कार्बन समूह: Difference between revisions
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{{short description|Periodic table group}} | {{short description|Periodic table group}} | ||
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[[ | '''कार्बन [[समूह (आवर्त सारणी)|समूह]]''' [[समूह (आवर्त सारणी)|(आवर्त सारणी)]] है जिसमें कार्बन (C), [[सिलिकॉन]] (Si), [[जर्मेनियम]] (Ge), [[ विश्वास करना |टिन]] (Sn), लेड (Pb) एवं [[फ्लोरोवियम]] (Fl) सम्मिलित हैं। यह [[पी-ब्लॉक]] के अंतर्गत आता है। | ||
आधुनिक [[शुद्ध और व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ|शुद्ध एवं व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ]] नोटेशन में, इसे समूह 14 कहा जाता है। | आधुनिक [[शुद्ध और व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ|शुद्ध एवं व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ]] नोटेशन में, इसे समूह 14 कहा जाता है। 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 हैI इन तत्वों में चार वैलेंस [[रासायनिक संयोजन इलेक्ट्रॉन]], (नीचे देखें) उन्हें क्रिस्टलोजेन या एडामेंटोजेन्स के रूप में भी जाना जाता है।<ref name=crystal>{{cite journal |last1=Liu |first1=Ning |last2=Lu |first2=Na |first3=Yan |last3=Su |first4=Pu |last4=Wang |first5=Xie |last5=Quan |date=2019 |title=Fabrication of g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>/Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub> composite and its visible-light photocatalytic capability for ciprofloxacin degradation |journal=Separation and Purification Technology |volume=211 |pages=782–789 |doi=10.1016/j.seppur.2018.10.027 |url=https://www.researchgate.net/publication/317583451 |access-date=17 August 2019}}</ref> <ref>W. B. Jensen, [http://www.che.uc.edu/jensen/w.%20b.%20jensen/reprints/081.%20Periodic%20Table.pdf The Periodic Law and Table].</ref> | ||
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=== रासायनिक === | === रासायनिक === | ||
अन्य समूहों के जैसे, इस परिवार के सदस्य इलेक्ट्रॉन विन्यास में | अन्य समूहों के जैसे, इस परिवार के सदस्य इलेक्ट्रॉन विन्यास में सारणी दर्शाते हैं, विशेष रूप से बाहरी गोले में, जिसके परिणाम स्वरूप रासायनिक व्यवहार में आकर्षण होता है: | ||
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| 114 || [[Flerovium|फ्लेरोवियम]] || 2, 8, 18, 32, 32, 18, 4 (अनुमानित) | | 114 || [[Flerovium|फ्लेरोवियम]] || 2, 8, 18, 32, 32, 18, 4 (अनुमानित) | ||
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इस समूह के प्रत्येक [[रासायनिक तत्व]] के | इस समूह के प्रत्येक [[रासायनिक तत्व]] के बाहर मे 4 [[इलेक्ट्रॉन]] होते हैं। पृथक, तटस्थ समूह 14 परमाणु के मूल अवस्था में s2, p2 विन्यास है। इन तत्वों मे 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 [[अज़ीमुथल क्वांटम संख्या|एस एवं पी वर्ण]] विस्थापित कर 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 sp<sup>2 में [[ग्राफीन]] एवं ग्रेफाइट जोड़े होते है। दोहरे बंधन कार्बन ([[ एल्केन | एल्केन]] , {{CO2|link=yes}}...) 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 के रूप में नकारात्मक [[आयन]] बनाता है (C<sup>4−) आयन सिलिकॉन एवं जर्मेनियम, दोनों उप [[धातु]], 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 जैसे अधिक दिखता है एवं यह हीन विद्युत चालक है। | ||
कार्बन सभी [[ हलोजन | हैलोजन]] के साथ टेट्राहैलाइड बनाता है। [[कार्बन मोनोआक्साइड]], [[कार्बन सबऑक्साइड]] एवं[[ कार्बन डाईऑक्साइड ]]जैसे [[कार्बन ऑक्साइड]] भी बनाता है। कार्बन डाइसल्फ़ाइड्स एवं डिसेलेनाइड्स बनाता है।<ref>{{Citation|url = http://www.webelements.com/carbon/compounds.html|title = Carbon compounds|access-date = January 24, 2013}}</ref> सिलिकॉन कई हाइड्राइड बनाता है; उनमें से दो SiH<sub>4</sub>एवं Si2H6 हैं। सिलिकॉन फ्लोरीन, क्लोरीन, ब्रोमीन एवं आयोडीन के साथ टेट्राहैलाइड बनाता है। [[सिलिकॉन डाइऑक्साइड]] एवं [[सिलिकॉन डाइसल्फ़ाइड]] भी बनाता है।<ref>{{Citation|url = http://www.webelements.com/silicon/compounds.html|title = Silicon compounds|access-date = January 24, 2013}}</ref> [[सिलिकॉन नाइट्राइड]] का सूत्र Si <sub>3</sub>N<sub>4</sub> | कार्बन सभी [[ हलोजन | हैलोजन]] के साथ टेट्राहैलाइड बनाता है। [[कार्बन मोनोआक्साइड]], [[कार्बन सबऑक्साइड]] एवं[[ कार्बन डाईऑक्साइड ]]जैसे [[कार्बन ऑक्साइड]] भी बनाता है। कार्बन डाइसल्फ़ाइड्स एवं डिसेलेनाइड्स बनाता है।<ref>{{Citation|url = http://www.webelements.com/carbon/compounds.html|title = Carbon compounds|access-date = January 24, 2013}}</ref> सिलिकॉन कई हाइड्राइड बनाता है; उनमें से दो SiH<sub>4</sub> एवं Si2H6 हैं। सिलिकॉन फ्लोरीन, क्लोरीन, ब्रोमीन एवं आयोडीन के साथ टेट्राहैलाइड बनाता है। [[सिलिकॉन डाइऑक्साइड]] एवं [[सिलिकॉन डाइसल्फ़ाइड]] भी बनाता है।<ref>{{Citation|url = http://www.webelements.com/silicon/compounds.html|title = Silicon compounds|access-date = January 24, 2013}}</ref> [[सिलिकॉन नाइट्राइड]] का सूत्र Si <sub>3</sub>N<sub>4</sub> हैI<ref name="The Elements"/> | ||
जर्मेनियम पाँच हाइड्राइड बनाता है। प्रथम दो जर्मेनियम हाइड्राइड जर्मेन | जर्मेनियम पाँच हाइड्राइड बनाता है। प्रथम दो जर्मेनियम हाइड्राइड जर्मेन GeH<sub>4</sub> एवं Ge<sub>2</sub>H<sub>6</sub> 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 Ge<sub>3</sub>N<sub>4</sub>. होता हैI<ref>{{Citation|url = http://www.webelements.com/germanium/compounds.html|title = Germanium compounds|access-date = January 24, 2013}}</ref> टिन दो हाइड्राइड SnH<sub>4</sub>एवं Sn<sub>2</sub>H<sub>6</sub> 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 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।<ref>{{Citation|url = http://www.webelements.com/tin/compounds.html|title = Tin compounds|access-date = January 24, 2013}}</ref> सीसा हाइड्राइड बनाता है, जिसका सूत्र PbH<sub>4</sub> 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।<ref>{{Citation|url = http://www.webelements.com/lead/compounds.html|title = Lead compounds|access-date = January 24, 2013}}</ref> फ्लोरोवियम के कोई ज्ञात यौगिक नहीं हैं।<ref>{{Citation|url = http://www.webelements.com/flerovium/compounds.html|title = Flerovium compounds|access-date = January 24, 2013}}</ref> | ||
