क्रिस्टलीय संरचना का अभाव होता है। कोयला, जो एक प्राथमिक ऊर्जा स्रोत है, झारखंड, छत्तीसगढ़ और ओडिशा जैसे भारतीय राज्यों में बड़े पैमाने पर खनन किया जाता है। चारकोल का उपयोग भारत में निस्पंदन (फिल्ट्रेशन) और खाना पकाने के लिए ईंधन के रूप में व्यापक रूप से किया जाता है।
रंग
कार्बन का रंग उसके अपररूपीय रूप के आधार पर भिन्न होता है:
- हीरा: आमतौर पर रंगहीन और पारदर्शी होता है, हालांकि अशुद्धियाँ विभिन्न रंग जैसे पीला, नीला, गुलाबी, या यहाँ तक कि काला भी दे सकती हैं।
- ग्रेफाइट: भूरा-काला से अपारदर्शी काला।
- अनाकार कार्बन (जैसे, चारकोल, कालिख, कोयला): आमतौर पर काला।
बनावट
कार्बन की बनावट भी उसके अपररूपीय रूप के साथ काफी भिन्न होती है:
- हीरा: अत्यंत कठोर और दृढ़, एक शानदार चमक के साथ।
- ग्रेफाइट: नरम, फिसलनदार, और इसकी स्तरीय संरचना के कारण छूने में चिकना लगता है।
- अनाकार कार्बन (जैसे, चारकोल, कोयला): आमतौर पर भंगुर, चूर्णित, या दानेदार।
पदार्थ की अवस्था
कमरे के तापमान (लगभग 25 °C) और मानक वायुमंडलीय दबाव पर, कार्बन एक ठोस के रूप में मौजूद होता है।
गलनांक और क्वथनांक
मानक वायुमंडलीय दबाव पर कार्बन का कोई विशिष्ट गलनांक नहीं होता है; इसके बजाय, यह लगभग 3642 °C पर सीधे ठोस से गैस में ऊर्ध्वपातित (sublimes) होता है। अत्यंत उच्च दबावों में, जैसे कि पृथ्वी के भीतर गहराई में पाए जाने वाले, इसका गलनांक 3550 °C से अधिक हो सकता है, विशेष रूप से हीरा अपररूप के लिए। इसी तरह, इस ऊर्ध्वपातन घटना के कारण वायुमंडलीय परिस्थितियों में कोई विशिष्ट क्वथनांक नहीं देखा जाता है, जिसमें ऊर्ध्वपातन बिंदु प्रभावी रूप से इसके क्वथनांक के रूप में कार्य करता है।