Author: The Vigyan Team

What is Carbon Dioxide ?

कार्बन डाइऑक्साइड पौधों के लिए प्राणदायिनी गैस है। वायुमंडल में पायी जाने वाली गैसों में CO₂ की मात्रा 0.03% होती है। CO, गैस जन्तु जगत द्वारा श्वास के रूप में बाहर छोड़ी जाती है। पौधे दिन के समय CO₂ गैस ही ग्रहण करते हैं। CO₂ गैस ग्रीन हाऊस प्रभाव (Green house effect) के लिए मुख्य रूप से उत्तरदायी होती है। प्रकाश संश्लेषण (Photosynthesis) की क्रिया में CO₂ गैस प्रयुक्त होती है। किण्वन (Fermentation) की प्रक्रिया के दौरान भी CO₂ गैस बाहर निकलती है। CO₂ गैस की प्रकृति अम्लीय होती है। CO₂ गैस चूने के जल को दुधिया कर देती है।

सोडावाटर में अधिक दाब पर CO₂ गैस घुली रहती है। शीतल पेय पदार्थों के बोतलों (Cold drinks) में उच्च दाब पर CO₂ गैस भरी होती है। ठोस कार्बन डाइऑक्साइड को शुष्क बर्फ या Dry ice या क्तपावसक कहते हैं।

CO₂ गैस आग बुझाने के काम आता है। अग्निशामक यंत्रों में सोडियम बाइकार्बोनेट के घोल पर तनु सल्फ्यूरिक अम्ल की अभिक्रिया कराकर CO₂ गैस तैयार की जाती है।

ठोस कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग रेफ्रीजरेशन में होता है।

कार्बन डाइऑक्साइड का जलीय घोल कार्बोनिक अम्ल कहलाता है।

पेड़-पौधे रात्रि के समय कार्बन डाइऑक्साइड गैस बाहर छोड़ते है। इस कारण रात में पेड़ के नीचे नहीं सोना चाहिए।

कार्बन डाइऑक्साइड के उपयोगः

सोडावाटर, लेमोनेड, आदि में।

चीनी उद्योग में, चूने को अवक्षेपित करने में।

सफेद लेड के उत्पादन में।

कड़ा इस्पात (Hard steel) के निर्माण में।

अग्निशमन में।

कार्बन मोनोक्साइड (Carbon Monoxide)

यह रंगहीन, स्वादहीन, विषैली, जल में अत्यंत अल्प घुलनशील, हवा के बराबर भारी तथा ज्वलनशील गैस है। कार्बन मोनोक्साइड गैस मानव रक्त के हीमोग्लोबीन के साथ मिलकर कार्बोक्सी हीमोग्लोबीन (Carboxy Haemoglobin) नामक एक लाल पदार्थ बनाता है जिससे रक्त में ऑक्सीजन ग्रहण करने की क्षमता समाप्त हो जाती है। फलत: मनुष्य की श्वास क्रिया रुकने लगती है और अंत में मृत्यु हो जाती है। यह सूर्य प्रकाश की उपस्थिति में क्लोरीन के साथ संयोग कर फॉस्जीन या कार्बोनिल क्लोराइड (Phosgene or Carbonyl chloride) का निर्माण करती है जो कि एक विषैली गैस है।

कार्बन मोनोक्साइड के उपयोगः

1. फॉस्जीन गैस बनाने में।

2. मिथाइल ऐल्कोहॉल तथा सोडियम फॉर्मेट बनाने में।

3. अवकारक के रूप में धातुकर्म में।

4. शुद्ध निकेल धातु तैयार करने में।

5. प्रोड्यूशर गैस और जल गैस के रूप में ईंधन के लिए।

What are the types and properties of Coal ?

कोयला – लगभग तीन सौ मिलियन वर्ष पूर्व पृथ्वी पर निचले जलीय क्षेत्रों में घने वन थे।बाढ़ जैसे प्राकृतिक प्रक्रमों के कारण ये वन मृदा के नीचे दब गए।उनके ऊपर अधिक मृदा जम जाने के कारण वे संपिडित हो गये।जैसे जैसे वे गहरे होते गये उनका ताप भी बढ़ता गया। उच्च ताप और उच्च दाब के कारण पृथ्वी के भीतर मृत पेड़ पौधे धीरे धीरे कोयले में परिवर्तित हो गये। कोयले में मुख्य रूप से कार्बन होता है।मृत वनस्पति के धीमे प्रक्रम द्वारा कोयले में परिवर्तन को कार्बनीकरण कहते हैं। क्योंकि वह वनस्पति के अवशेषों से बना है अतः कोयले को जीवाश्म ईंधन भी कहते हैं।