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|publisher=[[Encyclopædia Britannica]] | |publisher=[[Encyclopædia Britannica]] | ||
|access-date=2010-03-16 | |access-date=2010-03-16 | ||
}}</ref> 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।<ref name="Table">{{Citation|last = Jackson|first = Mark|title = Periodic Table Advanced|year = 2001}}</ref> 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 में[[ चतुर्भुज क्रिस्टल प्रणाली ]] | }}</ref> 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।<ref name="Table">{{Citation|last = Jackson|first = Mark|title = Periodic Table Advanced|year = 2001}}</ref> 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 में[[ चतुर्भुज क्रिस्टल प्रणाली | चतुर्भुज क्रिस्टल प्रणाली]] संरचना होती है। लीड में मुख-केंद्रित क्यूबिक क्रिस्टल संरचना होती है।<ref name = "Table"/> | ||
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।<ref name = "Table"/> | 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।<ref name = "Table"/> | ||
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==== एलोट्रोप्स ==== | ==== एलोट्रोप्स ==== | ||
{{main|कार्बन के आवंटन}} | {{main|कार्बन के आवंटन}} | ||
कार्बन के कई [[एलोट्रोपे]] हैं। सबसे सरल [[ग्रेफाइट]] है, जो स्टैक्ड शीट्स के रूप में कार्बन है। कार्बन का दूसरा रूप हीरा है, किन्तु यह अपेक्षाकृत दुर्लभ है। अक्रिस्टलीय कार्बन, | कार्बन के कई [[एलोट्रोपे]] हैं। सबसे सरल [[ग्रेफाइट]] है, जो स्टैक्ड शीट्स के रूप में कार्बन है। कार्बन का दूसरा रूप हीरा है, किन्तु यह अपेक्षाकृत दुर्लभ है। अक्रिस्टलीय कार्बन, [[कालिख]] का घटक है। कार्बन का अन्य अपरूप [[फुलरीन]] है, जो वृत्त में मुड़े हुए कार्बन परमाणुओं की चादरों के रूप में होता है। 2003 में शोध किये गए कार्बन के पांचवें आवंटन को ग्राफीन कहा जाता है, एवं यह मधुकोश के आकार के गठन में व्यवस्थित कार्बन परमाणुओं की परत के रूप में होता है।<ref name = "The Elements"/><ref>{{Citation|url = http://www.graphene.manchester.ac.uk/|title = Graphene|access-date = 20 January 2013}}</ref><ref>{{Citation|url=http://www.webelements.com/carbon/allotropes.html |title=Carbon:Allotropes |access-date=20 January 2013 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20130117081035/http://www.webelements.com/carbon/allotropes.html |archive-date=2013-01-17 }}</ref> सिलिकॉन के दो ज्ञात अलॉट्रोप हैं जो कक्ष के तापमान पर उपस्थित हैं। इन आवंटनों को अनाकार एवं क्रिस्टलीय आवंटन के रूप में जाना जाता है। अनाकार एलोट्रोप्स भूरे रंग का पाउडर है। क्रिस्टलीय आवंटन ग्रे है एवं इसमें धातु की [[चमक (खनिज विज्ञान)]] है।<ref>{{Citation|last = Gagnon|first = Steve|url = http://education.jlab.org/itselemental/ele014.html|title = The Element Silicon|access-date = January 20, 2013}}</ref> टिन के दो एलोट्रोप्स होते हैं: α-टिन, जिसे ग्रे टिन एवं β-टिन के नाम से भी जाना जाता है। टिन सामान्यतः β-टिन के रूप में पाया जाता है, जो चांदी की धातु है। चूँकि, मानक दबाव में, β-टिन 13.2 डिग्री सेल्सियस/56 डिग्री फ़ारेनहाइट से अल्प तापमान पर α-टिन, ग्रे पाउडर में परिवर्तित हो जाता है। यह टिन वस्तुओं को ठंडे तापमान में [[ टिन कीट ]]या टिन रोट के रूप में जाने वाली प्रक्रिया में ग्रे पाउडर में गिरने का कारण बन सकता है।<ref name = "The Elements"/><ref name = "The Disappearing Spoon"/> | ||
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==== आइसोटोप ==== | ==== आइसोटोप ==== | ||
[[[[कार्बन-12]] के | [[[[कार्बन-12]] के ]] ज्ञात समस्थानिक हैं। इनमें से तीन स्वाभाविक रूप से होते हैं। सबसे सरल [[स्थिर आइसोटोप]] कार्बन -12 है, इसके पश्चात् स्थिर [[कार्बन -13]] है।<ref name="Table"/> [[कार्बन-14|कार्बन -14]] -14 5,730 वर्षों के अर्ध जीवन के साथ प्राकृतिक रेडियोधर्मी समस्थानिक है। | ||
सिलिकॉन के 23 समस्थानिक शोध े गए हैं। इनमें से पांच स्वाभाविक रूप से होते हैं। सबसे सरल स्थिर सिलिकॉन -28 है, इसके पश्चात् स्थिर सिलिकॉन -29 एवं स्थिर सिलिकॉन -30 है। सिलिकॉन -32 रेडियोधर्मी आइसोटोप है जो प्राकृतिक रूप से [[एक्टिनाइड्स]] के रेडियोधर्मी क्षय के परिणामस्वरूप एवं ऊपरी वायुमंडल में [[स्पेलेशन|विशेषज्ञ]] के माध्यम से होता है। सिलिकॉन-34 भी प्राकृतिक रूप से एक्टिनाइड्स के रेडियोधर्मी क्षय के परिणामस्वरूप होता है।<ref name = "Nature's Building Blocks"/> | सिलिकॉन के 23 समस्थानिक शोध े गए हैं। इनमें से पांच स्वाभाविक रूप से होते हैं। सबसे सरल स्थिर सिलिकॉन -28 है, इसके पश्चात् स्थिर सिलिकॉन -29 एवं स्थिर सिलिकॉन -30 है। सिलिकॉन -32 रेडियोधर्मी आइसोटोप है जो प्राकृतिक रूप से [[एक्टिनाइड्स]] के रेडियोधर्मी क्षय के परिणामस्वरूप एवं ऊपरी वायुमंडल में [[स्पेलेशन|विशेषज्ञ]] के माध्यम से होता है। सिलिकॉन-34 भी प्राकृतिक रूप से एक्टिनाइड्स के रेडियोधर्मी क्षय के परिणामस्वरूप होता है।<ref name = "Nature's Building Blocks"/> | ||
जर्मेनियम के 32 समस्थानिक शोध किये गए हैं। इनमें से पांच स्वाभाविक रूप से होते हैं। सबसे सरल स्थिर [[जर्मेनियम के समस्थानिक]] है, इसके पश्चात् स्थिर आइसोटोप जर्मेनियम -72, स्थिर आइसोटोप जर्मेनियम -70 एवं स्थिर आइसोटोप जर्मेनियम -73 है। आइसोटोप जर्मेनियम-76 [[मौलिक न्यूक्लाइड]] है। | जर्मेनियम के 32 समस्थानिक शोध किये गए हैं। इनमें से पांच स्वाभाविक रूप से होते हैं। सबसे सरल स्थिर [[जर्मेनियम के समस्थानिक]] है, इसके पश्चात् स्थिर आइसोटोप जर्मेनियम -72, स्थिर आइसोटोप जर्मेनियम -70 एवं स्थिर आइसोटोप जर्मेनियम -73 है। आइसोटोप जर्मेनियम -76 [[मौलिक न्यूक्लाइड]] है। | ||
टिन के 40 समस्थानिक शोध किये गए हैं। इनमें से 14 प्रकृति में होते हैं। सबसे सरल टिन-120 है, इसके पश्चात् टिन-118, टिन-116, टिन-119, टिन-117, टिन-124, टिन-122, टिन-112 एवं टिन-114 | टिन के 40 समस्थानिक शोध किये गए हैं। इनमें से 14 प्रकृति में होते हैं। सबसे सरल टिन-120 है, इसके पश्चात् टिन-118, टिन-116, टिन-119, टिन-117, टिन-124, टिन-122, टिन-112 एवं टिन-114 ये सभी स्थिर हैं। टिन में चार रेडियोआइसोटोप भी होते हैं जो यूरेनियम के रेडियोधर्मी क्षय के परिणामस्वरूप उत्पन्न होते हैं। ये समस्थानिक टिन-121, टिन-123, टिन-125 एवं टिन-126 हैं।<ref name = "Nature's Building Blocks"/> | ||
