कार्बन समूह: Difference between revisions

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== अनुप्रयोग ==
== अनुप्रयोग ==
कार्बन का सबसे अधिक उपयोग इसके अनाकार रूप में होता है। इस रूप में, कार्बन का उपयोग स्टील बनाने के लिए, [[ प्रंगार काला ]] के रूप में, [[टायर]]ों में भरने के रूप में, [[श्वासयंत्र]]ों में एवं सक्रिय चारकोल के रूप में किया जाता है। कार्बन का उपयोग ग्रेफाइट के रूप में भी किया जाता है सरल तौर पर [[पेंसिल]] में लेड के रूप में उपयोग किया जाता है। हीरा, कार्बन का दूसरा रूप, सरल तौर पर गहनों में उपयोग किया जाता है।<ref name = "Nature's Building Blocks"/>[[कार्बन फाइबर]] का उपयोग कई अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे [[ उपग्रह ]] स्ट्रट्स, क्योंकि फाइबर अत्यधिक मजबूत होते हुए भी लोचदार होते हैं।<ref name = "Structure of Matter">{{Citation|last =  Galan|first = Mark|title = Structure of Matter|year = 1992|isbn=0-809-49663-1}}</ref>
कार्बन का सबसे अधिक उपयोग इसके अनाकार रूप में होता है। इस रूप में, कार्बन का उपयोग स्टील बनाने के लिए, [[ प्रंगार काला |कार्बन काला]] के रूप में, [[टायर]] में भरने के रूप में, [[श्वासयंत्र]] में एवं सक्रिय चारकोल के रूप में किया जाता है। कार्बन का उपयोग ग्रेफाइट के रूप में भी किया जाता है साधारणता [[पेंसिल]] में लेड के रूप में उपयोग किया जाता है। हीरा, कार्बन का दूसरा रूप, साधारणता आभूषण में उपयोग किया जाता है।<ref name = "Nature's Building Blocks"/> [[कार्बन फाइबर]] का उपयोग कई अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे [[ उपग्रह ]] स्ट्रट्स, क्योंकि फाइबर अत्यधिक शक्तिशाली होते हुए भी कोमल होते हैं।<ref name = "Structure of Matter">{{Citation|last =  Galan|first = Mark|title = Structure of Matter|year = 1992|isbn=0-809-49663-1}}</ref> [[सिलिकॉन]] डाइऑक्साइड में कई प्रकार के अनुप्रयोग हैं, जिनमें [[टूथपेस्ट]], निर्माण भराव सम्मिलित हैं, एवं सिलिका कांच का प्रमुख घटक है। 50% शुद्ध सिलिकॉन धातु [[मिश्र]] धातुओं के निर्माण के लिए समर्पित है। सिलिकॉन का 45% सिलिकॉन के निर्माण के लिए समर्पित है। 1950 के दशक से [[अर्धचालक]] में सिलिकॉन का भी साधारणता उपयोग किया जाता है।<ref name = "The Disappearing Spoon"/><ref name="Structure of Matter"/>
[[सिलिकॉन]] डाइऑक्साइड में कई प्रकार के अनुप्रयोग हैं, जिनमें [[टूथपेस्ट]], निर्माण भराव सम्मिलित हैं, एवं सिलिका कांच का एक प्रमुख घटक है। 50% शुद्ध सिलिकॉन धातु [[मिश्र]] धातुओं के निर्माण के लिए समर्पित है। सिलिकॉन का 45% सिलिकॉन के निर्माण के लिए समर्पित है। 1950 के दशक से [[अर्धचालक]]ों में सिलिकॉन का भी सरल तौर पर उपयोग किया जाता है।<ref name = "The Disappearing Spoon"/><ref name="Structure of Matter"/>


1950 के दशक तक अर्धचालकों में जर्मेनियम का उपयोग किया जाता था, जब इसे सिलिकॉन से बदल दिया गया था।<ref name = "The Disappearing Spoon"/>विकिरण डिटेक्टरों में जर्मेनियम होता है। [[जर्मेनियम डाइऑक्साइड]] का उपयोग [[फाइबर ऑप्टिक्स]] एवं वाइड-एंगल कैमरा लेंस में किया जाता है। चांदी के साथ मिश्रित जर्मेनियम की एक छोटी मात्रा चांदी को धूमिल-रोधी बना सकती है। परिणामी मिश्र धातु को अर्जेंटियम के रूप में जाना जाता है।<ref name = "Nature's Building Blocks"/>
1950 के दशक तक अर्धचालकों में जर्मेनियम का उपयोग किया जाता था, जब इसे सिलिकॉन से परिवर्तित किया गया था।<ref name = "The Disappearing Spoon"/> विकिरण डिटेक्टरों में जर्मेनियम होता है। [[जर्मेनियम डाइऑक्साइड]] का उपयोग [[फाइबर ऑप्टिक्स]] एवं वाइड-एंगल कैमरा लेंस में किया जाता है। चांदी के साथ मिश्रित जर्मेनियम की अल्प मात्रा चांदी को धूमवर्णी बना सकती है। परिणामी मिश्र धातु को अर्जेंटियम के रूप में जाना जाता है।<ref name = "Nature's Building Blocks"/>


