कार्बन समूह

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	Diamond and graphite, two allotropes of carbon Carbon (C) 6 Other nonmetal
3	Purified silicon Silicon (Si) 14 Metalloid
4	Germanium (Ge) 32 Metalloid
5	Alpha- and beta-tin, two allotropes of tin Tin (Sn) 50 Other metal
6	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।

विशेषताएं

रासायनिक

अन्य समूहों के जैसे, इस परिवार के सदस्य इलेक्ट्रॉन विन्यास में पैटर्न 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 sp^{2 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 हलोजन के साथ टेट्राहैलाइड बनाता है। कार्बन कार्बन मोनोआक्साइड, कार्बन सबऑक्साइड एवंकार्बन डाईऑक्साइड जैसे कार्बन ऑक्साइड भी बनाता है। कार्बन डाइसल्फ़ाइड्स एवं डिसेलेनाइड्स बनाता है। सिलिकॉन कई हाइड्राइड बनाता है; उनमें से दो सिलेन हैं|SiH₄एवंडिसिलने|सी₂H₆. सिलिकॉन फ्लोरीन, क्लोरीन, ब्रोमीन एवं आयोडीन के साथ टेट्राहैलाइड बनाता है। सिलिकॉन सिलिकॉन डाइऑक्साइड एवं सिलिकॉन डाइसल्फ़ाइड भी बनाता है। सिलिकॉन नाइट्राइड का सूत्र Si है₃N₄.

जर्मेनियम पाँच हाइड्राइड बनाता है। पहले दो जर्मेनियम हाइड्राइड जर्मेन|GeH हैं₄एवं जर्मन₂H₆. जर्मेनियम, एस्टैटिन को छोड़कर सभी हैलोजन के साथ टेट्राहैलाइड बनाता है एवं ब्रोमीन एवं एस्टैटिन को छोड़कर सभी हैलोजन के साथ डाइहैलाइड बनाता है। जर्मेनियम पोलोनियम को छोड़कर सभी प्राकृतिक एकल चाकोजेन से बंधता है, एवं डाइऑक्साइड, डाइसल्फ़ाइड एवं डिसेलेनाइड बनाता है। जर्मेनियम नाइट्राइड का सूत्र Ge होता है₃N₄. टिन दो हाइड्राइड बनाता है: स्टैनेन|SnH₄एवं दूर|सं₂H₆. टिन एस्टैटिन को छोड़कर सभी हैलोजन के साथ डाइहैलाइड्स एवं टेट्राहैलाइड्स बनाता है। टिन पोलोनियम को छोड़कर प्रत्येक प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले चाकोजेन में से एक के साथ चाकोजेनाइड्स बनाता है, एवं पोलोनियम एवं टेल्यूरियम को छोड़कर प्रत्येक प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले चाकोजेन में से दो के साथ चाकोजेनाइड्स बनाता है। सीसा एक हाइड्राइड बनाता है, जिसका सूत्र प्लंबने|PbH है₄. 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 बनाता है, एक सल्फाइड, एक सेलेनाइड एवं एक टेल्यूराइड। फ्लोरोवियम के कोई ज्ञात यौगिक नहीं हैं।

भौतिक

कार्बन समूह के क्वथनांक भारी तत्वों के साथ कम 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। कार्बन समूह के तत्वों के गलनांकों की प्रवृत्ति मोटे तौर पर 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। 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 कम तापमान (13.2 डिग्री सेल्सियस से नीचे) पर टिन में होता है। कमरे के तापमान पर टिन में एक चतुर्भुज क्रिस्टल प्रणाली क्रिस्टल संरचना होती है। लीड में एक चेहरा-केंद्रित क्यूबिक क्रिस्टल संरचना होती है।

