कार्बन

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कार्बन (कोयला) एक रासायनिक तत्व है; इसका प्रतीक C और परमाणु क्रमांक 6 है। यह एक अधातु और चतुःसंयोज्य है—यानी इसके परमाणु अपने संयोजकता कोश में 4 इलेक्ट्रॉन होने के कारण अधिकतम चार सहसंयोजक बंध बनाने में सक्षम होते हैं। यह आवर्त सारणी के समूह 14 से संबंधित है।[1] कार्बन पृथ्वी की भूपर्पटी का लगभग 0.025 प्रतिशत हिस्सा बनाता है।[2] इसके तीन समस्थानिक प्राकृतिक रूप से पाए जाते हैं, जिनमें 12C और 13C स्थिर हैं, जबकि 14C एक रेडियोनुकलाइड है, जो 5,700 वर्ष के अर्ध-आयु काल के साथ क्षय होता है।ref कार्बन प्राचीन काल से ज्ञात कुछ गिने-चुने तत्वों में से एक है।[3]

कार्बन पृथ्वी की भूपर्पटी में 15वां सबसे प्रचुर तत्व है, और द्रव्यमान के आधार पर हाइड्रोजन, हीलियम तथा ऑक्सीजन के बाद ब्रह्मांड में चौथा सबसे प्रचुर तत्व है।[4] कार्बन की प्रचुरता, कार्बनिक यौगिकों की इसकी अनूठी विविधता, और पृथ्वी पर सामान्य रूप से पाए जाने वाले तापमानों पर बहुलक बनाने की इसकी असामान्य क्षमता इसे सभी ज्ञात जीवन के सामान्य तत्व के रूप में कार्य करने में सक्षम बनाती है। यह ऑक्सीजन के बाद द्रव्यमान के आधार पर मानव शरीर में दूसरा सबसे प्रचुर तत्व (लगभग 18.5%) है।[5]

कार्बन के परमाणु आपस में विभिन्न तरीकों से बंध बना सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कार्बन के विभिन्न अपररूप (allotropes) बनते हैं।[6] जाने-माने अपररूपों में ग्रेफाइट, हीरा, अक्रिस्टलीय कार्बन (amorphous carbon), और फुलरीन शामिल हैं। कार्बन के भौतिक गुण अपररूप के अनुसार काफी भिन्न होते हैं। उदाहरण के लिए, ग्रेफाइट अपारदर्शी और काला होता है, जबकि हीरा अत्यधिक पारदर्शी होता है। ग्रेफाइट इतना नरम होता है कि कागज पर निशान (streak) छोड़ सकता है (इसलिए इसका नाम ग्रीक क्रिया "γράφειν" से पड़ा है जिसका अर्थ "लिखना" है), जबकि हीरा ज्ञात सबसे कठोर प्राकृतिक पदार्थ है। ग्रेफाइट एक अच्छा विद्युत चालक है जबकि हीरे की विद्युत चालकता कम होती है। सामान्य परिस्थितियों में, हीरे, कार्बन नैनोट्यूब, और ग्राफीन की उष्मीय चालकता सभी ज्ञात पदार्थों में सबसे अधिक होती है। कार्बन के सभी अपररूप सामान्य परिस्थितियों में ठोस होते हैं, जिसमें मानक तापमान और दबाव पर ग्रेफाइट सबसे अधिक ऊष्मागतिक रूप से स्थिर रूप है। वे रासायनिक रूप से प्रतिरोधी होते हैं और ऑक्सीजन के साथ भी प्रतिक्रिया करने के लिए उच्च तापमान की आवश्यकता होती है।

अकार्बनिक यौगिकों में कार्बन की सबसे सामान्य ऑक्सीकरण अवस्था +4 है, जबकि +2 अवस्था कार्बन मोनोऑक्साइड और संक्रमण धातु कार्बोनील परिसरों (complexes) में पाई जाती है। अकार्बनिक कार्बन के सबसे बड़े स्रोत चूना पत्थर (limestone), डोलोमाइट और कार्बन डाइऑक्साइड हैं, लेकिन कोयला, पीट, तेल (petroleum), और मीथेन हाइड्रेट (methane clathrates) के कार्बनिक निक्षेपों में भी महत्वपूर्ण मात्रा पाई जाती है। कार्बन बड़ी संख्या में यौगिक बनाता है, जिनमें से लगभग बीस करोड़ का वर्णन और अनुक्रमण किया जा चुका है; और फिर भी यह संख्या मानक परिस्थितियों में सैद्धांतिक रूप से संभव यौगिकों की संख्या का केवल एक अंश है।

