कार्बन परमाणु विशेषताएँ, संरचना, संकरण, वर्गीकरण

कार्बन परमाणु यह शायद सभी तत्वों में सबसे महत्वपूर्ण और प्रतीक है, क्योंकि इसके लिए जीवन का अस्तित्व संभव है। यह अपने आप में न केवल कुछ इलेक्ट्रॉनों, या प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के साथ एक नाभिक को घेरता है, लेकिन धूल को भी घेरता है, जो निगमित होता है और जीवित प्राणी बनाता है.

इसके अलावा, कार्बन परमाणु पृथ्वी की पपड़ी में पाए जाते हैं, हालांकि धातु तत्वों जैसे लोहा, कार्बोनेट, कार्बन डाइऑक्साइड, तेल, हीरे, कार्बोहाइड्रेट, आदि के लिए बहुतायत से नहीं, एक हिस्सा हैं। इसकी भौतिक और रासायनिक अभिव्यक्तियाँ.

लेकिन कार्बन परमाणु कैसे है? पहला गलत स्केच वह है जो ऊपर की छवि में देखा गया है, जिसकी विशेषताओं का वर्णन निम्नलिखित अनुभाग में किया गया है.

कार्बन परमाणु वायुमंडल, समुद्रों, उप-प्राणियों, पौधों और किसी भी पशु प्रजातियों के माध्यम से यात्रा करते हैं। इसकी महान रासायनिक विविधता इसके लिंक की उच्च स्थिरता और अंतरिक्ष में उन्हें कैसे ऑर्डर किए जाने के कारण है। इस प्रकार, यह एक तरफ चिकनी और चिकनाई ग्रेफाइट है; और दूसरी ओर, हीरा, जिसकी कठोरता कई सामग्रियों से अधिक है.

अगर कार्बन परमाणु में ऐसे गुण नहीं होते जो इसे चिह्नित करते, तो कार्बनिक रसायन पूरी तरह से मौजूद नहीं होते। कुछ दूरदर्शी भविष्य की नई सामग्रियों को इसके अलॉट्रोपिक संरचनाओं (कार्बन नैनोट्यूब, ग्रैफीन, फुलरीन, आदि) के डिजाइन और क्रियाशीलता के माध्यम से देखते हैं।.

सूची

• कार्बन परमाणु के 1 लक्षण
• 2 संरचना
• 3 संकरण
  • ३.१ ३
  • 3.2 sp2 और सपा
• 4 वर्गीकरण
  • 4.1 प्राथमिक
  • 4.2 माध्यमिक
  • 4.3 तृतीयक
  • 4.4 चतुर्भुज
• 5 का उपयोग करता है
  • 5.1 परमाणु द्रव्यमान इकाई
  • 5.2 कार्बन चक्र और जीवन
  • 5.3 13C एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी
• 6 संदर्भ

कार्बन परमाणु के लक्षण

कार्बन परमाणु को अक्षर C का प्रतीक माना जाता है। इसकी परमाणु संख्या Z 6 है, इसलिए, इसके छह प्रोटॉन हैं (नाभिक में "+" प्रतीक के साथ लाल वृत्त)। इसके अलावा, इसमें छह न्यूट्रॉन ("N" अक्षर के साथ पीले वृत्त) और अंत में छह इलेक्ट्रॉन (नीले तारे) हैं.

उनके परमाणु कणों के द्रव्यमान का योग 12.0107 यू का औसत मूल्य देता है। हालाँकि, छवि में परमाणु 12-कार्बन समस्थानिक से मेल खाता है (¹²सी), जिसमें डी शामिल हैं। अन्य समस्थानिक, जैसे ¹³सी और ¹⁴सी, कम प्रचुर मात्रा में, केवल न्यूट्रॉन की संख्या में भिन्नता है.

इसलिए, यदि आप इन आइसोटोप को आकर्षित करते हैं ¹³सी में एक अतिरिक्त पीला सर्कल होगा, और ¹⁴सी, दो और। तार्किक रूप से इसका मतलब है कि वे भारी कार्बन परमाणु हैं.

इसके अतिरिक्त, इस संबंध में अन्य कौन सी विशेषताओं का उल्लेख किया जा सकता है? यह टेट्रावैलेंट है, अर्थात यह चार सहसंयोजक बंधन बना सकता है। यह आवर्त सारणी के समूह 14 (वैट) में स्थित है, विशेष रूप से ब्लॉक पी में.