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।

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।

एलोट्रोप्स

Main article: Allotropes of carbon

कार्बन के कई एलोट्रोपे हैं। सबसे आम ग्रेफाइट है, जो स्टैक्ड शीट्स के रूप में कार्बन है। कार्बन का दूसरा रूप हीरा है, लेकिन यह अपेक्षाकृत दुर्लभ है। अक्रिस्टलीय कार्बन, कार्बन का तीसरा आवंटन है; यह कालिख का एक घटक है। कार्बन का एक अन्य अपरूप एक फुलरीन है, जो एक गोले में मुड़े हुए कार्बन परमाणुओं की चादरों के रूप में होता है। 2003 में खोजे गए कार्बन के पांचवें आवंटन को ग्राफीन कहा जाता है, एवं यह मधुकोश के आकार के गठन में व्यवस्थित कार्बन परमाणुओं की एक परत के रूप में होता है। सिलिकॉन के दो ज्ञात अलॉट्रोप हैं जो कमरे के तापमान पर उपस्थित हैं। इन आवंटनों को अनाकार एवं क्रिस्टलीय आवंटन के रूप में जाना जाता है। अनाकार अलॉट्रोप एक भूरे रंग का पाउडर है। क्रिस्टलीय आवंटन ग्रे है एवं इसमें धातु की चमक (खनिज विज्ञान) है। टिन के दो अलॉट्रोप होते हैं: α-tin, जिसे ग्रे टिन एवं β-tin के नाम से भी जाना जाता है। टिन आमतौर पर β-टिन के रूप में पाया जाता है, जो एक चांदी की धातु है। चूँकि , मानक दबाव में, β-tin 13.2 डिग्री सेल्सियस/56 डिग्री फ़ारेनहाइट से कम तापमान पर α-tin, एक 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।

परमाणु

कार्बन समूह के कम से कम दो तत्वों (टिन एवं लेड) में जादू नाभिक होता है, जिसका अर्थ है कि ये तत्व उन तत्वों की तुलना में अधिक सामान्य एवंअधिक स्थिर होते हैं जिनमें मैजिक न्यूक्लियस नहीं होता है।

आइसोटोप

[[कार्बन-12 के समस्थानिक]] ज्ञात समस्थानिक हैं। इनमें से तीन स्वाभाविक रूप से होते हैं। सबसे आम स्थिर आइसोटोप कार्बन -12 है, इसके बाद स्थिर कार्बन -13 है।कार्बन-14 -14 5,730 वर्षों के आधे जीवन के साथ एक प्राकृतिक रेडियोधर्मी समस्थानिक है।

सिलिकॉन के 23 समस्थानिक खोजे गए हैं। इनमें से पांच स्वाभाविक रूप से होते हैं। सबसे आम स्थिर सिलिकॉन -28 है, इसके बाद स्थिर सिलिकॉन -29 एवं स्थिर सिलिकॉन -30 है। सिलिकॉन -32 एक रेडियोधर्मी आइसोटोप है जो प्राकृतिक रूप से एक्टिनाइड्स के रेडियोधर्मी क्षय के परिणामस्वरूप एवं ऊपरी वायुमंडल में स्पेलेशन के माध्यम से होता है। सिलिकॉन-34 भी प्राकृतिक रूप से एक्टिनाइड्स के रेडियोधर्मी क्षय के परिणामस्वरूप होता है।

जर्मेनियम के 32 समस्थानिक खोजे गए हैं। इनमें से पांच स्वाभाविक रूप से होते हैं। सबसे आम स्थिर जर्मेनियम के समस्थानिक है, इसके बाद स्थिर आइसोटोप जर्मेनियम -72, स्थिर आइसोटोप जर्मेनियम -70 एवं स्थिर आइसोटोप जर्मेनियम -73 है। आइसोटोप जर्मेनियम-76 एक मौलिक न्यूक्लाइड है।

टिन के 40 समस्थानिक खोजे गए हैं। इनमें से 14 प्रकृति में होते हैं। सबसे आम टिन-120 है, इसके बाद 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।

सीसे के 38 समस्थानिक खोजे गए हैं। इनमें से 9 स्वाभाविक रूप से होते हैं। सबसे आम आइसोटोप लेड-208 है, उसके बाद 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।

फ्लोरोवियम के 6 समस्थानिक (फ्लेरोवियम-284, फ्लोरोवियम-285, फ्लोरोवियम-286, फ्लोरोवियम-287, फ्लोरोवियम-288 एवं फ्लोरोवियम-289) खोजे गए हैं। इनमें से कोई भी स्वाभाविक रूप से नहीं होता है। फ्लेरोवियम का सबसे स्थिर फ्लोरोवियम के समस्थानिक है, जिसका आधा जीवन 2.6 सेकंड है।