विशेषताएँ (Characteristics)

[7]

अपनी ठोस अवस्था में कार्बन कई अपररूपों के रूप में मौजूद है, जिसमें ग्रेफाइट (एक नरम, काला और चिकना पदार्थ) और हीरा (सबसे कठोर प्राकृतिक पदार्थ) शामिल हैं। भौतिक गुणों में यह भिन्नता परमाणुओं की व्यवस्था में अंतर के कारण होती है: ग्रेफाइट में षट्कोणीय (hexagonally) व्यवस्थित कार्बन परमाणुओं की परतें होती हैं, जबकि हीरे में एक कठोर त्रि-आयामी जालक (lattice) होता है।(Greenwood, Earnshaw, 1997)

रासायनिक रूप से, कार्बन कई तत्वों के साथ, विशेष रूप से अन्य कार्बन परमाणुओं के साथ, स्थिर रासायनिक बंध बनाने की अपनी क्षमता के लिए उल्लेखनीय है, और उपयुक्त बहुसंयोगी परमाणुओं के साथ कई स्थिर सहसंयोजक बंध बनाने में सक्षम है। प्रकाशित रासायनिक साहित्य में लगभग बीस करोड़ उदाहरणों का वर्णन किए जाने के साथ, कार्बन अधिकांश सभी रासायनिक यौगिकों में एक घटक तत्व है। कार्बन में सभी तत्वों में सबसे अधिक उत्पातन (सब्लीमेशन) बिंदु भी होता है। वायुमंडलीय दबाव पर इसका कोई गलनांक नहीं होता है, क्योंकि इसका त्रिक बिंदु (ट्रिपल पॉइंट) 10.8 ± और 4600 ± पर है, इसलिए यह लगभग 3900 K पर ऊर्ध्वपातन (सबलाइम) होता है।[8][9]

इसके प्रसिद्ध ठोस अपररूपों की तुलना में, कार्बन की तरल और गैसीय अवस्थाओं का अध्ययन बहुत कम किया गया है। वाष्प चरण में, कार्बन का कुछ हिस्सा अत्यधिक प्रतिक्रियाशील द्विपरमाणुक कार्बन (जिसे डाइकार्बन के रूप में भी जाना जाता है, जिसका रासायनिक सूत्र C2 है) के रूप में होता है। जब उत्तेजित किया जाता है, तो यह गैस हरे रंग की चमक देती है।[10][11] कार्बन की तरल अवस्था एक गहरे रंग की, गतिशील और परावर्तक तरल होती है जो केवल 4000 K से ऊपर और 100 वायुमंडल से अधिक के दबाव में ही मौजूद रह सकती है।[12]

कार्बन छठा तत्व है, जिसकी ग्राउंड-स्टेट इलेक्ट्रॉन विन्यास 1s22s22p2 है, जिसमें से इसके चार बाहरी इलेक्ट्रॉन संयोजकता इलेक्ट्रॉन होते हैं। इसकी पहली चार आयनीकरण ऊर्जाएँ (आयनन ऊर्जा), 1086.5, 2352.6, 4620.5 और 6222.7 kJ/mol, भारी समूह-14 के तत्वों की तुलना में बहुत अधिक हैं। कार्बन की विद्युत ऋणात्मकता (electronegativity) 2.5 है, जो भारी समूह-14 के तत्वों (1.8–1.9) की तुलना में काफी अधिक है, लेकिन अधिकांश निकटवर्ती अधातुओं (nonmetals) के साथ-साथ दूसरी और तीसरी पंक्ति की संक्रमण धातुओं के करीब है। कार्बन की सहसंयोजक त्रिज्‍या सामान्यतः 77.2 pm (C−C), 66.7 pm (C=C) और 60.3 pm (C≡C) मानी जाती हैं, हालांकि समन्वय संख्या (coordination number) और कार्बन किससे जुड़ा है, इसके आधार पर इनमें भिन्नता हो सकती है। सामान्य तौर पर, समन्वय संख्या कम होने और बंध कोटि (bond order) अधिक होने पर सहसंयोजक त्रिज्या कम हो जाती है।(Greenwood, Earnshaw, 1997)