सीसे के 38 समस्थानिक शोध किये गए हैं। इनमें से 9 स्वाभाविक रूप से होते हैं। सबसे सरल आइसोटोप लेड-208 है, उसके पश्चात् लेड-206, लेड-207 एवं लेड-204 | सीसे के 38 समस्थानिक शोध किये गए हैं। इनमें से 9 स्वाभाविक रूप से होते हैं। सबसे सरल आइसोटोप लेड-208 है, उसके पश्चात् लेड-206, लेड-207 एवं लेड-204 ये सभी स्थिर हैं। सीसे के 4 समस्थानिक यूरेनियम एवं थोरियम के रेडियोधर्मी क्षय से उत्पन्न होते हैं। ये आइसोटोप लेड-209, लेड-210, लेड-211 एवं लेड-212 हैं।<ref name = "Nature's Building Blocks"/> | ||
फ्लोरोवियम के 6 समस्थानिक (फ्लेरोवियम-284, फ्लोरोवियम-285, फ्लोरोवियम-286, फ्लोरोवियम-287, फ्लोरोवियम-288 एवं फ्लोरोवियम-289) शोध किये गए हैं। इनमें से कोई भी स्वाभाविक रूप से नहीं होता है। फ्लेरोवियम का सबसे स्थिर [[फ्लोरोवियम के समस्थानिक]] है, जिसका अर्ध जीवन 2.6 सेकंड है।<ref name = "Nature's Building Blocks"/> | फ्लोरोवियम के 6 समस्थानिक (फ्लेरोवियम-284, फ्लोरोवियम-285, फ्लोरोवियम-286, फ्लोरोवियम-287, फ्लोरोवियम-288 एवं फ्लोरोवियम-289) शोध किये गए हैं। इनमें से कोई भी स्वाभाविक रूप से नहीं होता है। फ्लेरोवियम का सबसे स्थिर [[फ्लोरोवियम के समस्थानिक]] है, जिसका अर्ध जीवन 2.6 सेकंड है।<ref name = "Nature's Building Blocks"/> | ||
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== घटना == | == घटना == | ||
अधिकांश सितारों में [[तारकीय संलयन]] के परिणामस्वरूप कार्बन एकत्रित, एवं अल्प भी होता है।<ref name = "The Disappearing Spoon"/> कार्बन पृथ्वी की | अधिकांश सितारों में [[तारकीय संलयन]] के परिणामस्वरूप कार्बन एकत्रित, एवं अल्प भी होता है।<ref name = "The Disappearing Spoon"/> कार्बन पृथ्वी की परत में 480 भाग प्रति मिलियन की सांद्रता में उपस्थित है, एवं [[समुद्री जल]] में 28 भाग प्रति मिलियन की सांद्रता में उपस्थित है। कार्बन वायुमंडल में कार्बन मोनोऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड एवं [[मीथेन]] के रूप में उपस्थित है। कार्बन [[कार्बोनेट खनिज]] का प्रमुख घटक है, एवं [[हाइड्रोजन कार्बोनेट]] में होता है, जो समुद्री जल में साधारण है। कार्बन विशिष्ट मानव का 22.8% बनाता है।<ref name = "Nature's Building Blocks"/> | ||
सिलिकॉन 28% की सांद्रता पर पृथ्वी की | सिलिकॉन 28% की सांद्रता पर पृथ्वी की परत में उपस्थित है, जिससे यह वहां दूसरा सबसे प्रचुर मात्रा में तत्व बन जाता है। समुद्री जल में सिलिकॉन की सांद्रता समुद्र की सतह पर 30 भाग प्रति बिलियन से लेकर 2000 भाग प्रति बिलियन गहराई तक भिन्न हो सकती है। सिलिकॉन धूल पृथ्वी के वायुमंडल में ट्रेस मात्रा में होती है। [[सिलिकेट खनिज]] पृथ्वी पर सबसे सरल प्रकार के खनिज हैं। सिलिकॉन मानव शरीर के प्रति मिलियन में औसतन 14.3 भाग बनाता है।<ref name = "Nature's Building Blocks"/> तारकीय संलयन के माध्यम से केवल सबसे बड़े सितारे सिलिकॉन का उत्पादन करते हैं।<ref name = "The Disappearing Spoon"/> | ||
जर्मेनियम पृथ्वी की | जर्मेनियम पृथ्वी की परत के प्रति मिलियन में 2 भाग बनाता है, जिससे यह वहां 52वां सबसे प्रचुर तत्व बन जाता है। औसतन, जर्मेनियम प्रति मिलियन [[मिट्टी]] में 1 भाग बनाता है। जर्मेनियम प्रति ट्रिलियन समुद्री जल में 0.5 भाग बनाता है। समुद्री जल में ऑर्गेनोजर्मेनियम रसायन भी पाए जाते हैं। जर्मेनियम मानव शरीर में प्रति अरब 71.4 भागों की सांद्रता पर होता है। जर्मेनियम कुछ अधिक दूर के तारों में उपस्थित है।<ref name = "Nature's Building Blocks"/> | ||
टिन पृथ्वी की | टिन पृथ्वी की परत का 2 भाग प्रति मिलियन बनाता है, जिससे यह वहां 49वां सबसे प्रचुर तत्व बन जाता है। औसतन, टिन प्रति मिलियन मिट्टी में 1 भाग बनाता है। टिन समुद्री जल में 4 भाग प्रति ट्रिलियन की सांद्रता में उपस्थित है। टिन मानव शरीर के प्रति अरब 428 भागों का निर्माण करता है। टिन (IV [[टिन (चतुर्थ) ऑक्साइड]] मिट्टी में प्रति मिलियन 0.1 से 300 भागों की सांद्रता पर होता है।<ref name = "Nature's Building Blocks"/> टिन [[आग्नेय चट्टान]] में प्रति हजार भाग की सांद्रता में भी होता है।<ref>{{Citation|url = https://www.britannica.com/EBchecked/topic/596431/tin-Sn|title = tin (Sn)|year = 2013|access-date = February 24, 2013|publisher = [[Encyclopædia Britannica]]}}</ref> लेड पृथ्वी की परत के प्रति मिलियन में 14 भाग बनाता है, जिससे यह वहां 36वां सबसे प्रचुर तत्व बन जाता है। औसतन, सीसा प्रति मिलियन मिट्टी में 23 भागों का निर्माण करता है, किन्तु प्राचीन सीसे की खानों के पास एकाग्रता 20000 भाग प्रति मिलियन (2 प्रतिशत) तक पहुंच सकती है। समुद्री जल में सीसा 2 भाग प्रति ट्रिलियन की सांद्रता में उपस्थित होता है। सीसा भार के गणना से मानव शरीर के प्रति मिलियन में 1.7 भाग बनाता है। मानव गतिविधि किसी भी अन्य धातु की तुलना में पर्यावरण में अधिक सीसा त्यागती देती है।<ref name = "Nature's Building Blocks"/> फ्लेरोवियम केवल [[कण त्वरक]] में होता है।<ref name="Nature's Building Blocks" /> | ||
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=== पुरातनता में शोध एवं उपयोग === | === पुरातनता में शोध एवं उपयोग === | ||
[[ गंधक | गंधक]], [[लोहा]], तांबा, [[पारा (तत्व)]], चांदी एवं सोने के साथ-साथ कार्बन, टिन एवं सीसा प्राचीन | [[ गंधक | गंधक]], [[लोहा]], तांबा, [[पारा (तत्व)]], चांदी एवं सोने के साथ-साथ कार्बन, टिन एवं सीसा प्राचीन संसार में प्रसिद्ध तत्वों में से कुछ हैं।<ref>{{Citation|url = http://www.chemicalelements.com|title = Chemical Elements|access-date = 20 January 2013}}</ref> रॉक क्रिस्टल के रूप में सिलिका के रूप में सिलिकॉन पूर्व-राजवंशीय मिस्रवासियों से परिचित था, जो इसे मोतियों एवं अल्प फूलदानों के लिए उपयोग करते थे; प्रारंभिक चीनी के लिए एवं संभवतः पूर्वजों के कई अन्य लोगों के लिए सिलिका युक्त कांच का निर्माण मिस्रियों द्वारा किया गया था I अल्प से अल्प 1500 ईसा पूर्व एवं फोनीशियन द्वारा प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले कई यौगिकों या सिलिकेट खनिजों का उपयोग प्रारंभिक लोगों द्वारा आवासों के निर्माण के लिए विभिन्न प्रकार के मोर्टार में किया गया था। | ||
ऐसा प्रतीत होता है कि टिन की उत्पत्ति इतिहास में लुप्त हो गई है। ऐसा प्रतीत होता है कि कांस्य, जो तांबे एवं टिन के मिश्र धातु | ऐसा प्रतीत होता है कि टिन की उत्पत्ति इतिहास में लुप्त हो गई है। ऐसा प्रतीत होता है कि कांस्य, जो तांबे एवं टिन के मिश्र धातु का उपयोग प्रागैतिहासिक मानव द्वारा शुद्ध धातु को भिन्न करने के लिए किया गया था। प्रारंभिक मेसोपोटामिया, सिंधु घाटी, मिस्र, क्रेते, इज़राइल एवं पेरू में कांस्य साधारण थे। प्रारंभिक भूमध्य सागरीय लोगों द्वारा उपयोग किए जाने वाले अधिकांश टिन स्पष्ट रूप से ब्रिटिश द्वीपों में सिसिली द्वीपों एवं कॉर्नवाल से आए थे,<ref>{{Citation|url = https://www.britannica.com/EBchecked/topic/596431/tin|title = Online Encyclopædia Britannica, Tin}}</ref> जहां धातु का खनन लगभग 300-200 ईसा पूर्व से होता है। स्पेनिश विजय से पूर्व दक्षिण एवं मध्य अमेरिका के इंका एवं एज़्टेक दोनों क्षेत्रों में टिन की खदानें चल रही थीं। | ||