घटना

अधिकांश सितारों में तारकीय संलयन के परिणामस्वरूप कार्बन जमा होता है, यहां तक ​​​​कि छोटे भी।कार्बन पृथ्वी की पपड़ी में 480 भागों प्रति मिलियन की सांद्रता में उपस्थित है, एवं समुद्री जल में 28 भागों प्रति मिलियन की सांद्रता में उपस्थित है। कार्बन वायुमंडल में कार्बन मोनोऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड एवं मीथेन के रूप में उपस्थित है। कार्बन कार्बोनेट खनिजों का एक प्रमुख घटक है, एवं हाइड्रोजन कार्बोनेट में होता है, जो समुद्री जल में आम है। कार्बन एक विशिष्ट मानव का 22.8% बनाता है।

सिलिकॉन 28% की सांद्रता पर पृथ्वी की पपड़ी 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 भागों प्रति बिलियन से लेकर 2000 भागों प्रति बिलियन गहराई तक भिन्न हो सकती है। सिलिकॉन धूल पृथ्वी के वायुमंडल में ट्रेस मात्रा में होती है। सिलिकेट खनिज पृथ्वी पर सबसे आम प्रकार के खनिज हैं। सिलिकॉन मानव शरीर के प्रति मिलियन में औसतन 14.3 भाग बनाता है।तारकीय संलयन के माध्यम से केवल सबसे बड़े सितारे सिलिकॉन का उत्पादन करते हैं।

जर्मेनियम पृथ्वी की पपड़ी 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 बहुत दूर के तारों में उपस्थित पाया गया है।

टिन पृथ्वी की पपड़ी 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 भागों प्रति ट्रिलियन की सांद्रता में उपस्थित है। टिन मानव शरीर के प्रति अरब 428 भागों का निर्माण करता है। टिन (IVटिन (चतुर्थ) ऑक्साइड मिट्टी में प्रति मिलियन 0.1 से 300 भागों की सांद्रता पर होता है।टिन आग्नेय चट्टानों में प्रति हजार एक भाग की सांद्रता में भी होता है। लेड पृथ्वी की पपड़ी 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, लेकिन पुरानी सीसे की खानों के पास एकाग्रता 20000 भागों प्रति मिलियन (2 प्रतिशत) तक पहुंच सकती है। समुद्री जल में सीसा 2 भागों प्रति ट्रिलियन की सांद्रता में उपस्थित होता है। सीसा वजन के हिसाब 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 छोड़ती है।

फ्लेरोवियम केवल कण त्वरक में होता है।

इतिहास

पुरातनता में खोज एवंउपयोग

गंधक , लोहा, तांबा, पारा (तत्व), चांदी एवं सोने के साथ-साथ कार्बन, टिन एवं सीसा प्राचीन दुनिया में प्रसिद्ध तत्वों में से कुछ हैं। रॉक क्रिस्टल के रूप में सिलिका के रूप में सिलिकॉन पूर्व-राजवंशीय मिस्रवासियों से परिचित था, जो इसे मोतियों एवं छोटे फूलदानों के लिए इस्तेमाल करते थे; प्रारंभिक चीनी के लिए; एवं शायद पूर्वजों के कई अन्य लोगों के लिए। सिलिका युक्त कांच का निर्माण मिस्रियों द्वारा किया गया था - कम से कम 1500 ईसा पूर्व - एवं फोनीशियन द्वारा। प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले कई यौगिकों या सिलिकेट खनिजों का उपयोग शुरुआती लोगों द्वारा आवासों के निर्माण के लिए विभिन्न प्रकार के मोर्टार में किया गया था।