कोयला मुख्यतः कार्बन के यौगिकों का मुक्त कार्वन का मिश्रण है।

जिस रासायनिक प्रक्रिया द्वारा वानस्पतिक पदार्थों का परिवर्तन कोयला में होता है, उसे कार्बनीकरण कहते हैं।

कार्बनीकरण की मात्रा के आधार पर कोयला चार किस्मों का होता है।

एन्थ्रासाइट – 90-98% कार्बन

बिटुमिनस – 70-86% कार्बन

लिग्नाइट – 60-70% कार्बन

पीट – 50-60% कार्बन

एन्थ्रासाइट कोयला उच्च कोटि का कोयला है क्योंकि इसमें कार्बन की मात्रा 94 से 98 प्रतिशत तक पाई जाती है। यह कोयला मजबूत, चमकदार काला होता है। इसका प्रयोग घरों तथा व्यवसायों में स्पेस-हीटिंग के लिए किया जाता है।

बिटुमिनस सामान्य किस्म का कोयला होता है l बिटुमिनस कोयला को मुलायम कोयला (Solt coal) भी कहते हैं। घरेलू कार्यों में बिटूमिनस कोयले का उपयोग होता है। विश्व में खनन किये जाने वाले कोयले का 80% भाग बिटुमिनस कोयला ही होता है। यह एक ठोस अवसादी चट्टान है, जो काली या गहरी भूरी रंग की होती है। इस प्रकार के कोयले का उपयोग भाप तथा विद्युत संचालित ऊर्जा के इंजनों में भी होता है। इस कोयले से कोक का निर्माण भी किया जाता है।

लिग्नाइट को ‘भूरा कोयला’ (Brown coal) कहते हैं। यह कोयला भूरे रंग का होता है तथा यह स्वास्थ्य के लिए सबसे अधिक हानिकारक सिद्ध होता है। इसमें कार्बन की मात्रा 28 से 30 प्रतिशत तक होती है। इसका उपयोग विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।

पीट (Peat) कोयला निर्माण की प्रारंभिक इस कारण उसमें कार्बन की मात्रा सबसे कम होती है। पीट कोयला सबसे निम्न कोटि का होता है। यह कोयला स्वास्थ्य की दृष्टि से अत्यधिक हानिकारक होता है।

विश्व का 90% कोयला उत्तरी गोलार्द्ध में तथा शेष 10% दक्षिणी गोलार्द्ध में पाया जाता है।

कोक (Coke)

कोयले को वायु की अनुपस्थिति में गर्म करने पर इसके वाष्पशील अवयव निकल जाते हैं जो अवशेष बचता है, उसे ‘कोक’ कहा जाता है। इसमें 80 85″, कार्बन पाया जाता है।

कोक का उपयोग

1. धातुओं के निष्कर्षण में अवकारक के रूप में।

2. ईधन के रूप में।

3. इलेक्ट्रॉड बनाने में।

ग्रेफाइट, जिसे पुरातन रूप से प्लंबेगो कहा जाता है, ग्रेफाइट भी कार्बन का एक अत्यंत ही उपयोगी क्रिस्टलीय अपरूप है जिसके परमाणु एक हेक्सागोनल संरचना में व्यवस्थित होते हैं। यह इस रूप में स्वाभाविक रूप से होता है और मानक परिस्थितियों में कार्बन का सबसे स्थिर रूप है। उच्च दबाव और तापमान में यह हीरे में परिवर्तित हो जाता है

यह मुख्यतः भारत, श्रीलंका, साइबेरिया, इटली, संयुक्त राज्य अमेरिका, आदि में प्रचुर मात्रा में पाया जाता है।

भारत के उड़ीसा राज्य में यह प्रचुर मात्रा में मिलता है।

ग्रेफाइट की संरचना षट्कोणीय जालक सतह के रूप में होती है।

ग्रेफाइट में मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं जो सम्पूर्ण रवा-जालक (Crystal lattice) में गमन करते हैं। इसी कारण ग्रेफाइट विद्युत का सुचालक होता है।

कागज पर रगड़ने से यह उस पर काला निशान बना देता है। इस कारण इसे ‘काला सीसा’ (Black lead) भी कहते हैं। यह ताप एवं विद्युत का सुचालक होता है। अतः इसका व्यवहार इलेक्ट्रोड तथा कार्बन आर्क बनाने में किया जाता है।