रासायनिक (Chemical)

मानक स्थितियों में ग्रेफाइट, हीरे की तुलना में बहुत अधिक प्रतिक्रियाशील (reactive) होता है, भले ही यह थर्मोडायनामिक रूप से अधिक स्थिर हो, क्योंकि इसकी विस्थानीयकृत (delocalised) पाई प्रणाली हमले के प्रति बहुत अधिक संवेदनशील होती है।[13] उदाहरण के लिए, मानक स्थितियों में गर्म सांद्र नाइट्रिक अम्ल द्वारा ग्रेफाइट को ऑक्सीकृत करके मेलिटिक अम्ल, C6(CO2H)6 बनाया जा सकता है, जो बड़ी संरचना को तोड़ते हुए ग्रेफाइट की षटकोणीय इकाइयों को सुरक्षित रखता है।(Greenwood, Earnshaw, 1997)

कार्बन-आधारित यौगिक पृथ्वी पर ज्ञात समस्त जीवन का आधार बनाते हैं, और कार्बन-नाइट्रोजन-ऑक्सीजन चक्र सूर्य द्वारा उत्पन्न ऊर्जा का एक छोटा सा हिस्सा और बड़े तारों (जैसे सिरियस) में अधिकांश ऊर्जा प्रदान करता है। हालांकि यह विभिन्न प्रकार के असाधारण यौगिकों का निर्माण करता है, फिर भी सामान्य परिस्थितियों में कार्बन के अधिकांश रूप तुलनात्मक रूप से निष्क्रिय होते हैं। मानक तापमान और दबाव पर, यह सबसे मजबूत ऑक्सीकारकों को छोड़कर अन्य सभी का प्रतिरोध करता है। यह स्यूरिक अम्ल, हाइड्रोक्लोरिक अम्ल, क्लोरिन या किसी भी क्षार के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। उच्च तापमान पर, कार्बन कार्बन ऑक्साइड बनाने के लिए ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है और मौलिक धातु को पीछे छोड़ने के लिए धातु ऑक्साइड से ऑक्सीजन छीन लेता है। इस ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रिया का उपयोग लोहा और इस्पात उद्योग में लोहे के प्रगलन (स्मेल्टिंग) के लिए और स्टील की कार्बन सामग्री को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है:(Greenwood, Earnshaw, 1997)

4 + 4 C(s) + 2 2 → 3 Fe(s) + 4 2(g)।

कार्बन सल्फर के साथ अभिक्रिया करके कार्बन डाइसल्फ़ाइड बनाता है, और यह कोयला गैसीकरण में प्रयुक्त कोयला-गैस अभिक्रिया में भाप के साथ अभिक्रिया करता है:(Greenwood, Earnshaw, 1997)[14][15]

C(s) + H2O(g) → CO(g) + H2(g).

कार्बन उच्च तापमान पर कुछ धातुओं के साथ मिलकर धात्विक कार्बाइड बनाता है, जैसे इस्पात में आयरन कार्बाइड सीमेंटाइट और टंगस्टन कार्बाइड, जिसका उपयोग अपघर्षक (abrasive) के रूप में और काटने वाले औजारों के लिए कठोर सिरे बनाने में व्यापक रूप से किया जाता है।(Greenwood, Earnshaw, 1997)[16]

अपरूप (Allotropes)