ऐसा लगता है कि टिन की उत्पत्ति इतिहास में खो गई है। ऐसा प्रतीत होता है कि कांस्य, जो तांबे एवं टिन के मिश्र धातु हैं, का उपयोग प्रागैतिहासिक मानव द्वारा शुद्ध धातु को अलग करने से कुछ समय पहले किया गया था। शुरुआती मेसोपोटामिया, सिंधु घाटी, मिस्र, क्रेते, इज़राइल एवं पेरू में कांस्य आम थे। प्रारंभिक भूमध्यसागरीय लोगों द्वारा उपयोग किए जाने वाले अधिकांश टिन स्पष्ट रूप से ब्रिटिश द्वीपों में सिसिली द्वीपों एवं कॉर्नवाल से आए थे, जहां धातु का खनन लगभग 300-200 ईसा पूर्व से होता है। स्पेनिश विजय से पहले दक्षिण एवं मध्य अमेरिका के इंका एवं एज़्टेक दोनों क्षेत्रों में टिन की खदानें चल रही थीं।

शुरुआती बाइबिल खातों में सीसा का अधिकांशतः उल्लेख किया गया है। बेबीलोनियों ने शिलालेखों को रिकॉर्ड करने के लिए धातु को प्लेटों के रूप में इस्तेमाल किया। प्राचीन रोम में इसका उपयोग गोलियों, पानी के पाइपों, सिक्कों एवं यहां तक ​​कि खाना पकाने के बर्तनों के लिए भी किया जाता था; वास्तव में, अंतिम उपयोग के परिणामस्वरूप, ऑगस्टस सीज़र के समय में सीसा विषाक्तता को पहचाना गया था। सफेद सीसा के रूप में जाना जाने वाला यौगिक स्पष्ट रूप से कम से कम 200 ईसा पूर्व के रूप में एक सजावटी वर्णक के रूप में तैयार किया गया था।

आधुनिक खोज

अनाकार सिलिकॉन को पहली बार 1824 में स्वीडिश रसायनज्ञ जोंस जैकब बर्जेलियस द्वारा शुद्ध रूप से प्राप्त किया गया था; 1811 में अशुद्ध सिलिकॉन पहले से ही प्राप्त किया जा चुका था। 1854 तक क्रिस्टलीय सिलिकॉन तैयार नहीं किया गया था, जब इसे इलेक्ट्रोलिसिस के उत्पाद के रूप में प्राप्त किया गया था।

जर्मेनियम तीन तत्वों में से एक है जिसके अस्तित्व की भविष्यवाणी 1869 में रूसी रसायनज्ञ दिमित्री मेंडेलीव ने की थी जब उन्होंने पहली बार अपनी आवर्त सारणी तैयार की थी। चूँकि , तत्व वास्तव में कुछ समय के लिए खोजा नहीं गया था। सितंबर 1885 में, एक खनिक ने एक चांदी की खान में खनिज के नमूने की खोज की एवं इसे खदान प्रबंधक को दे दिया, जिसने निर्धारित किया कि यह एक नया खनिज था एवंक्लेमेंस ए विंकलर को खनिज भेजा। विंकलर ने महसूस किया कि नमूना 75% चांदी, 18% सल्फर एवं 7% एक अनदेखा तत्व था। कई महीनों के बाद, विंकलर ने तत्व को अलग कर दिया एवं निर्धारित किया कि यह तत्व 32 था।

फ्लेरोवियम (तत्कालीन तत्व 114 के रूप में संदर्भित) की खोज का पहला प्रयास 1969 में संयुक्त परमाणु अनुसंधान संस्थान में किया गया था, लेकिन यह असफल रहा। 1977 में, परमाणु अनुसंधान के लिए संयुक्त संस्थान के शोधकर्ताओं ने कैल्शियम-48 -48 के साथ प्लूटोनियम -244 परमाणुओं पर बमबारी की, लेकिन फिर से असफल रहे। यह परमाणु प्रतिक्रिया 1998 में दोहराई गई, इस बार सफलतापूर्वक।

