கார்பனின் வினைத்திறன் அறிமுகம்
கார்பன், ஒரு அடிப்படை தனிமம், அலோகம் என வகைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது, இது அதன் எலக்ட்ரான் அமைப்பு காரணமாக தனித்துவமான வேதியியல் பண்புகளை வெளிப்படுத்துகிறது. அணு எண் 6 உடன், இது நான்கு இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது, இது நான்கு சகப்பிணைப்புகளை உருவாக்கும் வலுவான போக்கிற்கு வழிவகுக்கிறது. இந்த நான்கு இணைதிறன், நீண்ட சங்கிலிகள் மற்றும் வளையங்களை (கற்றினிப்பு) உருவாக்க தன்னுடன் பிணைக்கும் திறனுடன் இணைந்து, கார்பனை கரிம வேதியியல் மற்றும் உயிரினங்களின் முதுகெலும்பாக ஆக்குகிறது. நம்பமுடியாத பல்துறைத்தன்மை கொண்டதாக இருந்தாலும், தனிமக் கார்பன் பொதுவாக நிலையான நிலைமைகளின் கீழ் மிதமான வினைத்திறனைக் காட்டுகிறது.
பொதுவான பண்புகள்
கார்பன் நிலையான சகப்பிணைப்புகளை உருவாக்க விரும்புகிறது, பெரும்பாலும் மற்ற கார்பன் அணுக்கள், ஹைட்ரஜன், ஆக்ஸிஜன், நைட்ரஜன் மற்றும் சல்பர் ஆகியவற்றுடன். அதன் வினைத்திறன் அதன் புறவேற்றுமை வடிவத்தாலும் (எ.கா., வைரம், கிராஃபைட், கரி) மற்றும் நிலைமைகளாலும் (வெப்பநிலை, அழுத்தம், வினையூக்கிகளின் இருப்பு) பாதிக்கப்படுகிறது.
நீருடன் வினை
தனிமக் கார்பன் பொதுவாக சுற்றுப்புற வெப்பநிலையில் நீருடன் மிகக் குறைந்த வினைத்திறனைக் காட்டுகிறது. கிராஃபைட் மற்றும் வைரம் போன்ற வடிவங்கள் நீருடன் வினைபுரிவதில்லை. இருப்பினும், குறிப்பிட்ட மற்றும் தீவிரமான நிலைமைகளின் கீழ், கார்பன் வினைபுரியலாம். உதாரணமாக, மிக அதிக வெப்பநிலையில் (பொதுவாக 1000°C க்கு மேல்), கோக் அல்லது கரி வடிவில் உள்ள கார்பன் நீராவிடன் வினைபுரிந்து கார்பன் மோனாக்சைடு மற்றும் ஹைட்ரஜன் கலவையை உருவாக்குகிறது, இது நீர் வாயு என்று அழைக்கப்படுகிறது. இந்த தொழில்துறை செயல்முறை பின்வரும் சமன்பாட்டால் குறிப்பிடப்படுகிறது:
C(s) + H₂O(g) → CO(g) + H₂(g)
நீர் வாயு ஒரு மதிப்புமிக்க தொழில்துறை எரிபொருளாகவும், மற்ற இரசாயனங்களை தொகுக்கும் ஒரு மூலப்பொருளாகவும் செயல்படுகிறது.
காற்றுடன் (ஆக்ஸிஜன்) வினை
கார்பன் ஆக்ஸிஜனுடன் எளிதில் வினைபுரிகிறது, குறிப்பாக சூடுபடுத்தப்படும்போது. இந்த வினை பொதுவாக எரிதல் என்று அழைக்கப்படுகிறது. போதுமான ஆக்ஸிஜன் இருக்கும்போது, கார்பன் முழுமையான எரிதலுக்கு உட்பட்டு கார்பன் டை ஆக்சைடை உருவாக்குகிறது:
C(s) + O₂(g) → CO₂(g)
இது ஒரு அதிக வெப்ப உமிழ்வு வினையாகும், அதாவது இது கணிசமான அளவு வெப்பத்தை வெளியிடுகிறது, இதனால் ஜார்கண்ட் மற்றும் ஒடிசா போன்ற மாநிலங்களில் பரவலாக வெட்டி எடுக்கப்படும் நிலக்கரி மற்றும் மரம் போன்ற கார்பன் அடிப்படையிலான எரிபொருட்கள் முக்கியமான ஆற்றல் மூலங்களாக அமைகின்றன.