प्रारंभिक बाइबिल संगठन में सीसा का अधिकांशतः उल्लेख किया गया है। [[बेबीलोन]] ने शिलालेखों को रिकॉर्ड करने के लिए धातु को प्लेटों के रूप में उपयोग किया। [[प्राचीन रोम]] में इसका उपयोग गोलियों, पानी के पाइपों, सिक्कों एवं यहां तक कि भोजन बनाने के बर्तनों के लिए भी किया जाता था; वास्तव में, अंतिम उपयोग के परिणाम स्वरूप, [[ऑगस्टस सीज़र]] के समय में सीसा विषाक्तता | प्रारंभिक बाइबिल संगठन में सीसा का अधिकांशतः उल्लेख किया गया है। [[बेबीलोन]] ने शिलालेखों को रिकॉर्ड करने के लिए धातु को प्लेटों के रूप में उपयोग किया। [[प्राचीन रोम]] में इसका उपयोग गोलियों, पानी के पाइपों, सिक्कों एवं यहां तक कि भोजन बनाने के बर्तनों के लिए भी किया जाता था; वास्तव में, अंतिम उपयोग के परिणाम स्वरूप, [[ऑगस्टस सीज़र]] के समय में सीसा विषाक्तता का प्रतिशोधन किया गया था। सफेद शीशे के रूप में जाना जाने वाला यौगिक स्पष्ट रूप से अल्प से अल्प 200 ईसा पूर्व के रूप में भव्यता वर्णक के रूप में प्रस्तुत किया गया था। | ||
=== आधुनिक शोध === | === आधुनिक शोध === | ||
[[अनाकार सिलिकॉन]] को प्रथम बार 1824 में स्वीडिश रसायनज्ञ जोंस जैकब बर्जेलियस द्वारा शुद्ध रूप से प्राप्त किया गया था I 1811 में अशुद्ध सिलिकॉन पूर्व में ही प्राप्त किया जा चुका था। 1854 तक [[क्रिस्टलीय सिलिकॉन]] प्रस्तुत नहीं किया गया था, जब इसे इलेक्ट्रोलिसिस के उत्पाद के रूप में प्राप्त किया गया था। | [[अनाकार सिलिकॉन]] को प्रथम बार 1824 में स्वीडिश रसायनज्ञ जोंस जैकब बर्जेलियस द्वारा शुद्ध रूप से प्राप्त किया गया था I 1811 में अशुद्ध सिलिकॉन पूर्व में ही प्राप्त किया जा चुका था। 1854 तक [[क्रिस्टलीय सिलिकॉन]] प्रस्तुत नहीं किया गया था, जब इसे इलेक्ट्रोलिसिस के उत्पाद के रूप में प्राप्त किया गया था। | ||
जर्मेनियम तीन तत्वों में से है जिसके अस्तित्व की भविष्यवाणी 1869 में रूसी रसायनज्ञ [[दिमित्री मेंडेलीव]] ने की थी जब उन्होंने प्रथम बार अपनी आवर्त सारणी प्रस्तुत की थी। चूँकि, वास्तव में कुछ समय के लिए तत्व का शोध नहीं किया गया था। सितंबर 1885 में, खनिक ने चांदी की खान में खनिज के प्रतिरूप | जर्मेनियम तीन तत्वों में से है जिसके अस्तित्व की भविष्यवाणी 1869 में रूसी रसायनज्ञ [[दिमित्री मेंडेलीव]] ने की थी जब उन्होंने प्रथम बार अपनी आवर्त सारणी प्रस्तुत की थी। चूँकि, वास्तव में कुछ समय के लिए तत्व का शोध नहीं किया गया था। सितंबर 1885 में, खनिक ने चांदी की खान में खनिज के प्रतिरूप का शोध किया एवं इसे खदान प्रबंधक को दे दिया, जिसने निर्धारित किया कि यह नया खनिज था एवं क्लेमेंस A ने विंकलर को खनिज भेजा। विंकलर ने अनुभव किया कि प्रतिरूप 75% चांदी, 18% सल्फर एवं 7% अन्य तत्व था। कई महीनों के पश्चात्, विंकलर ने तत्व को भिन्न कर दिया एवं निर्धारित किया कि यह तत्व 32 था।<ref name = "Nature's Building Blocks"/> | ||
फ्लेरोवियम (तत्कालीन तत्व 114 के रूप में संदर्भित) | फ्लेरोवियम (तत्कालीन तत्व 114 के रूप में संदर्भित) के शोध का प्रथम प्रयास 1969 में संयुक्त परमाणु अनुसंधान संस्थान में किया गया था, किन्तु यह असफल रहा। 1977 में, [[परमाणु अनुसंधान के लिए संयुक्त संस्थान]] के शोधकर्ताओं ने [[कैल्शियम-48]] के साथ [[प्लूटोनियम -244]] परमाणुओं पर बमबारी की, किन्तु असफल रहे। यह परमाणु प्रतिक्रिया 1998 में आवृत्ति की गई, इस बार सफलतापूर्वक सफल हुए थे।<ref name = "Nature's Building Blocks"/> | ||
=== व्युत्पत्ति === | === व्युत्पत्ति === | ||
कार्बन शब्द लैटिन शब्द कार्बो से आया है, जिसका अर्थ | कार्बन शब्द लैटिन शब्द कार्बो से आया है, जिसका अर्थ चारकोल है। सिलिकॉन शब्द लैटिन शब्द सिलेक्स या सिलिकिस से आया है, जिसका अर्थ चकमक पत्थर है। जर्मेनियम शब्द जर्मनिया शब्द से आया है, जो जर्मनी के लिए लैटिन है, वह देश जहां जर्मेनियम का शोध किया गया था। टिन शब्द की उत्पत्ति प्राचीन अंग्रेजी शब्द टिन से हुई है। लेड शब्द [[पुरानी अंग्रेज़ी|अंग्रेज़ी]] में से आया है।<ref name="Nature's Building Blocks" />फ्लेरोवियम का नाम [[जॉर्ज फ्लायरोव]] एवं उनके संस्थान के नाम पर रखा गया था। | ||
== 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]] | 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 | |||
1950 के दशक तक अर्धचालकों में जर्मेनियम का उपयोग किया जाता था, जब इसे सिलिकॉन से | 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"/> | ||
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 चमक 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% | 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 विचारो 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> | ||
== उत्पादन == | == उत्पादन == | ||
कार्बन के | कार्बन के हीरे का उत्पादन अधिकतम [[रूस]], [[बोत्सवाना]], [[कांगो (क्षेत्र)]], [[कनाडा]] एवं [[दक्षिण अफ्रीका]], [[भारत]] द्वारा किया जाता है। सभी सिंथेटिक हीरों का 80% रूस द्वारा उत्पादित किया जाता है। चीन संसार के ग्रेफाइट का 70% उत्पादन करता है। अन्य ग्रेफाइट-खनन देश [[ब्राज़िल]], कनाडा एवं [[मेक्सिको]] हैं।<ref name = "Nature's Building Blocks"/> | ||
सिलिका को कार्बन के साथ गर्म करके सिलिकॉन का उत्पादन किया जा सकता है।<ref name = "Structure of Matter"/> | सिलिका को कार्बन के साथ गर्म करके सिलिकॉन का उत्पादन किया जा सकता है।<ref name = "Structure of Matter"/> | ||
[[जर्मन]] जैसे कुछ जर्मेनियम अयस्क हैं, किन्तु | [[जर्मन]] जैसे कुछ जर्मेनियम अयस्क हैं, किन्तु दुर्लभ होने के कारण इनका खनन नहीं किया जाता है। इसके अतिरिक्त, जर्मेनियम को [[जस्ता]] जैसी धातुओं के अयस्कों से निकाला जाता है। रूस एवं [[चीन]] में, जर्मेनियम को कोयले के भंडार से भी भिन्न किया जाता है। जर्मेनियम युक्त अयस्कों को पूर्व [[क्लोरीन]] से उपचारित कर [[जर्मेनियम टेट्राक्लोराइड]] बनाया जाता है, जो हाइड्रोजन गैस के साथ मिश्रित होता है। तत्पश्चात [[जोन शोधन]] द्वारा जर्मेनियम को परिष्कृत किया जाता है। प्रत्येक वर्ष लगभग 140 मीट्रिक टन जर्मेनियम का उत्पादन होता है।<ref name = "Nature's Building Blocks"/> | ||
खदानें | खदानें प्रत्येक वर्ष 300,000 मीट्रिक टिन का उत्पादन करती हैं। चीन, [[इंडोनेशिया]], [[पेरू]], [[बोलीविया]] एवं ब्राजील टिन के प्रमुख उत्पादक देश हैं। जिस विधि से टिन का उत्पादन किया जाता है वह टिन खनिज [[ cassiterite | कैसिटराइटe]] (SnO<sub>2</sub>) [[कोक (ईंधन)]] के साथ गर्म करना है।<ref name = "Nature's Building Blocks"/> | ||