यह एक बहुत ही बहुमुखी परमाणु भी है, जो आवधिक तालिका के लगभग सभी तत्वों के साथ लिंक करने में सक्षम है; विशेष रूप से खुद के साथ, मैक्रोमोलेक्युलस और रैखिक, शाखित और लैमेलर पॉलिमर का निर्माण.

संरचना

कार्बन परमाणु की संरचना क्या है? इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, पहले आपको अपने इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन पर जाना होगा: 1s²2s²2p² या [वह] 2 एस²2p².

इसलिए, तीन ऑर्बिटल्स हैं: 1 एस², 2s² और 2 पी², दो इलेक्ट्रॉनों के साथ प्रत्येक। यह ऊपर की छवि में भी देखा जा सकता है: दो इलेक्ट्रॉनों (नीले सितारों) के साथ तीन छल्ले प्रत्येक (कक्षाओं द्वारा छल्ले को भ्रमित न करें: वे कक्षीय हैं).

ध्यान दें, हालांकि, दो तारों में अन्य चार की तुलना में गहरे नीले रंग की छाया है। क्यों? क्योंकि पहले दो आंतरिक परत 1s से मेल खाते हैं² या [वह], जो रासायनिक बांडों के निर्माण में सीधे भाग नहीं लेता है; जबकि बाहरी परत के इलेक्ट्रॉनों, 2s और 2p, करते हैं.

S और p ऑर्बिटल्स का आकार एक जैसा नहीं है, इसलिए सचित्र परमाणु वास्तविकता के अनुसार नहीं है; इलेक्ट्रॉनों और नाभिक के बीच की दूरी के महान अनुपात के अलावा, जो सैकड़ों गुना अधिक होना चाहिए.

इसलिए, कार्बन परमाणु की संरचना में तीन ऑर्बिटल्स होते हैं जहां इलेक्ट्रॉनों को विसरित इलेक्ट्रॉनिक बादलों में "पिघला" दिया जाता है। और नाभिक और इन इलेक्ट्रॉनों के बीच एक दूरी होती है जो हमें परमाणु के अंदर "शून्यता" को देखने की अनुमति देती है.

संकरण

यह पहले उल्लेख किया गया था कि कार्बन परमाणु टेट्रावैलेंट है। इसके इलेक्ट्रॉनिक विन्यास के अनुसार, इसके 2s इलेक्ट्रॉनों को युग्मित किया जाता है और 2p इलेक्ट्रॉनों को अप्रकाशित किया जाता है:

एक उपलब्ध पी ऑर्बिटल रहता है, जो नाइट्रोजन परमाणु (2 पी) में एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन के साथ खाली और भरा होता है³).

सहसंयोजक बंधन की परिभाषा के अनुसार, यह आवश्यक है कि प्रत्येक परमाणु अपने गठन के लिए एक इलेक्ट्रॉन का योगदान देता है; हालाँकि, यह देखा जा सकता है कि में बेसल अवस्था कार्बन परमाणु में मुश्किल से दो अप्रभावित इलेक्ट्रॉन होते हैं (प्रत्येक 2p कक्षीय में एक)। इसका मतलब यह है कि इस अवस्था में यह एक विधमान परमाणु है, और इसलिए, यह केवल दो बांड बनाता है (-सी-).

तो, यह कैसे संभव है कि कार्बन परमाणु चार बांड बनाता है? ऐसा करने के लिए, आपको 2s कक्षीय से 2p उच्च ऊर्जा कक्षीय तक एक इलेक्ट्रॉन को बढ़ावा देना चाहिए। यह किया, चार परिणामी कक्षाएँ हैं पतित; दूसरे शब्दों में, उनके पास एक ही ऊर्जा या स्थिरता है (ध्यान दें कि वे संरेखित हैं).

इस प्रक्रिया को संकरण के रूप में जाना जाता है, और इसके लिए धन्यवाद, अब कार्बन परमाणु में चार कक्षीय सपा हैं³ चार लिंक बनाने के लिए एक-एक इलेक्ट्रॉन के साथ। यह इसकी विशेषता के कारण tetravalent है.