ग्रेफाइट का उपयोग

1. धातुओं को गलाने के लिए प्रयुक्त होने वाले उच्च तापसह क्रुसिवल (Refractory crucibles) के निर्माण में।

2. शुष्क सेलों और विद्युत अपघटन क्रियाओं, आदि में इलेक्ट्रोड के रूप में।

3. पेंसिल (Pencil) तथा रंग बनाने में।

4. ग्रेफाइट चूर्ण का उपयोग मशीनों में शुष्क संहक (Dry lubricant) के रूप में होता है।

5. काफी उच्च दाब पर उत्प्रेरक की उपस्थिति में ग्रेफाइट को गर्म करने पर हीरा में परिवर्तित हो जाता है।

पेंसिल में प्रयुक्त होने वाला काला सीसा ग्रेफाइट होता है।

काजल

काजल कार्बन युक्त पदार्थों को हवा की अपर्याप्त मात्रा में जलाकर प्राप्त धुएं को कम्बलों पर एकत्र कर प्राप्त किया जाता है। इसमें लगभग 95% कार्बन मौजूद होता है।

इसका उपयोग प्रिटिंग की स्याही, काला रंग तथा जूते की पॉलिश बनाने में किया जाता है। यह आंखों में लगाने (अंजन के रूप में) के काम में भी लाया जाता है।

हीरा एकल तत्व कार्बन (single element carbon) से बना होता है, और इसमें जाली की संरचना (Diamond Lattice) में कार्बन परमाणुओं की व्यवस्था होती है जो हीरे को इसके अद्भुत गुण प्रदान करती है। हीरे और ग्रेफाइट की संरचना की तुलना करें, दोनों ही कार्बन से बने हैं।

हीरा कार्बन का क्रिस्टलीय अपरूप हैं

इसका प्राकृतिक स्रोत किम्बरलाइट पत्थर होता है।

यह विश्व में दक्षिण अफ्रीका, ब्राजील, सयुक्त राज्य अमेरिका , आस्ट्रेलिया, आदि देशों में पाया जाता है।

भारतवर्ष में हीरा गोलकुण्डा, अनन्तपुर, बेलारी, पन्ना, आदि स्थानों पर मिलता है।

कृत्रिम हीरा को सर्वप्रथम मोयासां (Moisson) ने 1893 ई. में बनाया था।

शुद्ध हीरा पारदर्शक एवं रंगहीन होता है, किन्तु अशुद्धियों की उपस्थिति के कारण यह भिन्न-भिन्न रंगों का होता है। कुछ हीरे काले रंग के होते हैं जिसे बोर्ट (Bort) कहते हैं।

यह सभी पदार्थों से अधिक कठोर होता है। इसका अपवर्तनांक 2.417 होता है। अतः पूर्ण आंतरिक परावर्तन के कारण ही यह बहुत चमकता है।

यह ताप और विद्युत का कुचालक है। यह किसी द्रव में नहीं घुलता है। इस पर अम्ल, क्षार, आदि का कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।

हीरा का उपयोग

रंगहीन हीरे आभूषण बनाने में प्रयुक्त होते हैं। काला हीरा जिसे ‘बोर्ट’ कहते हैं, कांच काटने, चट्टानों में छेद करने तथा अन्य पत्थरों पर पॉलिश करने के काम में लाया जाता है।

काला हीरा को ‘कार्बोनेडो’ (Carbonado) भी कहा जाता है। हीरा की संरचना नियमित चतुष्फलकीय (Regular tetrahedral) होती है।

Carbon element and its properties

कार्बन का संकेत C तथा परमाणु संख्या 6 होता है।

इसमें संयोजी इलेक्ट्रॉनों की संख्या 4 होती है।

कार्बन वर्ग के तत्वों में लेड को छोड़कर सभी अपरूपता (Allotropy) का गुण प्रदर्शित करते हैं।

कार्बन और सिलिकन अधातु हैं। जर्मेनियम उपधातु (Metalloid) है जबकि टिन और लेड धातु (Metal) है।

प्रकृति में कार्बन मुक्त और संयुक्त दोनों ही अवस्थाओं में प्रचुर मात्रा में पाया जाता है।

कार्बन मुक्त अवस्था में हीरा, ग्रेफाइट तथा कोयले के रूप में पाया जाता है।

संयुक्त अवस्था में कार्बन धातु के कार्बोनेट, बाइकार्बोनेटस, CO,, हाइड्रोकार्बन, प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट तथा अन्य जटिल यौगिकों के रूप में पाया जाता है।