सबसे अधिक खनन किया जाने वाला सीसा अयस्क [[सीसे का कच्ची धात]] (लेड सल्फाइड) है। | सबसे अधिक खनन किया जाने वाला सीसा अयस्क [[सीसे का कच्ची धात|सीसे की कच्ची धात]] (लेड सल्फाइड) है। प्रत्येक वर्ष 4 मिलियन मीट्रिक टन सीसे का खनन किया जाता है, अधिकतम चीन, [[ऑस्ट्रेलिया]], [[संयुक्त राज्य अमेरिका]] एवं पेरू में किया जाता है। अयस्कों को कोक एवं [[चूना पत्थर]] के साथ मिश्रित किया जाता है एवं शुद्ध सीसे का उत्पादन करने के लिए रोस्टिंग (धातु विज्ञान) किया जाता है। अधिकांश सीसा बैटरी से पुनर्नवीनीकरण किया जाता है। मनुष्यों द्वारा अब तक निकाले गए सीसे की कुल मात्रा 350 मिलियन मीट्रिक टन है।<ref name = "Nature's Building Blocks"/> | ||
== जैविक भूमिका == | == जैविक भूमिका == | ||
कार्बन सभी ज्ञात जीवन के लिए | कार्बन सभी ज्ञात जीवन के लिए महत्वपूर्ण तत्व है। यह सभी कार्बनिक यौगिकों में है, उदाहरण के लिए, [[डीएनए]], [[स्टेरॉयड]] एवं [[प्रोटीन]] आदि।<ref name = "The Elements">{{Citation|last = Gray|first = Theodore|title = The Elements|year = 2011}}</ref> जीवन के लिए कार्बन का महत्व मुख्य रूप से इसकी अन्य तत्वों के साथ कई बंधन बनाने की क्षमता के कारण है।<ref name="The Disappearing Spoon">{{Citation|last = Kean|first = Sam|title = The Disappearing Spoon|year = 2011}}</ref> सामान्य 70 किलोग्राम मानव में 16 किलोग्राम कार्बन होता है।<ref name="Nature's Building Blocks"/> | ||
[[सिलिकॉन आधारित जीवन]] की व्यवहार्यता पर | [[सिलिकॉन आधारित जीवन]] की व्यवहार्यता पर साधारणता वार्तालाप की जाती है। चूँकि, यह विस्तृत वृत्त एवं चेन बनाने में कार्बन की तुलना में अर्घ्य सक्षम है।<ref name = "The Elements"/> सिलिकॉन डाइऑक्साइड के रूप में सिलिकॉन का उपयोग [[डायटम]] एवं [[समुद्री स्पंज]] द्वारा उनकी कोशिका भित्ति एवं [[कंकाल]] बनाने के लिए किया जाता है। सिलिकॉन मुर्गियों एवं चूहों में हड्डियों के विकास के लिए आवश्यक है एवं मनुष्यों में भी आवश्यक हो सकता है। मनुष्य प्रतिदिन औसतन 20 से 1200 [[मिलीग्राम]] सिलिकॉन का उपभोग करते हैं, अधिकतम [[अनाज]] से सामान्य 70 किलोग्राम के मानव में 1 ग्राम सिलिकॉन होता है।<ref name = "Nature's Building Blocks">{{Citation|last = Emsley|first = John|title = Nature's Building Blocks|year = 2011}}</ref> जर्मेनियम की जैविक भूमिका ज्ञात नहीं है, चूँकि यह रसायनिक प्रतिक्रिया को उत्तेजित करता है। 1980 में [[कज़ुहिको उथला]] द्वारा जर्मेनियम को स्वास्थ्य लाभ के लिए सूचित किया गया था, किन्तु यह अधिकार सिद्ध नहीं हुआ है। कुछ पौधे मिट्टी से [[जर्मेनियम ऑक्साइड]] के रूप में जर्मेनियम ग्रहण करते हैं, इन पौधों, में [[खाद्यान्न]] एवं सब्जियां सम्मिलित हैं, लगभग 0.05 भाग प्रति मिलियन जर्मेनियम होता है। जर्मेनियम का अनुमानित मानव सेवन प्रति दिन 1 मिलीग्राम है। सामान्य 70 किलोग्राम मानव में 5 मिलीग्राम जर्मेनियम होता है।<ref name="Nature's Building Blocks"/> | ||
जर्मेनियम की जैविक भूमिका ज्ञात नहीं है, चूँकि | |||
टिन को चूहों में उचित वृद्धि के लिए आवश्यक | टिन को चूहों में उचित वृद्धि के लिए आवश्यक दर्शाया गया है, किन्तु 2013 तक, यह प्रदर्शित करने के लिए कोई प्रमाण नहीं है कि मनुष्य को स्वयं के आहार में टिन की आवश्यकता है। पौधों को टिन की आवश्यकता नहीं होती है। चूँकि, पौधे स्वयं [[जड़]] में टिन एकत्रित करते हैं। गेहूं एवं [[मक्का]] में क्रमशः सात एवं तीन भाग प्रति मिलियन होते हैं। चूँकि, पौधों में टिन का स्तर 2000 भागों प्रति मिलियन तक पहुंच सकता है यदि पौधे टिन [[स्मेल्टर]] के निकट हों। औसतन, मनुष्य प्रति दिन 0.3 मिलीग्राम टिन का सेवन करते हैं। सामान्य 70 किलोग्राम मानव में 30 मिलीग्राम टिन होता है।<ref name="Nature's Building Blocks"/> | ||
लेड की कोई ज्ञात जैविक भूमिका नहीं है, एवं वास्तव में अत्यधिक विषैला है, किन्तु कुछ रोगाणु सीसा-दूषित वातावरण में जीवित रहने में सक्षम हैं। कुछ पौधों, जैसे कि खीरे में प्रति मिलियन | लेड की कोई ज्ञात जैविक भूमिका नहीं है, एवं वास्तव में अत्यधिक विषैला है, किन्तु कुछ रोगाणु सीसा-दूषित वातावरण में जीवित रहने में सक्षम हैं। कुछ पौधों, जैसे कि खीरे में प्रति मिलियन शीशे के दसियों भाग तक होते हैं। सामान्य 70 किलोग्राम मानव में 120 मिलीग्राम सीसा होता है।<ref name="Nature's Building Blocks"/> | ||
फ्लेरोवियम की कोई जैविक भूमिका नहीं है एवं इसके | फ्लेरोवियम की कोई जैविक भूमिका नहीं है एवं इसके अतिरिक्त केवल कण त्वरक में पाया एवं बनाया जाता है। | ||
=== विषाक्तता === | === विषाक्तता === | ||
एलिमेंटल कार्बन | एलिमेंटल कार्बन साधारणता विषैला नहीं होता है, किन्तु इसके कई यौगिक होते हैं, जैसे कार्बन मोनोऑक्साइड एवं [[हाइड्रोजन साइनाइड]] होते हैं। चूँकि, कार्बन धूल हानिकारक हो सकती है क्योंकि यह अगम्य के समान फेफड़ों में रहती है।<ref name = "Nature's Building Blocks"/> | ||
सिलिकॉन खनिज | सिलिकॉन खनिज साधारणता विषैले नहीं होते हैं। चूँकि, सिलिकॉन डाइऑक्साइड धूल, जैसे कि ज्वालामुखियों द्वारा उत्सर्जित, फेफड़ों में प्रवेश करने पर स्वास्थ्य पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ सकता है।<ref name = "The Disappearing Spoon"/> | ||
जर्मेनियम [[ दुग्धाम्ल ]] एवं [[शराब डिहाइड्रोजनेज]] जैसे [[एंजाइमों]] में हस्तक्षेप कर सकता है। अकार्बनिक जर्मेनियम यौगिकों की तुलना में कार्बनिक जर्मेनियम यौगिक अधिक विषैले होते हैं। जर्मेनियम में जानवरों में | जर्मेनियम [[ दुग्धाम्ल ]] एवं [[शराब डिहाइड्रोजनेज]] जैसे [[एंजाइमों]] में हस्तक्षेप कर सकता है। अकार्बनिक जर्मेनियम यौगिकों की तुलना में कार्बनिक जर्मेनियम यौगिक अधिक विषैले होते हैं। जर्मेनियम में जानवरों में अल्प मात्रा में मुंह की विषाक्तता होती है। गंभीर जर्मेनियम विषाक्तता [[श्वसन पक्षाघात]] से मृत्यु का कारण बन सकती है।<ref>{{Citation|url=http://www.food.gov.uk/multimedia/pdfs/evm_germanium.pdf%20 |title=Risk Assessment |year=2003 |access-date=January 19, 2013 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20120112060340/http://www.food.gov.uk/multimedia/pdfs/evm_germanium.pdf |archive-date=January 12, 2012 }}</ref> कुछ टिन यौगिक निगलने के लिए विषैले होते हैं, किन्तु टिन के अधिकांश अकार्बनिक यौगिकों को अन्य विषैला माना जाता है। [[ट्राइमिथाइल टिन]] एवं [[ट्राइथाइल टिन]] जैसे कार्बनिक टिन यौगिक अत्यधिक विषैले होते हैं, एवं कोशिकाओं के अंदर रसायनिक प्रक्रियाओं को बाधित कर सकते हैं।<ref name="Nature's Building Blocks"/> | ||