মূল নিবন্ধ: कार्बन के अपरूप परमाणवीय कार्बन (Atomic carbon) एक बहुत ही अल्पकालिक प्रजाति है, और इसलिए कार्बन विभिन्न बहु-परमाणवीय संरचनाओं में विविध आणविक विन्यासों के साथ स्थिर होता है जिन्हें अपरूप (allotropes) कहा जाता है। कार्बन के तीन अपेक्षाकृत प्रसिद्ध अपरूप अनाकार कार्बन (amorphous carbon), ग्रेफाइट (graphite) और हीरा (diamond) हैं। एक समय जिन्हें दुर्लभ माना जाता था, वे फुरीन (fullerenes) आजकल आमतौर पर संश्लेषित किए जाते हैं और अनुसंधान में उपयोग किए जाते हैं; इनमें बकीबॉल (buckyball),[17][18] कार्बन नैनोट्यूब (carbon nanotube),[19] कार्बन नैनोबड (carbon nanobud)[20] और नैनोफाइबर (nanofibers)[21][22] शामिल हैं। कई अन्य दुर्लभ अपरूप भी खोजे जा चुके हैं, जैसे लॉन्सडेलाइट (lonsdaleite),[23] काचाभ कार्बन (glassy carbon),[24] कार्बन नैनोफोम (carbon nanofoam)[25] और [[लिन

ear acetylenic carbon]] (carbyne).[26]

कार्बन अपररूपों की प्रणाली चरम सीमाओं की एक श्रृंखला तक फैली हुई है:

ग्रेफाइट ज्ञात सबसे नरम पदार्थों में से एक है। सिंथेटिक नैनोक्रिस्टलाइन हीरा ज्ञात सबसे कठोर पदार्थ है।[27]
ग्रेफाइट एक बहुत अच्छा स्नेहक है, जो सुपरल्यूब्रिसिटी (अति-स्नेहन) प्रदर्शित करता है।[28] हीरा सर्वश्रेष्ठ अपघर्षक (abrasive) है।
ग्रेफाइट बिजली का एक चालक है।[29] हीरा एक उत्कृष्ट विद्युत कुचालक है,[30] और किसी भी ज्ञात पदार्थ की तुलना में इसका भंजन विद्युत क्षेत्र (breakdown electric field) सबसे अधिक है।
ग्रेफाइट के कुछ रूपों का उपयोग ऊष्मीय इन्सुलेशन (यानी आग से बचाव और ऊष्मा ढाल) के लिए किया जाता है, लेकिन कुछ अन्य रूप अच्छे ऊष्मीय चालक होते हैं। प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला हीरा सबसे अच्छा ज्ञात ऊष्मीय चालक है।
ग्रेफाइट अपारदर्शी होता है। हीरा अत्यधिक पारदर्शी होता है।
ग्रेफाइट षट्कोणीय प्रणाली में क्रिस्टलीकृत होता है।[31] हीरा घनीय प्रणाली में क्रिस्टलीकृत होता है।
अकार कार्बन पूरी तरह से समदैशिक (isotropic) होता है। कार्बन नैनोट्यूब ज्ञात सबसे अधिक विषमदैशिक (anisotropic) पदार्थों में से हैं।

ग्राफीन (Graphene) कार्बन की एक द्वि-आयामी शीट है जिसके परमाणु एक षट्कोणीय जालक (hexagonal lattice) में व्यवस्थित होते हैं। 2009 तक, ग्राफ़ीन अब तक परीक्षण किया गया सबसे मजबूत पदार्थ प्रतीत होता है।[32] इसे ग्रेफाइट से अलग करने की प्रक्रिया को औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए किफायती बनने से पहले कुछ और तकनीकी विकास की आवश्यकता होगी।[33] 