[[ मिलाप ]] टिन का सबसे महत्वपूर्ण उपयोग है; उत्पादित सभी टिन का 50% इस एप्लिकेशन में जाता है। उत्पादित सभी टिन का 20% [[ टिन की प्लेट ]] में उपयोग किया जाता है। 20% टिन का उपयोग रासायनिक उद्योग द्वारा भी किया जाता है। टिन भी कई मिश्र धातुओं का एक घटक है, जिसमें पेवर भी सम्मिलित है। टिन (IV) ऑक्साइड का उपयोग सरल तौर पर हजारों वर्षों से सिरेमिक में किया जाता रहा है। [[कोबाल्ट स्टैनेट]] एक टिन कंपाउंड है जिसका उपयोग [[ आसमानी नीला ]] [[ रंग ]] के रूप में किया जाता है।<ref name = "Nature's Building Blocks"/>
[[ मिलाप ]] टिन का सबसे महत्वपूर्ण उपयोग है; उत्पादित सभी टिन का 50% इस अनुप्रयोग में जाता है। उत्पादित सभी टिन का 20%[[ टिन की प्लेट ]]में उपयोग किया जाता है। 20% टिन का उपयोग रासायनिक उद्योग द्वारा भी किया जाता है। टिन भी कई मिश्र धातुओं का घटक है, जिसमें पेवर भी सम्मिलित है। टिन (IV) ऑक्साइड का उपयोग साधारणता हजारों वर्षों से सिरेमिक में किया जाता रहा है। [[कोबाल्ट स्टैनेट]] टिन परिसर है जिसका उपयोग [[ आसमानी नीला |आसमानी नीले]][[ रंग ]] के रूप में किया जाता है।<ref name = "Nature's Building Blocks"/>


कुल उत्पादित लेड का 80% लेड-एसिड बैटरी | लेड-एसिड बैटरी में जाता है। सीसे के अन्य अनुप्रयोगों में वजन, रंजक एवं रेडियोधर्मी पदार्थों से परिरक्षण सम्मिलित हैं। गैसोलीन में ऐतिहासिक रूप से लेड का उपयोग टेट्राइथाइलैड के रूप में किया जाता था, किन्तु  विषाक्तता की चिंताओं के कारण इस एप्लिकेशन को बंद कर दिया गया है।<ref>{{Citation|last = Blum|first = Deborah|title = The Poisoner's Handbook|year = 2010}}<!-- ISBN=1-101-4288-x ?--></ref>
कुल उत्पादित लेड का 80% लेड-एसिड बैटरी में जाता है। सीसे के अन्य अनुप्रयोगों में भार, रंजक एवं रेडियोधर्मी पदार्थों से परिरक्षण सम्मिलित हैं। गैसोलीन में ऐतिहासिक रूप से लेड का उपयोग टेट्राइथाइलैड के रूप में किया जाता था, किन्तु  विषाक्तता की चिंताओं के कारण इस एप्लिकेशन को समाप्त कर दिया गया है।<ref>{{Citation|last = Blum|first = Deborah|title = The Poisoner's Handbook|year = 2010}}<!-- ISBN=1-101-4288-x ?--></ref>




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Carbon group (group 14)
Hydrogen Helium
Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon
Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon
Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon
Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon
Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
boron group ←    → pnictogens
IUPAC group number 14
Name by element carbon group
Trivial name tetrels
CAS group number
(US, pattern A-B-A)
 IVA
old IUPAC number
(Europe, pattern A-B)
 IVB
↓ Period
2 Carbon (C)
6 Other nonmetal
3 Silicon (Si)
14 Metalloid
4
Image: Polycrystallline germanium
Germanium (Ge)
32 Metalloid
5
Image: Alpha- and beta-tin, two allotropes of tin
Tin (Sn)
50 Other metal
6
Image: Lead crystals
Lead (Pb)
82 Other metal
7 Flerovium (Fl)
114 Other metal

Legend

primordial element
synthetic element
Atomic number color:
black=solid

कार्बन समूह (आवर्त सारणी) है जिसमें कार्बन (C), सिलिकॉन (Si), जर्मेनियम (Ge), विश्वास करना (Sn), लेड (Pb) एवं फ्लोरोवियम (Fl) सम्मिलित हैं। यह पी-ब्लॉक के अंतर्गत आता है।