कुछ टिन यौगिक निगलने के लिए | |||
लेड एवं इसके यौगिक, जैसे [[प्रमुख एसीटेट]] अत्यधिक विषैले होते हैं। [[सीसा विषाक्तता]] से सिरदर्द, पेट दर्द, कब्ज एवं [[गाउट]] हो सकता है।<ref name = "Nature's Building Blocks"/> | लेड एवं इसके यौगिक, जैसे [[प्रमुख एसीटेट]] अत्यधिक विषैले होते हैं। [[सीसा विषाक्तता]] से सिरदर्द, पेट दर्द, कब्ज एवं [[गाउट|वात रोग]] हो सकता है।<ref name = "Nature's Building Blocks"/> | ||
फ्लेरोवियम इतना अधिक रेडियोधर्मी है कि यह परीक्षण नहीं कर सकता कि यह | फ्लेरोवियम इतना अधिक रेडियोधर्मी है कि यह परीक्षण नहीं कर सकता कि यह विषैला है या नहीं, चूँकि इसकी उच्च रेडियोधर्मिता एकल विषैली होगी। | ||
==संदर्भ== | ==संदर्भ== | ||
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[[Category:समूह (आवर्त सारणी)|Carbon Group]] | |||
Latest revision as of 15:58, 27 October 2023
| Carbon group (group 14) | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||
| ↓ Period | |||||||||||
| 2 |  6 Other nonmetal | ||||||||||
| 3 |  14 Metalloid | ||||||||||
| 4 | Germanium (Ge) 32 Metalloid | ||||||||||
| 5 | Tin (Sn) 50 Other metal | ||||||||||
| 6 | Lead (Pb) 82 Other metal | ||||||||||
| 7 | Flerovium (Fl) 114 Other metal | ||||||||||
|
Legend
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कार्बन समूह (आवर्त सारणी) है जिसमें कार्बन (C), सिलिकॉन (Si), जर्मेनियम (Ge), टिन (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। 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 हैI 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 दर्शाते 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 बाहर मे 4 इलेक्ट्रॉन होते हैं। पृथक, तटस्थ समूह 14 परमाणु के मूल अवस्था में s2, p2 विन्यास है। इन तत्वों मे 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 विस्थापित कर 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 में ग्राफीन एवं ग्रेफाइट 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 के रूप में नकारात्मक आयन बनाता है (C4−) आयन सिलिकॉन एवं जर्मेनियम, दोनों उप धातु, 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 जैसे 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 SiH4 एवं 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 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 में चतुर्भुज क्रिस्टल प्रणाली 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
कार्बन के कई एलोट्रोपे हैं। सबसे सरल ग्रेफाइट है, जो स्टैक्ड शीट्स के रूप में कार्बन है। कार्बन का दूसरा रूप हीरा है, किन्तु यह अपेक्षाकृत दुर्लभ है। अक्रिस्टलीय कार्बन, कालिख का घटक है। कार्बन का अन्य अपरूप फुलरीन है, जो वृत्त में मुड़े हुए कार्बन परमाणुओं की चादरों के रूप में होता है। 2003 में शोध किये गए कार्बन के पांचवें आवंटन को ग्राफीन कहा जाता है, एवं यह मधुकोश के आकार के गठन में व्यवस्थित कार्बन परमाणुओं की परत के रूप में होता है।[5][13][14] सिलिकॉन के दो ज्ञात अलॉट्रोप हैं जो कक्ष के तापमान पर उपस्थित हैं। इन आवंटनों को अनाकार एवं क्रिस्टलीय आवंटन के रूप में जाना जाता है। अनाकार एलोट्रोप्स भूरे रंग का पाउडर है। क्रिस्टलीय आवंटन ग्रे है एवं इसमें धातु की चमक (खनिज विज्ञान) है।[15] टिन के दो एलोट्रोप्स होते हैं: α-टिन, जिसे ग्रे टिन एवं β-टिन के नाम से भी जाना जाता है। टिन सामान्यतः β-टिन के रूप में पाया जाता है, जो चांदी की धातु है। चूँकि, मानक दबाव में, β-टिन 13.2 डिग्री सेल्सियस/56 डिग्री फ़ारेनहाइट से अल्प तापमान पर α-टिन, ग्रे पाउडर में परिवर्तित हो जाता है। यह टिन वस्तुओं को ठंडे तापमान में टिन कीट या टिन रोट के रूप में जाने वाली प्रक्रिया में ग्रे पाउडर में गिरने का कारण बन सकता है।[5][16]
परमाणु
कार्बन समूह के अल्प से अल्प दो तत्वों (टिन एवं लेड) में सम्मोहन होता है, जिसका अर्थ है कि ये तत्व उन तत्वों की तुलना में अधिक सामान्य एवं अधिक स्थिर होते हैं जिनमें चमत्कार न्यूक्लियस नहीं होता है।[16]
आइसोटोप
[[कार्बन-12 के ]] ज्ञात समस्थानिक हैं। इनमें से तीन स्वाभाविक रूप से होते हैं। सबसे सरल स्थिर आइसोटोप कार्बन -12 है, इसके पश्चात् स्थिर कार्बन -13 है।[12] कार्बन -14 -14 5,730 वर्षों के अर्ध जीवन के साथ प्राकृतिक रेडियोधर्मी समस्थानिक है।
सिलिकॉन के 23 समस्थानिक शोध े गए हैं। इनमें से पांच स्वाभाविक रूप से होते हैं। सबसे सरल स्थिर सिलिकॉन -28 है, इसके पश्चात् स्थिर सिलिकॉन -29 एवं स्थिर सिलिकॉन -30 है। सिलिकॉन -32 रेडियोधर्मी आइसोटोप है जो प्राकृतिक रूप से एक्टिनाइड्स के रेडियोधर्मी क्षय के परिणामस्वरूप एवं ऊपरी वायुमंडल में विशेषज्ञ के माध्यम से होता है। सिलिकॉन-34 भी प्राकृतिक रूप से एक्टिनाइड्स के रेडियोधर्मी क्षय के परिणामस्वरूप होता है।[17]
जर्मेनियम के 32 समस्थानिक शोध किये गए हैं। इनमें से पांच स्वाभाविक रूप से होते हैं। सबसे सरल स्थिर जर्मेनियम के समस्थानिक है, इसके पश्चात् स्थिर आइसोटोप जर्मेनियम -72, स्थिर आइसोटोप जर्मेनियम -70 एवं स्थिर आइसोटोप जर्मेनियम -73 है। आइसोटोप जर्मेनियम -76 मौलिक न्यूक्लाइड है।
टिन के 40 समस्थानिक शोध किये गए हैं। इनमें से 14 प्रकृति में होते हैं। सबसे सरल टिन-120 है, इसके पश्चात् टिन-118, टिन-116, टिन-119, टिन-117, टिन-124, टिन-122, टिन-112 एवं टिन-114 ये सभी स्थिर हैं। टिन में चार रेडियोआइसोटोप भी होते हैं जो यूरेनियम के रेडियोधर्मी क्षय के परिणामस्वरूप उत्पन्न होते हैं। ये समस्थानिक टिन-121, टिन-123, टिन-125 एवं टिन-126 हैं।[17]
सीसे के 38 समस्थानिक शोध किये गए हैं। इनमें से 9 स्वाभाविक रूप से होते हैं। सबसे सरल आइसोटोप लेड-208 है, उसके पश्चात् लेड-206, लेड-207 एवं लेड-204 ये सभी स्थिर हैं। सीसे के 4 समस्थानिक यूरेनियम एवं थोरियम के रेडियोधर्मी क्षय से उत्पन्न होते हैं। ये आइसोटोप लेड-209, लेड-210, लेड-211 एवं लेड-212 हैं।[17]
फ्लोरोवियम के 6 समस्थानिक (फ्लेरोवियम-284, फ्लोरोवियम-285, फ्लोरोवियम-286, फ्लोरोवियम-287, फ्लोरोवियम-288 एवं फ्लोरोवियम-289) शोध किये गए हैं। इनमें से कोई भी स्वाभाविक रूप से नहीं होता है। फ्लेरोवियम का सबसे स्थिर फ्लोरोवियम के समस्थानिक है, जिसका अर्ध जीवन 2.6 सेकंड है।[17]
घटना
अधिकांश सितारों में तारकीय संलयन के परिणामस्वरूप कार्बन एकत्रित, एवं अल्प भी होता है।[16] कार्बन पृथ्वी की परत में 480 भाग प्रति मिलियन की सांद्रता में उपस्थित है, एवं समुद्री जल में 28 भाग प्रति मिलियन की सांद्रता में उपस्थित है। कार्बन वायुमंडल में कार्बन मोनोऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड एवं मीथेन के रूप में उपस्थित है। कार्बन कार्बोनेट खनिज का प्रमुख घटक है, एवं हाइड्रोजन कार्बोनेट में होता है, जो समुद्री जल में साधारण है। कार्बन विशिष्ट मानव का 22.8% बनाता है।[17]