व्युत्पत्ति

कार्बन शब्द लैटिन शब्द कार्बो से आया है, जिसका अर्थ है चारकोल। सिलिकॉन शब्द लैटिन शब्द सिलेक्स या सिलिकिस से आया है, जिसका अर्थ है चकमक पत्थर। जर्मेनियम शब्द जर्मनिया शब्द से आया है, जो जर्मनी के लिए लैटिन है, वह देश जहां जर्मेनियम की खोज की गई थी। टिन शब्द की उत्पत्ति पुराने अंग्रेजी शब्द टिन से हुई है। लेड शब्द पुरानी अंग्रेज़ी के लेड शब्द से आया है।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, प्रंगार काला के रूप में, टायरों में भरने के रूप में, श्वासयंत्रों में एवं सक्रिय चारकोल के रूप में किया जाता है। कार्बन का उपयोग ग्रेफाइट के रूप में भी किया जाता है आमतौर पर पेंसिल में लेड के रूप में उपयोग किया जाता है। हीरा, कार्बन का दूसरा रूप, आमतौर पर गहनों में उपयोग किया जाता है।कार्बन फाइबर का उपयोग कई अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे उपग्रह स्ट्रट्स, क्योंकि फाइबर अत्यधिक मजबूत होते हुए भी लोचदार होते हैं। 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 अर्धचालकों में सिलिकॉन का भी आमतौर पर उपयोग किया जाता है।

1950 के दशक तक अर्धचालकों में जर्मेनियम का उपयोग किया जाता था, जब इसे सिलिकॉन से बदल दिया गया था।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।

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 आमतौर 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।

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, लेकिन विषाक्तता की चिंताओं के कारण इस एप्लिकेशन को बंद कर दिया गया है।

उत्पादन

कार्बन के अपररूप हीरे का उत्पादन ज्यादातर 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 दुनिया के ग्रेफाइट का 70% उत्पादन करता है। अन्य ग्रेफाइट-खनन देश ब्राज़िल, कनाडा एवं मेक्सिको हैं।

सिलिका को कार्बन के साथ गर्म करके सिलिकॉन का उत्पादन किया जा सकता है।

जर्मन जैसे कुछ जर्मेनियम अयस्क हैं, लेकिन दुर्लभ होने के कारण इनका खनन नहीं किया जाता है। इसके बजाय, जर्मेनियम को जस्ता जैसी धातुओं के अयस्कों से निकाला जाता है। रूस एवं चीन में, जर्मेनियम को कोयले के भंडार से भी अलग किया जाता है। जर्मेनियम युक्त अयस्कों को पहले क्लोरीन से उपचारित कर जर्मेनियम टेट्राक्लोराइड बनाया जाता है, जो हाइड्रोजन गैस के साथ मिश्रित होता है। फिर जोन शोधन द्वारा जर्मेनियम को एवं परिष्कृत किया जाता है। हर साल लगभग 140 मीट्रिक टन जर्मेनियम का उत्पादन होता है।

खदानें हर साल 300,000 मीट्रिक टन 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 (SnO₂) कोक (ईंधन) के साथ।

सबसे अधिक खनन किया जाने वाला सीसा अयस्क सीसे का कच्ची धात (लेड सल्फाइड) है। हर साल 4 मिलियन मीट्रिक टन सीसे का खनन किया जाता है, ज्यादातर चीन, ऑस्ट्रेलिया, संयुक्त राज्य अमेरिका एवं पेरू में। 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 सीसा बैटरी से पुनर्नवीनीकरण किया जाता है। मनुष्यों द्वारा अब तक निकाले गए सीसे की कुल मात्रा 350 मिलियन मीट्रिक टन है।

जैविक भूमिका

कार्बन सभी ज्ञात जीवन के लिए एक महत्वपूर्ण तत्व है। यह सभी कार्बनिक यौगिकों में है, उदाहरण के लिए, डीएनए, स्टेरॉयड एवं प्रोटीन। जीवन के लिए कार्बन का महत्व मुख्य रूप से इसकी अन्य तत्वों के साथ कई बंधन बनाने की क्षमता के कारण है। एक सामान्य 70 किलोग्राम मानव में 16 किलोग्राम कार्बन होता है।