आधुनिक शुद्ध एवं व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ नोटेशन में, इसे समूह 14 कहा जाता है। सेमीकंडक्टर अर्धचालकों के भौतिकी के क्षेत्र में, इसे अभी भी सार्वभौमिक रूप से समूह IV कहा जाता है। समूह को टेट्रेल्स के रूप में भी जाना जाता था (ग्रीक शब्द टेट्रा से, जिसका अर्थ चार होता है), समूह के नामों में रोमन अंक IV से उत्पन्न होता है, या (संयोग से नहीं) इस तथ्य से कि इन तत्वों में चार वैलेंस रासायनिक संयोजन इलेक्ट्रॉन, (नीचे देखें) उन्हें क्रिस्टलोजेन या एडामेंटोजेन्स के रूप में भी जाना जाता है।[1] [2]


विशेषताएं

रासायनिक

अन्य समूहों के जैसे, इस परिवार के सदस्य इलेक्ट्रॉन विन्यास में सारणी दिखाते हैं, विशेष रूप से बाहरी गोले में, जिसके परिणाम स्वरूप रासायनिक व्यवहार में आकर्षण होता है:

Z तत्व इलेक्ट्रॉनों की संख्या
6 कार्बन 2, 4
14 सिलिकॉन 2, 8, 4
32 जर्मेनियम 2, 8, 18, 4
50 टिन 2, 8, 18, 18, 4
82 नेतृत्व करना 2, 8, 18, 32, 18, 4
114 फ्लेरोवियम 2, 8, 18, 32, 32, 18, 4 (अनुमानित)

इस समूह के प्रत्येक रासायनिक तत्व के बाहरी [[इलेक्ट्रॉन कवच]] में 4 इलेक्ट्रॉन होते हैं। पृथक, तटस्थ समूह 14 परमाणु के मूल अवस्था में s2 p2 विन्यास है। इन तत्वों, विशेष रूप से कार्बन एवं सिलिकॉन, में सहसंयोजक बंधन के लिए शक्तिशाली प्रवृत्ति होती है, जो सामान्यतः बाहरी इलेक्ट्रॉन ऑक्टेट नियम लाती है। इन तत्वों में बंध अधिकांशतः कक्षीय संकरण की ओर ले जाते हैं जहां ऑर्बिटल्स की विशिष्ट एस एवं पी वर्ण मिटा दिए जाते हैं। एकल बंधों के लिए, विशिष्ट व्यवस्था में sp3 इलेक्ट्रॉनों के चार जोड़े होते हैं, चूँकि अन्य स्थितियो में भी उपस्थित हैं, जैसे कि तीन sp2 ग्राफीन एवं ग्रेफाइट में जोड़े होते है। दोहरे बंधन कार्बन ( एल्केन , CO2...) की विशेषता हैं सामान्य रूप से π-प्रणाली के लिए समान होते हैं। परमाणु के आकार में वृद्धि के साथ इलेक्ट्रॉनों के लुप्त होने की प्रवृत्ति बढ़ जाती है, जैसा कि परमाणु संख्या में वृद्धि के साथ होता है। कार्बन एकल करबैड के रूप में नकारात्मक आयन बनाता है (C4−) आयन सिलिकॉन एवं जर्मेनियम, दोनों उपधातु, प्रत्येक +4 आयन बना सकते हैं। टिन एवं लेड दोनों धातु हैं, जबकि फ्लोरोवियम सिंथेटिक, रेडियोधर्मी (इसका अर्द्ध जीवन अत्यधिक अल्प है, केवल 1.9 सेकंड) तत्व है जिसमें कुछ महान गैस जैसे गुण हो सकते हैं, चूँकि यह अभी भी संक्रमण के पश्चात् की धातु है। टिन एवं लेड दोनों +2 आयन बनाने में सक्षम हैं। यद्यपि टिन रासायनिक रूप से धातु है, इसका α आवंटन धातु की तुलना में जर्मेनियम के जैसेह अधिक दिखता है एवं यह हीन विद्युत चालक है।

कार्बन सभी हैलोजन के साथ टेट्राहैलाइड बनाता है। कार्बन मोनोआक्साइड, कार्बन सबऑक्साइड एवंकार्बन डाईऑक्साइड जैसे कार्बन ऑक्साइड भी बनाता है। कार्बन डाइसल्फ़ाइड्स एवं डिसेलेनाइड्स बनाता है।[3] सिलिकॉन कई हाइड्राइड बनाता है; उनमें से दो SiH4एवं Si2H6 हैं। सिलिकॉन फ्लोरीन, क्लोरीन, ब्रोमीन एवं आयोडीन के साथ टेट्राहैलाइड बनाता है। सिलिकॉन डाइऑक्साइड एवं सिलिकॉन डाइसल्फ़ाइड भी बनाता है।[4] सिलिकॉन नाइट्राइड का सूत्र Si 3N4.हैI[5]