अक्रिस्टलीय (amorphous) रूप, एक गैर-क्रिस्टलीय, अनियमित, ग्लासी अवस्था में कार्बन परमाणुओं का एक वर्गीकरण है, जो किसी क्रिस्टलीय वृहत् संरचना (macrostructure) में बंधा नहीं होता है। यह एक पाउडर के रूप में मौजूद होता है, और चारकोल, लैंपब्लैक (कालिख), और सक्रियित कार्बन (activated carbon) जैसे पदार्थों का मुख्य घटक है। सामान्य दबावों पर, कार्बन ग्रेफाइट का रूप लेता है, जिसमें प्रत्येक परमाणु संलयित षट्कोणीय (hexagonal) वलयों से बने एक तल में तीन अन्य परमाणुओं से त्रिकोणीय रूप से बंधा होता है, ठीक वैसे ही जैसे ऐरोमैटिक हाइड्रोकार्बन में होते हैं।[34] परिणामी नेटवर्क 2-आयामी होता है, और परिणामी सपाट शीटें कमजोर वांडरवाल्स बलों (van der Waals forces) के माध्यम से एक-दूसरे के ऊपर स्टैक (परत दर परत) होती हैं और ढीले ढंग से जुड़ी होती हैं। यह ग्रेफाइट को उसका कोमलपन और उसके विदलन (cleaving) गुण प्रदान करता है (शीटें एक-दूसरे पर आसानी से फिसलती हैं)। प्रत्येक परमाणु के बाहरी इलेक्ट्रॉनों में से एक के विस्थानीकरण (delocalization) द्वारा एक π-मेघ बनने के कारण, ग्रेफाइट बिजली का चालन करता है, लेकिन यह केवल प्रत्येक सहसंयोजक बंधित शीट के तल में ही होता है। इसके परिणामस्वरूप अधिकांश धातुओं की तुलना में कार्बन की थोक विद्युत चालकता (electrical conductivity) कम होती है। विस्थानीकरण कमरे के तापमान पर हीरे की तुलना में ग्रेफाइट की ऊष्मप्रवैगिकी (ऊर्जावान) स्थिरता को भी स्पष्ट करता है।(Greenwood, Earnshaw, 1997)

बहुत अधिक दबाव पर, कार्बन अधिक सघन अपरूप, हीरा (diamond) बनाता है, जिसका घनत्व ग्रेफाइट से लगभग दोगुना होता है। यहाँ, प्रत्येक परमाणु चार अन्य परमाणुओं से चतुष्फलकीय रूप से बंधा होता है, जो परमाणुओं के मुड़े हुए छह-सदस्यीय वलयों का एक 3-आयामी नेटवर्क बनाता है। हीरे की सिलिकन और जर्मेनियम जैसी ही घनीय संरचना होती है, और कार्बन-कार्बन रासायनिक बंधों की मजबूती के कारण, यह खरोंच के प्रतिरोध द्वारा मापा जाने वाला सबसे कठोर प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला पदार्थ है। इस लोकप्रिय धारणा के विपरीत कि *"हीरे हमेशा के लिए होते हैं"*, वे सामान्य परिस्थितियों (298 K, 105 Pa) के तहत थर्मोडायनामिक रूप से अस्थिर (ΔfG°(हीरा, 298 K) = 2.9 kJ/mol[35]) होते हैं और सैद्धांतिक रूप से इन्हें ग्रेफाइट में बदल जाना चाहिए।[36] लेकिन एक उच्च सक्रियण ऊर्जा अवरोध के कारण, सामान्य तापमान पर ग्रेफाइट में संक्रमण इतना धीमा होता है कि यह ध्यान देने योग्य नहीं होता है। हालाँकि, बहुत अधिक तापमान पर हीरा ग्रेफाइट में बदल जाएगा, और घर में आग लगने पर हीरे जल सकते हैं। कार्बन के चरण आरेख (phase diagram) के निचले बाएँ कोने की प्रयोगात्मक रूप से सूक्ष्म जाँच नहीं की गई है। यद्यपि घनत्व फलन सिद्धांत विधियों का उपयोग करने वाले एक कम्प्यूटेशनल अध्ययन ने इस निष्कर्ष पर पहुँचा कि जैसे T → 0 K और p → 0 Pa, हीरा लगभग 1.1 kJ/mol तक ग्रेफाइट की तुलना में अधिक स्थिर हो जाता है,[37] अधिक हालिया और निश्चित प्रयोगात्मक तथा कम्प्यूटेशनल अध्ययन यह दर्शाते हैं कि लागू दबाव के बिना, T < 400 K के लिए ग्रेफाइट हीरे की तुलना में अधिक स्थिर होता है, जो T = 0 K पर 2.7 kJ/mol और T = 298.15 K पर 3.2 kJ/mol है।[38] कुछ परिस्थितियों में, कार्बन लॉन्ಸ್‌डेलिट के रूप में क्रिस्टलीकरण करता है, जो एक षट्कोणीय क्रिस्टल जालक है जिसमें सभी परमाणु सहसंयोजक

lently bonded and properties similar to those of diamond.[23]