सिलिकॉन 28% की सांद्रता पर पृथ्वी की परत में उपस्थित है, जिससे यह वहां दूसरा सबसे प्रचुर मात्रा में तत्व बन जाता है। समुद्री जल में सिलिकॉन की सांद्रता समुद्र की सतह पर 30 भाग प्रति बिलियन से लेकर 2000 भाग प्रति बिलियन गहराई तक भिन्न हो सकती है। सिलिकॉन धूल पृथ्वी के वायुमंडल में ट्रेस मात्रा में होती है। सिलिकेट खनिज पृथ्वी पर सबसे सरल प्रकार के खनिज हैं। सिलिकॉन मानव शरीर के प्रति मिलियन में औसतन 14.3 भाग बनाता है।[17] तारकीय संलयन के माध्यम से केवल सबसे बड़े सितारे सिलिकॉन का उत्पादन करते हैं।[16]
जर्मेनियम पृथ्वी की परत के प्रति मिलियन में 2 भाग बनाता है, जिससे यह वहां 52वां सबसे प्रचुर तत्व बन जाता है। औसतन, जर्मेनियम प्रति मिलियन मिट्टी में 1 भाग बनाता है। जर्मेनियम प्रति ट्रिलियन समुद्री जल में 0.5 भाग बनाता है। समुद्री जल में ऑर्गेनोजर्मेनियम रसायन भी पाए जाते हैं। जर्मेनियम मानव शरीर में प्रति अरब 71.4 भागों की सांद्रता पर होता है। जर्मेनियम कुछ अधिक दूर के तारों में उपस्थित है।[17]
टिन पृथ्वी की परत का 2 भाग प्रति मिलियन बनाता है, जिससे यह वहां 49वां सबसे प्रचुर तत्व बन जाता है। औसतन, टिन प्रति मिलियन मिट्टी में 1 भाग बनाता है। टिन समुद्री जल में 4 भाग प्रति ट्रिलियन की सांद्रता में उपस्थित है। टिन मानव शरीर के प्रति अरब 428 भागों का निर्माण करता है। टिन (IV टिन (चतुर्थ) ऑक्साइड मिट्टी में प्रति मिलियन 0.1 से 300 भागों की सांद्रता पर होता है।[17] टिन आग्नेय चट्टान में प्रति हजार भाग की सांद्रता में भी होता है।[18] लेड पृथ्वी की परत के प्रति मिलियन में 14 भाग बनाता है, जिससे यह वहां 36वां सबसे प्रचुर तत्व बन जाता है। औसतन, सीसा प्रति मिलियन मिट्टी में 23 भागों का निर्माण करता है, किन्तु प्राचीन सीसे की खानों के पास एकाग्रता 20000 भाग प्रति मिलियन (2 प्रतिशत) तक पहुंच सकती है। समुद्री जल में सीसा 2 भाग प्रति ट्रिलियन की सांद्रता में उपस्थित होता है। सीसा भार के गणना से मानव शरीर के प्रति मिलियन में 1.7 भाग बनाता है। मानव गतिविधि किसी भी अन्य धातु की तुलना में पर्यावरण में अधिक सीसा त्यागती देती है।[17] फ्लेरोवियम केवल कण त्वरक में होता है।[17]
इतिहास
पुरातनता में शोध एवं उपयोग
गंधक, लोहा, तांबा, पारा (तत्व), चांदी एवं सोने के साथ-साथ कार्बन, टिन एवं सीसा प्राचीन संसार में प्रसिद्ध तत्वों में से कुछ हैं।[19] रॉक क्रिस्टल के रूप में सिलिका के रूप में सिलिकॉन पूर्व-राजवंशीय मिस्रवासियों से परिचित था, जो इसे मोतियों एवं अल्प फूलदानों के लिए उपयोग करते थे; प्रारंभिक चीनी के लिए एवं संभवतः पूर्वजों के कई अन्य लोगों के लिए सिलिका युक्त कांच का निर्माण मिस्रियों द्वारा किया गया था I अल्प से अल्प 1500 ईसा पूर्व एवं फोनीशियन द्वारा प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले कई यौगिकों या सिलिकेट खनिजों का उपयोग प्रारंभिक लोगों द्वारा आवासों के निर्माण के लिए विभिन्न प्रकार के मोर्टार में किया गया था।
ऐसा प्रतीत होता है कि टिन की उत्पत्ति इतिहास में लुप्त हो गई है। ऐसा प्रतीत होता है कि कांस्य, जो तांबे एवं टिन के मिश्र धातु का उपयोग प्रागैतिहासिक मानव द्वारा शुद्ध धातु को भिन्न करने के लिए किया गया था। प्रारंभिक मेसोपोटामिया, सिंधु घाटी, मिस्र, क्रेते, इज़राइल एवं पेरू में कांस्य साधारण थे। प्रारंभिक भूमध्य सागरीय लोगों द्वारा उपयोग किए जाने वाले अधिकांश टिन स्पष्ट रूप से ब्रिटिश द्वीपों में सिसिली द्वीपों एवं कॉर्नवाल से आए थे,[20] जहां धातु का खनन लगभग 300-200 ईसा पूर्व से होता है। स्पेनिश विजय से पूर्व दक्षिण एवं मध्य अमेरिका के इंका एवं एज़्टेक दोनों क्षेत्रों में टिन की खदानें चल रही थीं।
प्रारंभिक बाइबिल संगठन में सीसा का अधिकांशतः उल्लेख किया गया है। बेबीलोन ने शिलालेखों को रिकॉर्ड करने के लिए धातु को प्लेटों के रूप में उपयोग किया। प्राचीन रोम में इसका उपयोग गोलियों, पानी के पाइपों, सिक्कों एवं यहां तक कि भोजन बनाने के बर्तनों के लिए भी किया जाता था; वास्तव में, अंतिम उपयोग के परिणाम स्वरूप, ऑगस्टस सीज़र के समय में सीसा विषाक्तता का प्रतिशोधन किया गया था। सफेद शीशे के रूप में जाना जाने वाला यौगिक स्पष्ट रूप से अल्प से अल्प 200 ईसा पूर्व के रूप में भव्यता वर्णक के रूप में प्रस्तुत किया गया था।
आधुनिक शोध
अनाकार सिलिकॉन को प्रथम बार 1824 में स्वीडिश रसायनज्ञ जोंस जैकब बर्जेलियस द्वारा शुद्ध रूप से प्राप्त किया गया था I 1811 में अशुद्ध सिलिकॉन पूर्व में ही प्राप्त किया जा चुका था। 1854 तक क्रिस्टलीय सिलिकॉन प्रस्तुत नहीं किया गया था, जब इसे इलेक्ट्रोलिसिस के उत्पाद के रूप में प्राप्त किया गया था।
जर्मेनियम तीन तत्वों में से है जिसके अस्तित्व की भविष्यवाणी 1869 में रूसी रसायनज्ञ दिमित्री मेंडेलीव ने की थी जब उन्होंने प्रथम बार अपनी आवर्त सारणी प्रस्तुत की थी। चूँकि, वास्तव में कुछ समय के लिए तत्व का शोध नहीं किया गया था। सितंबर 1885 में, खनिक ने चांदी की खान में खनिज के प्रतिरूप का शोध किया एवं इसे खदान प्रबंधक को दे दिया, जिसने निर्धारित किया कि यह नया खनिज था एवं क्लेमेंस A ने विंकलर को खनिज भेजा। विंकलर ने अनुभव किया कि प्रतिरूप 75% चांदी, 18% सल्फर एवं 7% अन्य तत्व था। कई महीनों के पश्चात्, विंकलर ने तत्व को भिन्न कर दिया एवं निर्धारित किया कि यह तत्व 32 था।[17]
फ्लेरोवियम (तत्कालीन तत्व 114 के रूप में संदर्भित) के शोध का प्रथम प्रयास 1969 में संयुक्त परमाणु अनुसंधान संस्थान में किया गया था, किन्तु यह असफल रहा। 1977 में, परमाणु अनुसंधान के लिए संयुक्त संस्थान के शोधकर्ताओं ने कैल्शियम-48 के साथ प्लूटोनियम -244 परमाणुओं पर बमबारी की, किन्तु असफल रहे। यह परमाणु प्रतिक्रिया 1998 में आवृत्ति की गई, इस बार सफलतापूर्वक सफल हुए थे।[17]
व्युत्पत्ति
कार्बन शब्द लैटिन शब्द कार्बो से आया है, जिसका अर्थ चारकोल है। सिलिकॉन शब्द लैटिन शब्द सिलेक्स या सिलिकिस से आया है, जिसका अर्थ चकमक पत्थर है। जर्मेनियम शब्द जर्मनिया शब्द से आया है, जो जर्मनी के लिए लैटिन है, वह देश जहां जर्मेनियम का शोध किया गया था। टिन शब्द की उत्पत्ति प्राचीन अंग्रेजी शब्द टिन से हुई है। लेड शब्द अंग्रेज़ी में से आया है।[17]फ्लेरोवियम का नाम जॉर्ज फ्लायरोव एवं उनके संस्थान के नाम पर रखा गया था।
अनुप्रयोग
कार्बन का सबसे अधिक उपयोग इसके अनाकार रूप में होता है। इस रूप में, कार्बन का उपयोग स्टील बनाने के लिए, 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।[17] कार्बन फाइबर का उपयोग कई अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे उपग्रह स्ट्रट्स, क्योंकि फाइबर अत्यधिक शक्तिशाली होते हुए भी कोमल होते हैं।[21] 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।[16][21]