जर्मेनियम पाँच हाइड्राइड बनाता है। प्रथम दो जर्मेनियम हाइड्राइड जर्मेन|GeH4 एवं Ge2H6 हैं। जर्मेनियम, एस्टैटिन को त्यागकर सभी हैलोजन के साथ टेट्राहैलाइड बनाता है एवं ब्रोमीन एवं एस्टैटिन को त्यागकर सभी हैलोजन के साथ डाइहैलाइड बनाता है। जर्मेनियम पोलोनियम को त्यागकर सभी प्राकृतिक एकल चाकोजेन से बंधता है, एवं डाइऑक्साइड, डाइसल्फ़ाइड एवं डिसेलेनाइड बनाता है। जर्मेनियम नाइट्राइड का सूत्र Ge3N4. होता हैI[6] टिन दो हाइड्राइड SnH4एवं Sn2H6 बनाता हैI टिन एस्टैटिन को त्यागकर सभी हैलोजन के साथ डाइहैलाइड्स एवं टेट्राहैलाइड्स बनाता है। टिन पोलोनियम को त्यागकर प्रत्येक प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले चाकोजेन में से साथ में चाकोजेनाइड्स बनाता है, एवं पोलोनियम एवं टेल्यूरियम को त्यागकर प्रत्येक प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले चाकोजेन में से दो के साथ चाकोजेनाइड्स बनाता है।[7] सीसा हाइड्राइड बनाता है, जिसका सूत्र PbH4 हैI सीसा फ्लोरीन एवं क्लोरीन के साथ डाइहैलाइड्स एवं टेट्राहैलाइड्स बनाता है, एवं डाइब्रोमाइड एवं डायोडाइड बनाता है, चूँकि टेट्राब्रोमाइड एवं लेड के टेट्राआयोडाइड अस्थिर होते हैं। सीसा चार ऑक्साइड, सल्फाइड, सेलेनाइड एवं टेल्यूराइड बनाता है।[8] फ्लोरोवियम के कोई ज्ञात यौगिक नहीं हैं।[9]


भौतिक

कार्बन समूह के क्वथनांक भारयुक्त तत्वों के साथ अल्प हो जाते हैं। कार्बन, सबसे हल्का कार्बन समूह तत्व, उच्च बनाने की क्रिया (चरण संक्रमण) 3825 डिग्री सेल्सियस पर सिलिकॉन का क्वथनांक 3265 °C, जर्मेनियम का 2833 °C, टिन का 2602 °C एवं लेड का 1749 °C है। फ्लेरोवियम -60 डिग्री सेल्सियस में उबलने की संभावना है।[10][11] कार्बन समूह के तत्वों के गलनांक की प्रवृत्ति साधारणतः उनके क्वथनांकों के समान ही होती है। सिलिकॉन 1414 डिग्री सेल्सियस पर पिघलता है, जर्मेनियम 939 डिग्री सेल्सियस पर पिघलता है, टिन 232 डिग्री सेल्सियस पर पिघलता है, एवं सीसा 328 डिग्री सेल्सियस पर पिघलता है।[12] कार्बन की क्रिस्टल संरचना हेक्सागोनल क्रिस्टल प्रणाली है; उच्च दबाव एवं तापमान पर यह हीरा बनाता है (नीचे देखें)। सिलिकॉन एवं जर्मेनियम में हीरा घन क्रिस्टल संरचनाएं होती हैं, जैसा कि अल्प तापमान (13.2 डिग्री सेल्सियस से नीचे) पर टिन में होता है। कक्ष के तापमान पर टिन मेंचतुर्भुज क्रिस्टल प्रणाली क्रिस्टल संरचना होती है। लीड में मुख-केंद्रित क्यूबिक क्रिस्टल संरचना होती है।[12]

परमाणु संख्या बढ़ने के साथ कार्बन समूह के तत्वों का घनत्व बढ़ता जाता है। कार्बन का घनत्व 2.26 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर, सिलिकॉन का घनत्व 2.33 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर, जर्मेनियम का घनत्व 5.32 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर है। टिन का घनत्व 7.26 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर एवं सीसा का घनत्व 11.3 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर होता है।[12]

कार्बन समूह के तत्वों की परमाणु त्रिज्या बढ़ती परमाणु संख्या के साथ बढ़ती है। कार्बन का परमाणु त्रिज्या 77 पीकोमीटर है, सिलिकॉन का 118 पिकोमीटर है, जर्मेनियम का 123 पिकोमीटर है, टिन का 141 पिकोमीटर है, एवंलेड का 175 पिकोमीटर है।[12]


एलोट्रोप्स

Main article: कार्बन के आवंटन

कार्