फुलरीन (Fullerenes) एक सिंथेटिक क्रिस्टलीय संरचना है जिसकी संरचना ग्रेफाइट जैसी होती है, लेकिन केवल समतल षट्कोणीय कोठियों (hexagonal cells) के स्थान पर, फुलरीन जिन कोठियों से बनते हैं उनमें कार्बन परमाणुओं के पंचकोण (pentagons), गैर-समतल षट्कोण (nonplanar hexagons), या सप्तकोण (heptagons) भी हो सकते हैं। इस प्रकार ये परतें मुड़कर गोलों, दीर्घवृत्तों (ellipses), या बेलनों (cylinders) का रूप ले लेती हैं। फुलरीन के गुणों (जिन्हें बकीबॉल्स, बकीट्यूब्स और नैनोबड्स में विभाजित किया गया है) का अभी तक पूरी तरह से विश्लेषण नहीं किया गया है और यह नैनोमटीरियल्स में अनुसंधान का एक तीव्र क्षेत्र है। फुलरीन (fullerene) और बकीबॉल (buckyball) नाम Richard Buckminster Fuller के नाम पर रखे गए हैं, जो जिओडेसिक डोम के लोकप्रियकर्ता थे, जो फुलरीन की संरचना से मिलते-जुलते हैं। बकीबॉल्स काफी बड़े अणु होते हैं जो पूरी तरह से त्रिकोणीय रूप से बंधे कार्बन से बने होते हैं, और स्फेरोइड (गोलाभ) बनाते हैं (सबसे अधिक ज्ञात और सरल सॉकरबॉल के आकार का C60 बकमिनस्टरफुलरीन है)।[17] कार्बन नैनोट्यूब (बकीट्यूब्स) संरचनात्मक रूप से बकीबॉल्स के समान होते हैं, सिवाय इसके कि प्रत्येक परमाणु एक मुड़ी हुई परत में त्रिकोणीय रूप से बंधा होता है जो एक खोखला बेलन बनाता है।[18][19] नैनोबड्स की रिपोर्ट सबसे पहले 2007 में मिली थी और ये हाइब्रिड बकीट्यूब/बकीबॉल सामग्रियां हैं (बकीबॉल्स एक नैनोट्यूब की बाहरी दीवार से सहसंयोजक रूप से जुड़ी होती हैं) जो एक ही संरचना में दोनों के गुणों को जोड़ती हैं।[20]

खोजे गए अन्य अपररूपों में, कार्बन नैनोफोम (carbon nanofoam) एक फेरोचुंबकीय अपररूप है जिसकी खोज 1997 में हुई थी। इसमें कार्बन परमाणुओं का कम घनत्व वाला क्लस्टर-असेंबली होता है जो एक ढीले त्रि-आयामी वेब में एक साथ बंधे होते हैं, जिसमें परमाणु छह- और सात-सदस्यीय वलयों (rings) में त्रिकोणीय रूप से बंधे होते हैं। यह सबसे हल्के ज्ञात ठोस पदार्थों में से एक है, जिसका घनत्व लगभग 2 kg/m3 है।[39] इसी प्रकार, ग्लासी कार्बन (glassy carbon) में बंद छिद्रशीलता (porosity) का एक उच्च अनुपात होता है,[24] लेकिन सामान्य ग्रेफाइट के विपरीत, ग्रेफाइट की परतें किसी किताब के पन्नों की तरह एक के ऊपर एक व्यवस्थित नहीं होती हैं, बल्कि इनकी व्यवस्था अधिक यादृच्छिक (random) होती है। Linear acetylenic carbon[26] की रासायनिक संरचना[26] −(C≡C)n−  होती है। इस संशोधन में कार्बन sp कक्षक संकरण (orbital hybridization) के साथ रैखिक होता है, और एकांतर एकल और त्रि आबंधों वाला एक बहुलक (polymer) है। यह कार्बाईन नैनो टेक्नोलॉजी के लिए काफी रुचि का विषय है क्योंकि इसका यंग मापांक (Young's modulus) ज्ञात सबसे कठोर सामग्री – हीरे का 40 गुना है।[40]