ஆக்ஸிஜன் வழங்கல் குறைவாக இருந்தால், முழுமையற்ற எரிதல் நிகழ்கிறது, இது அதிக நச்சுத்தன்மை வாய்ந்த வாயுவான கார்பன் மோனாக்சைடை உருவாக்குகிறது:
2C(s) + O₂(g) → 2CO(g)
நச்சுத்தன்மை, கதிர்வீச்சு மற்றும் எரியக்கூடிய தன்மை
நச்சுத்தன்மை
தனிமக் கார்பன், வைரம் (மத்தியப் பிரதேசத்தின் பன்னா போன்ற இடங்களில் காணப்படுகிறது) மற்றும் கிராஃபைட் (ஒடிசா மற்றும் ஜம்மு காஷ்மீரில் வெட்டி எடுக்கப்படுகிறது) போன்ற அதன் தூய புறவேற்றுமை வடிவங்களில், பொதுவாக நச்சுத்தன்மையற்றது மற்றும் உட்கொள்ளப்படும்போது அல்லது கையாளப்படும்போது பாதிப்பில்லாதது. இருப்பினும், கரி அல்லது கார்பன் பிளாக் போன்ற நுண்ணிய துகள் வடிவ கார்பன், நீண்ட காலத்திற்கு உள்ளிழுக்கப்பட்டால் சுவாச ஆரோக்கிய அபாயங்களை ஏற்படுத்தலாம். முக்கியமாக, கார்பன் மோனாக்சைடு (CO) போன்ற பல கார்பன் சேர்மங்கள் அதிக நச்சுத்தன்மை வாய்ந்தவை.
கதிர்வீச்சு
கார்பன் தனிமம் இயல்பாகவே கதிர்வீச்சு கொண்டதல்ல. இயற்கையாகக் காணப்படும் கார்பனின் மிகவும் abundant ஐசோடோப்புகள் கார்பன்-12 ($\text{}^{12}\text{C}$) மற்றும் கார்பன்-13 ($\text{}^{13}\text{C}$), இவை இரண்டும் நிலையானவை. இருப்பினும், இயற்கையாகக் காணப்படும் ஒரு கதிர்வீச்சு ஐசோடோப்பு, கார்பன்-14 ($\text{}^{14}\text{C}$) உள்ளது, இது வளிமண்டலத்தின் மேல் அடுக்கில் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. கார்பன்-14 கதிர்வீச்சு சிதைவுக்கு உட்படுகிறது மற்றும் இந்தியா முழுவதும் கண்டெடுக்கப்பட்ட பண்டைய கலைப்பொருட்கள் உட்பட கரிமப் பொருட்களின் வயதை நிர்ணயிப்பதற்கு ரேடியோகார்பன் டேட்டிங்கில் பிரபலமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. கார்பன்-14 இன் கதிர்வீச்சு மிகக் குறைவு மற்றும் முக்கியமாக அறிவியல் அளவீடுகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அதன் இயற்கையான அற்ப அளவுகளில் குறிப்பிடத்தக்க கதிர்வீச்சு ஆபத்தை ஏற்படுத்துவதில்லை.
எரியக்கூடிய தன்மை
ஆம், கார்பன் அதன் பெரும்பாலான பொதுவான வடிவங்களில் எரியக்கூடியது. நிலக்கரி, மரம், கரி மற்றும் பெட்ரோலியப் பொருட்கள் போன்ற கார்பன் நிறைந்த பொருட்கள், பற்றவைக்கப்பட்டால் ஆக்ஸிஜன் முன்னிலையில் எளிதில் எரியும். இந்த எரியக்கூடிய தன்மை கார்பனின் ஆக்ஸிஜனுக்கான வலுவான பிணைப்பு காரணமாகும், இது எரிதலின் போது ஆற்றலை வெளியிடுகிறது. வைரம், கார்பனின் ஒரு புறவேற்றுமை வடிவம், கிராஃபைட் அல்லது படிகமற்ற கார்பனை விட எளிதில் எரியக்கூடியதல்ல, ஆனால் ஆக்ஸிஜன் முன்னிலையில் மிக அதிக வெப்பநிலையில் எரியும்.
ஒரு குறிப்பிடத்தக்க வேதியியல் வினை
கார்பன் சம்பந்தப்பட்ட மிகவும் பிரபலமான மற்றும் அடிப்படையான வேதியியல் வினைகளில் ஒன்று ஒளிச்சேர்க்கை ஆகும். தாவரங்கள், பாசிகள் மற்றும் சில பாக்டீரியாக்களால் மேற்கொள்ளப்படும் இந்த செயல்முறை, வளிமண்டலத்தில் இருந்து கார்பன் டை ஆக்சைடைப் பயன்படுத்தி குளுக்கோஸ் (ஒரு சர்க்கரை) மற்றும் ஆக்ஸிஜனை உருவாக்குகிறது, ஒளி ஆற்றலைப் பயன்படுத்துகிறது. இது தனிமக் கார்பனை ஒரு நேரடி வினைப்பொருளாகக் கொண்டிருக்கவில்லை என்றாலும், வளிமண்டல கார்பன் கரிமப் பொருளாக நிலைநிறுத்தப்படும் முதன்மை செயல்முறையாகும், இது பூமியில் உள்ள கிட்டத்தட்ட அனைத்து உணவுச் சங்கிலிகளின் அடிப்படையை உருவாக்குகிறது:
6CO₂(g) + 6H₂O(l) + Light Energy → C₆H₁₂O₆(aq) + 6O₂(g)