1950 के दशक तक अर्धचालकों में जर्मेनियम का उपयोग किया जाता था, जब इसे सिलिकॉन से परिवर्तित किया गया था।[16] 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।[17]
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 चमक 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 नीलेरंग के रूप में किया जाता है।[17]
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 विचारो के कारण इस एप्लिकेशन को समाप्त कर दिया गया है।[22]
उत्पादन
कार्बन के हीरे का उत्पादन अधिकतम रूस, बोत्सवाना, कांगो (क्षेत्र), कनाडा एवं दक्षिण अफ्रीका, भारत द्वारा किया जाता है। सभी सिंथेटिक हीरों का 80% रूस द्वारा उत्पादित किया जाता है। चीन संसार के ग्रेफाइट का 70% उत्पादन करता है। अन्य ग्रेफाइट-खनन देश ब्राज़िल, कनाडा एवं मेक्सिको हैं।[17]
सिलिका को कार्बन के साथ गर्म करके सिलिकॉन का उत्पादन किया जा सकता है।[21]
जर्मन जैसे कुछ जर्मेनियम अयस्क हैं, किन्तु दुर्लभ होने के कारण इनका खनन नहीं किया जाता है। इसके अतिरिक्त, जर्मेनियम को जस्ता जैसी धातुओं के अयस्कों से निकाला जाता है। रूस एवं चीन में, जर्मेनियम को कोयले के भंडार से भी भिन्न किया जाता है। जर्मेनियम युक्त अयस्कों को पूर्व क्लोरीन से उपचारित कर जर्मेनियम टेट्राक्लोराइड बनाया जाता है, जो हाइड्रोजन गैस के साथ मिश्रित होता है। तत्पश्चात जोन शोधन द्वारा जर्मेनियम को परिष्कृत किया जाता है। प्रत्येक वर्ष लगभग 140 मीट्रिक टन जर्मेनियम का उत्पादन होता है।[17]
खदानें प्रत्येक वर्ष 300,000 मीट्रिक टिन का उत्पादन करती हैं। चीन, इंडोनेशिया, पेरू, बोलीविया एवं ब्राजील टिन के प्रमुख उत्पादक देश हैं। जिस विधि से टिन का उत्पादन किया जाता है वह टिन खनिज कैसिटराइटe (SnO2) कोक (ईंधन) के साथ गर्म करना है।[17]
सबसे अधिक खनन किया जाने वाला सीसा अयस्क सीसे की कच्ची धात (लेड सल्फाइड) है। प्रत्येक वर्ष 4 मिलियन मीट्रिक टन सीसे का खनन किया जाता है, अधिकतम चीन, ऑस्ट्रेलिया, संयुक्त राज्य अमेरिका एवं पेरू में किया जाता है। अयस्कों को कोक एवं चूना पत्थर के साथ मिश्रित किया जाता है एवं शुद्ध सीसे का उत्पादन करने के लिए रोस्टिंग (धातु विज्ञान) किया जाता है। अधिकांश सीसा बैटरी से पुनर्नवीनीकरण किया जाता है। मनुष्यों द्वारा अब तक निकाले गए सीसे की कुल मात्रा 350 मिलियन मीट्रिक टन है।[17]
जैविक भूमिका
कार्बन सभी ज्ञात जीवन के लिए महत्वपूर्ण तत्व है। यह सभी कार्बनिक यौगिकों में है, उदाहरण के लिए, डीएनए, स्टेरॉयड एवं प्रोटीन आदि।[5] जीवन के लिए कार्बन का महत्व मुख्य रूप से इसकी अन्य तत्वों के साथ कई बंधन बनाने की क्षमता के कारण है।[16] सामान्य 70 किलोग्राम मानव में 16 किलोग्राम कार्बन होता है।[17]
सिलिकॉन आधारित जीवन की व्यवहार्यता पर साधारणता वार्तालाप की जाती है। चूँकि, यह विस्तृत वृत्त एवं चेन बनाने में कार्बन की तुलना में अर्घ्य सक्षम है।[5] सिलिकॉन डाइऑक्साइड के रूप में सिलिकॉन का उपयोग डायटम एवं समुद्री स्पंज द्वारा उनकी कोशिका भित्ति एवं कंकाल बनाने के लिए किया जाता है। सिलिकॉन मुर्गियों एवं चूहों में हड्डियों के विकास के लिए आवश्यक है एवं मनुष्यों में भी आवश्यक हो सकता है। मनुष्य प्रतिदिन औसतन 20 से 1200 मिलीग्राम सिलिकॉन का उपभोग करते हैं, अधिकतम अनाज से सामान्य 70 किलोग्राम के मानव में 1 ग्राम सिलिकॉन होता है।[17] जर्मेनियम की जैविक भूमिका ज्ञात नहीं है, चूँकि यह रसायनिक प्रतिक्रिया को उत्तेजित करता है। 1980 में कज़ुहिको उथला द्वारा जर्मेनियम को स्वास्थ्य लाभ के लिए सूचित किया गया था, किन्तु यह अधिकार सिद्ध नहीं हुआ है। कुछ पौधे मिट्टी से जर्मेनियम ऑक्साइड के रूप में जर्मेनियम ग्रहण करते हैं, इन पौधों, में खाद्यान्न एवं सब्जियां सम्मिलित हैं, लगभग 0.05 भाग प्रति मिलियन जर्मेनियम होता है। जर्मेनियम का अनुमानित मानव सेवन प्रति दिन 1 मिलीग्राम है। सामान्य 70 किलोग्राम मानव में 5 मिलीग्राम जर्मेनियम होता है।[17]
टिन को चूहों में उचित वृद्धि के लिए आवश्यक दर्शाया गया है, किन्तु 2013 तक, यह प्रदर्शित करने के लिए कोई प्रमाण नहीं है कि मनुष्य को स्वयं के आहार में टिन की आवश्यकता है। पौधों को टिन की आवश्यकता नहीं होती है। चूँकि, पौधे स्वयं जड़ में टिन एकत्रित करते हैं। गेहूं एवं मक्का में क्रमशः सात एवं तीन भाग प्रति मिलियन होते हैं। चूँकि, पौधों में टिन का स्तर 2000 भागों प्रति मिलियन तक पहुंच सकता है यदि पौधे टिन स्मेल्टर के निकट हों। औसतन, मनुष्य प्रति दिन 0.3 मिलीग्राम टिन का सेवन करते हैं। सामान्य 70 किलोग्राम मानव में 30 मिलीग्राम टिन होता है।[17]
लेड की कोई ज्ञात जैविक भूमिका नहीं है, एवं वास्तव में अत्यधिक विषैला है, किन्तु कुछ रोगाणु सीसा-दूषित वातावरण में जीवित रहने में सक्षम हैं। कुछ पौधों, जैसे कि खीरे में प्रति मिलियन शीशे के दसियों भाग तक होते हैं। सामान्य 70 किलोग्राम मानव में 120 मिलीग्राम सीसा होता है।[17]
फ्लेरोवियम की कोई जैविक भूमिका नहीं है एवं इसके अतिरिक्त केवल कण त्वरक में पाया एवं बनाया जाता है।
विषाक्तता
एलिमेंटल कार्बन साधारणता विषैला नहीं होता है, किन्तु इसके कई यौगिक होते हैं, जैसे कार्बन मोनोऑक्साइड एवं हाइड्रोजन साइनाइड होते हैं। चूँकि, कार्बन धूल हानिकारक हो सकती है क्योंकि यह अगम्य के समान फेफड़ों में रहती है।[17]
सिलिकॉन खनिज साधारणता विषैले नहीं होते हैं। चूँकि, सिलिकॉन डाइऑक्साइड धूल, जैसे कि ज्वालामुखियों द्वारा उत्सर्जित, फेफड़ों में प्रवेश करने पर स्वास्थ्य पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ सकता है।[16]
जर्मेनियम दुग्धाम्ल एवं शराब डिहाइड्रोजनेज जैसे एंजाइमों में हस्तक्षेप कर सकता है। अकार्बनिक जर्मेनियम यौगिकों की तुलना में कार्बनिक जर्मेनियम यौगिक अधिक विषैले होते हैं। जर्मेनियम में जानवरों में अल्प मात्रा में मुंह की विषाक्तता होती है। गंभीर जर्मेनियम विषाक्तता श्वसन पक्षाघात से मृत्यु का कारण बन सकती है।[23] कुछ टिन यौगिक निगलने के लिए विषैले होते हैं, किन्तु टिन के अधिकांश अकार्बनिक यौगिकों को अन्य विषैला माना जाता है। ट्राइमिथाइल टिन एवं ट्राइथाइल टिन जैसे कार्बनिक टिन यौगिक अत्यधिक विषैले होते हैं, एवं कोशिकाओं के अंदर रसायनिक प्रक्रियाओं को बाधित कर सकते हैं।[17]
लेड एवं इसके यौगिक, जैसे प्रमुख एसीटेट अत्यधिक विषैले होते हैं। सीसा विषाक्तता से सिरदर्द, पेट दर्द, कब्ज एवं वात रोग हो सकता है।[17]
फ्लेरोवियम इतना अधिक रेडियोधर्मी है कि यह परीक्षण नहीं कर सकता कि यह विषैला है या नहीं, चूँकि इसकी उच्च रेडियोधर्मिता एकल विषैली होगी।
संदर्भ
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