एसपी³

जब कार्बन परमाणु के पास एक संकरण होता है³, एक टेट्राहेड्रोन के कोने पर अपने चार हाइब्रिड ऑर्बिटल्स को ओरिएंट करें, जो कि इसका इलेक्ट्रॉनिक ज्यामिति है.

तो, आप एक कार्बन सपा की पहचान कर सकते हैं³ क्योंकि यह केवल चार सरल बंध बनाता है, जैसा कि मीथेन अणु (सीएच) में होता है₄)। और इसके आसपास एक टेट्राहेड्रल वातावरण का निरीक्षण किया जा सकता है.

एसपी ऑर्बिटल्स का ओवरलैप³ यह इतना प्रभावी और स्थिर है कि सरल सी-सी बांड में 345.6 kJ / mol की एक थैलीपी होती है। यह बताता है कि क्यों अनंत कार्बनयुक्त संरचनाएं और कार्बनिक यौगिकों की एक असीम संख्या है। इसके अतिरिक्त, कार्बन परमाणु अन्य प्रकार के बांड बना सकते हैं.

एसपी² और सपा

कार्बन परमाणु अन्य संकरणों को अपनाने में भी सक्षम है, जो इसे एक डबल या ट्रिपल बॉन्ड बनाने की अनुमति देगा.

संकरण में², जैसा कि छवि में देखा गया है, तीन sp ऑर्बिटल्स हैं² पतित और 2 पी कक्षीय अपरिवर्तित या "शुद्ध" रहता है। तीन एसपी ऑर्बिटल्स के साथ² अलग 120 electronic, कार्बन एक त्रिकोणीय विमान इलेक्ट्रॉनिक ज्यामिति ड्राइंग द्वारा तीन सहसंयोजक बंधन बनाता है; 2p कक्षीय के साथ, अन्य तीन के लंबवत होने पर, यह एक बंध बनाता है-: -C = C-.

एसपी संकरण के मामले के लिए, दो sp ऑर्बिटल्स 180 so अलग किए गए हैं, जिससे वे एक रैखिक इलेक्ट्रॉनिक ज्यामिति खींचते हैं। इस बार, उनके पास दो शुद्ध 2p ऑर्बिटल्स हैं, जो एक दूसरे से लंबवत हैं, जो कार्बन को ट्रिपल बॉन्ड या दो डबल बॉन्ड बनाने की अनुमति देते हैं: -C≡C- या · · C = C = C · साइन्स (केंद्रीय कार्बन में संकरण है) ).

ध्यान दें कि हमेशा (आमतौर पर) यदि आप कार्बन के चारों ओर लिंक जोड़ते हैं, तो आप पाएंगे कि संख्या चार के बराबर है। लुईस संरचनाओं या आणविक संरचनाओं को खींचते समय यह जानकारी आवश्यक है। पाँच बांड (= C≡C) बनाने वाला एक कार्बन परमाणु सैद्धांतिक रूप से और प्रयोगात्मक रूप से अप्राप्य है.

वर्गीकरण

कार्बन परमाणुओं को कैसे वर्गीकृत किया जाता है? आंतरिक विशेषताओं द्वारा एक वर्गीकरण से अधिक, यह आणविक वातावरण पर वास्तविकता में निर्भर करता है। यह कहना है, कि एक अणु के भीतर इसके कार्बन परमाणुओं को निम्नलिखित के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है.

मुख्य

एक प्राथमिक कार्बन वह है जो केवल दूसरे कार्बन से जुड़ा होता है। उदाहरण के लिए, इथेन, सीएच का अणु₃-सीएच₃ दो बंधुआ प्राथमिक कार्बन होते हैं। यह कार्बन श्रृंखला के अंत या शुरुआत का संकेत देता है.

माध्यमिक

यह एक है जो दो कार्बन से जुड़ा हुआ है। तो, प्रोपेन अणु के लिए, सीएच₃-सीएच₂-सीएच₃, माध्यम का कार्बन परमाणु द्वितीयक (मिथाइलीन समूह, -CH) है₂-).