2015 में, नॉर्थ कैरोलिना स्टेट यूनिवर्सिटी के एक दल ने एक अन्य अपररूप के विकास की घोषणा की, जिसे उन्होंने Q-कार्बन नाम दिया है, और जिसे अनाकार कार्बन धूल पर एक उच्च-ऊर्जा कम-अवधि की लेज़र पल्स द्वारा बनाया गया है। Q-कार्बन में ferromagnetism (लोهचुम्बکत्व), fluorescence (प्रतिदीप्ति), और हीरे से भी अधिक कठोरता होने की बात बताई गई है।[41]

समस्थानिक

মূল নিবন্ধ: Isotopes of carbon कार्बन के समस्थानिक परमाणु नाभिक हैं जिनमें छह प्रोटॉन के साथ-साथ कुछ न्यूट्रॉन (2 से 16 तक भिन्न) होते हैं। कार्बन के दो स्थिर, प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले समस्थानिक हैं।[42] समस्थानिक कार्बन-12 (12C) पृथ्वी पर मौजूद कार्बन का 98.93% बनाता है, जबकि कार्बन-13 (13C) शेष 1.07% बनाता है।[42] जैविक पदार्थों में 12C की सांद्रता और अधिक बढ़ जाती है क्योंकि जैव रासायनिक अभिक्रियाएँ 13C के प्रति भेदभाव करती हैं (यानी उसे कम अपनाती हैं)।[43] 1961 में, इंटरनेशनल यूनियन ऑफ प्योर एंड एप्लाइड केमिस्ट्री (IUPAC) ने परमाणु भार के आधार के रूप में कार्बन-12 समस्थानिक को अपनाया।[44] नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद (NMR) प्रयोगों में कार्बन की पहचान 13C समस्थानिक के साथ की जाती है।[45]

Carbon-14 (14C) एक प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला रेडियोआइसोटोप है, जिसका निर्माण ऊपरी वायुमंडल (निचले समताप मंडल और ऊपरी क्षोभ मंडल) में कॉस्मिक किरणों के साथ नाइट्रोजन की अंतःक्रिया द्वारा होता है।[46] यह पृथ्वी पर 1 भाग प्रति ट्रिलियन (0.0000000001%) या उससे अधिक की बहुत कम मात्रा में पाया जाता है, जो ज्यादातर वायुमंडल और सतही निक्षेपों (विशेषकर पीट और अन्य कार्बनिक पदार्थों) तक सीमित है।[47] यह समस्थानिक 0.158 MeV बीटा क्षय (β− उत्सर्जन) द्वारा क्षयित होता है। इसकी अपेक्षाकृत कम अर्ध-आयु 5700 ± 30 वर्ष होने के कारण,name प्राचीन चट्टानों में 14C लगभग अनुपस्थित होता है। वायुमंडल और जीवित जीवों में 14C की मात्रा लगभग स्थिर रहती है, लेकिन मृत्यु के बाद उनके शरीरों में इसमें अनुमानित रूप से कमी आती जाती है। इस सिद्धांत का उपयोग रेडियोकार्बन डेटिंग में किया जाता है, जिसका आविष्कार 1949 में हुआ था, और जिसका उपयोग लगभग 40,000 वर्ष तक की आयु वाले कार्बनयुक्त पदार्थों की आयु निर्धारित करने के लिए बड़े पैमाने पर किया गया है।[48][49]

कार्बन के 15 ज्ञात समस्थानिक हैं और इनमें सबसे कम जीवनकाल वाला समस्थानिक 8C है जो प्रोटॉन उत्सर्जन के माध्यम से क्षयित होता है और इसकी अर्ध-आयु 3.5−21 s है।ref असाधारण 19C एक परमाणु हेलो प्रदर्शित करता है, जिसका अर्थ है कि इसकी त्रिज्या काफी बड़ी है जितनी कि तब होती यदि नाभिक निरंतर घनत्व वाला एक गोला होता।[50]

उपस्थिति (Occurrence)

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स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के “Carbon” लेख का अनुवाद। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon यह अनुवाद स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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