कार्बन समूह: Difference between revisions

Carbon group (group 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	Diamond and graphite, two allotropes of carbonCarbon (C); 6 Other nonmetal
3	Purified siliconSilicon (Si); 14 Metalloid
4	Polycrystallline germaniumGermanium (Ge); 32 Metalloid
5	Alpha- and beta-tin, two allotropes of tinTin (Sn); 50 Other metal
6	Lead crystalsLead (Pb); 82 Other metal
7	Flerovium (Fl); 114 Other metal
	primordial element
	synthetic element
	Atomic number color:
	black=solid
	v; t; e;

Latest revision as of 15:58, 27 October 2023

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 sp^{2 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 (C^{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 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 क

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