तृतीयक

तृतीयक कार्बन शेष से भिन्न होते हैं क्योंकि उनमें से मुख्य श्रृंखला की शाखाएँ निकलती हैं। उदाहरण के लिए, 2-मिथाइलबुटेन (जिसे आइसोपेंटेन भी कहा जाता है), सीएच₃-सीएच(सीएच₃) -च₂-सीएच₃ इसमें बोल्ड कार्बन हाइलाइट किया गया है.

चारों भागों का

और अंत में, नाम के रूप में चतुर्भुज कार्बन, चार अन्य कार्बन परमाणुओं से जुड़े हैं। नवपाषाण का अणु, सी(सीएच₃)₄ एक चतुर्धातुक कार्बन परमाणु है.

अनुप्रयोगों

परमाणु द्रव्यमान इकाई

का औसत परमाणु द्रव्यमान ¹²सी का उपयोग अन्य तत्वों के द्रव्यमान की गणना के लिए एक मानक उपाय के रूप में किया जाता है। इस प्रकार, हाइड्रोजन का वजन इस कार्बन समस्थानिक के बारहवें हिस्से के रूप में है, जिसका उपयोग परिभाषित करने के लिए किया जाता है परमाणु द्रव्यमान इकाई यू.

इस प्रकार, अन्य परमाणु द्रव्यमानों की तुलना इसके साथ की जा सकती है ¹²सी और द ¹एच। उदाहरण के लिए, मैग्नीशियम (²⁴Mg) का वजन कार्बन परमाणु से लगभग दोगुना और हाइड्रोजन परमाणु से 24 गुना अधिक होता है.

कार्बन चक्र और जीवन

पौधे सीओ को अवशोषित करते हैं₂ प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में वातावरण को ऑक्सीजन जारी करने और पौधों के फेफड़ों के रूप में कार्य करने के लिए। जब वे मर जाते हैं, तो वे लकड़ी का कोयला बन जाते हैं, जो जलने के बाद सीओ जारी करता है₂. एक हिस्सा पौधों में लौटता है, लेकिन दूसरा समुद्र के बेड में समाप्त हो जाता है, जिससे कई सूक्ष्मजीवों का पोषण होता है.

जब सूक्ष्मजीव मर जाते हैं, तो शेष अपने जैविक अपघटन अवसादों के लिए ठोस होता है, और लाखों वर्षों के बाद, इसे तेल के रूप में जाना जाता है।.

जब मानवता इस तेल का उपयोग कोयला जलाने के लिए एक वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत के रूप में करती है, तो यह अधिक सीओ की रिहाई में योगदान देता है₂ (और अन्य अवांछनीय गैसें).

दूसरी ओर, जीवन अपनी नींव की गहरी से कार्बन परमाणुओं का उपयोग करता है। यह इसके बांडों की स्थिरता के कारण है, जो इसे चेन और आणविक संरचनाओं को बनाने की अनुमति देता है जो डीएनए के लिए महत्वपूर्ण के रूप में मैक्रोमोलेक्यूलस बनाते हैं.

एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी ¹³सी

¹³सी, भले ही यह उससे बहुत कम अनुपात में हो ¹²सी, इसकी बहुतायत कार्बन -13 परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी के माध्यम से आणविक संरचनाओं को स्पष्ट करने के लिए पर्याप्त है.

इस विश्लेषण तकनीक के लिए धन्यवाद, यह निर्धारित किया जा सकता है कि कौन से परमाणु घिरे हैं ¹³C और वे किस कार्यात्मक समूहों से संबंधित हैं। इस प्रकार, किसी भी कार्बनिक यौगिक का कार्बन कंकाल निर्धारित किया जा सकता है.

संदर्भ

1. ग्राहम सोलोमन्स टी। डब्ल्यू।, क्रेग बी। फ्राइले। कार्बनिक रसायन। Amines। (10 वां संस्करण।) विली प्लस.
2. ब्लेक डी (4 मई, 2018)। कार्बन के चार लक्षण। से लिया गया: Sciencing.com
3. रॉयल सोसाइटी ऑफ केमिस्ट्री। (2018)। कार्बन। से लिया गया: rsc.org
4. विकास को समझना। (एन.डी.)। कार्बन परमाणु की यात्रा। से लिया गया: evolution.berkeley.edu
5. एनसाइक्लोपीडिया ब्रिटानिका। (14 मार्च, 2018)। कार्बन। से लिया गया: britannica.com
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