सिलिकॉन आधारित जीवन की व्यवहार्यता पर आमतौर पर चर्चा की जाती है। चूँकि , यह विस्तृत रिंग एवं चेन बनाने में कार्बन की तुलना में कम सक्षम है।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, ज्यादातर अनाज से। सामान्य 70 किलोग्राम के मानव में 1 ग्राम सिलिकॉन होता है। जर्मेनियम की जैविक भूमिका ज्ञात नहीं है, चूँकि यह चयापचय को उत्तेजित करता है। 1980 में कज़ुहिको उथला द्वारा जर्मेनियम को स्वास्थ्य लाभ के लिए सूचित किया गया था, लेकिन यह दावा सिद्ध नहीं हुआ है। कुछ पौधे मिट्टी से जर्मेनियम ऑक्साइड के रूप में जर्मेनियम ग्रहण करते हैं. इन पौधों, जिनमें खाद्यान्न एवं सब्जियां सम्मिलित हैं, में लगभग 0.05 भाग प्रति मिलियन जर्मेनियम होता है। जर्मेनियम का अनुमानित मानव सेवन प्रति दिन 1 मिलीग्राम है। एक सामान्य 70 किलोग्राम मानव में 5 मिलीग्राम जर्मेनियम होता है।

टिन को चूहों में उचित वृद्धि के लिए आवश्यक दिखाया गया है, लेकिन 2013 तक, यह इंगित करने के लिए कोई सबूत नहीं है कि मनुष्य को अपने आहार में टिन की आवश्यकता है। पौधों को टिन की आवश्यकता नहीं होती है। चूँकि , पौधे अपनी जड़ों में टिन जमा 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 पास हों। औसतन, मनुष्य प्रति दिन 0.3 मिलीग्राम टिन का सेवन करते हैं। एक सामान्य 70 किलोग्राम मानव में 30 मिलीग्राम टिन होता है।

लेड की कोई ज्ञात जैविक भूमिका नहीं है, एवं वास्तव में अत्यधिक विषैला है, लेकिन कुछ रोगाणु सीसा-दूषित वातावरण में जीवित रहने में सक्षम हैं। कुछ पौधों, जैसे कि खीरे में प्रति मिलियन सीसा के दसियों भाग तक होते हैं। एक सामान्य 70 किलोग्राम मानव में 120 मिलीग्राम सीसा होता है।

फ्लेरोवियम की कोई जैविक भूमिका नहीं है एवं इसके बजाय केवल कण त्वरक में पाया एवं बनाया जाता है।

विषाक्तता

एलिमेंटल कार्बन आम तौर पर जहरीला नहीं होता है, लेकिन इसके कई यौगिक होते हैं, जैसे कार्बन मोनोऑक्साइड एवं हाइड्रोजन साइनाइड। चूँकि , कार्बन धूल खतरनाक हो सकती है क्योंकि यह अदह के समान फेफड़ों में रहती है।

सिलिकॉन खनिज आमतौर पर जहरीले नहीं होते हैं। चूँकि , सिलिकॉन डाइऑक्साइड धूल, जैसे कि ज्वालामुखियों द्वारा उत्सर्जित, फेफड़ों में प्रवेश करने पर स्वास्थ्य पर प्रतिकूल प्रभाव डाल सकती है।

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 कम मात्रा में मुंह की विषाक्तता होती है। गंभीर जर्मेनियम विषाक्तता श्वसन पक्षाघात से मृत्यु का कारण बन सकती है। कुछ टिन यौगिक निगलने के लिए जहरीले होते हैं, लेकिन टिन के अधिकांश अकार्बनिक यौगिकों को गैर विषैले माना जाता है। ट्राइमिथाइल टिन एवं ट्राइथाइल टिन जैसे कार्बनिक टिन यौगिक अत्यधिक विषैले होते हैं, एवं कोशिकाओं के अंदर चयापचय प्रक्रियाओं को बाधित कर सकते हैं।

लेड एवं इसके यौगिक, जैसे प्रमुख एसीटेट अत्यधिक विषैले होते हैं। सीसा विषाक्तता से सिरदर्द, पेट दर्द, कब्ज एवं गाउट हो सकता है।

फ्लेरोवियम इतना अधिक रेडियोधर्मी है कि यह परीक्षण नहीं कर सकता कि यह जहरीला है या नहीं, चूँकि इसकी उच्च रेडियोधर्मिता अकेले जहरीली होगी।