कार्बन को एक सार्वभौमिक तत्व (Universal element) माना जाता है।

प्रकृति में कार्बन ही एक ऐसा तत्व है जिसके सबसे अधिक यौगिक पाये जाते हैं।

कार्बन एक ऐसा तत्व है जिसमें शृंखलन (Catenation) का गुण सबसे अधिक पाया जाता है।

कार्बन के विभिन्न रूपों को जिनके रासायनिक गुणों में समानता, किन्तु भौतिक गुणों में अंतर रहता है, ‘कार्बन के अपरूप’ (Allotrops of carbon) कहते हैं। कार्बन रवेदार तथा बेरवेदार दोनों ही रूपों में पाया जाता है।

Water and its properties

जल एक यौगिक (compound) है, इसका अणुसूत्र H₂O होता है।

इसमें हाइड्रोजन और ऑक्सीजन का अनुपात भार के अनुपात में 1:8 तथा आयतन के अनुपात में 2:1 होता है।

शुद्ध जल उदासीन होता है अर्थात् इसका pH मान 7 होता है।

शुद्ध जल विद्युत का कुचालक होता है जबकि अम्लीय जल विद्युत का सुचालक होता है।

4°C पर जल का घनत्व अधिकतम तथा आयतन न्यूनतम होता है।

जल शून्य डिग्री (0°) सेण्टीग्रेड पर सफेद बर्फ में परिवर्तित हो जाता है।

शुद्ध जल का क्वथानांक 100°C तथा द्रवणांक 0°C होता है।

वर्षा का जल शुद्ध जल होता है।

सम्पूर्ण जल का 97% भाग समुद्री वातावरण में पाया जाता है, शेष बचा हुआ 3% भाग ही स्वच्छ जल के रूप में जाना जाता है। जल का बर्फ में तथा वाष्प में परिवर्तित होना भौतिक परिवर्तन का उदाहरण है।

जल के प्रकार

जल दो प्रकार का होता है:

1. कठोर जल (Hard Water): कठोर जल साबुन के साथ फेन उत्पन्न नहीं करता है। इसमें कैल्सियम एवं मैग्नीशियम के क्लोराइड, सल्फेट व बाइकोर्बोनेट घुले रहते हैं। कठोर जल पीने के लिए उपयुक्त नहीं होता है क्योंकि इसमें घुले लवण स्वास्थ्य के लिए हानिप्रद होते हैं।

2. मृदु जल (Soft Water): मृदु जल साबुन के साथ आसानी से फेन उत्पन्न करता है। यह जल पीने की दृष्टि से उपयुक्त होता है।

जल की कठोरता (Hardness of Water)

जल की कठोरता दो प्रकार की होती है

स्थायी कठोरता

जल की अस्थायी कठोरता उसमें कैल्सियम (Ca)व मैग्नीशियम (Mg) के क्लोराइड तथा सल्फेट लवण घुले रहने के कारण होती है। जल की स्थायी कठोरता उसमें सोडियम कार्बोनेट मिलाकर गर्म करने से दूर हो जाती है। जल की स्थायी कठोरता उसे उबालकर आसवन करने से भी दूर हो जाता है। जल की स्थायी कठोरता दूर करने की मुख्य विधि परम्यूटिट विधि है।

अस्थायी कठोरता

जल की अस्थायी कठोरता उसमें कैल्सियम (Ca) व मैग्नीशियम (Mg) के बाइकार्बोनेट्स लवण घुले रहने के कारण होती है। जल की अस्थायी कठोरता उसे उबालकर दूर कर ली जाती है। जल में सोडियम कार्बोनेट डालकर उबालने से स्थायी तथा अस्थायी दोनों प्रकार की कठोरता दूर हो जाती है।

जल को सार्वत्रिक विलायक (Universal solvent) कहा जाता है क्योंकि इसमें कई पदार्थों को घुलाने की क्षमता होती हैं। जल का डाइइलेक्ट्रिक नियतांक अधिक होने के कारण ही इसे उत्तम विलायक माना जाता है (अपवाद-कार्बनिक पदार्थ)

ऐसी शुद्ध बर्फ जिसमें रोगाणु नहीं होते हैं और जो लगभग 2000-3000 वर्ष पुरानी होती है, ‘ब्लू आइस’ (Blue ice) कहलाती है। यह ग्रीनलैंड में पायी जाती है जहां ब्लू आइस का उपयोग व्हिस्की (Whisky) बनाने में किया जाता है।

केतली में जल उबालने पर उसकी आंतरिक परत में सफेद रंग की परत जम जाती है जो कैल्सियम व मैग्नीशियम के कार्बोनेट्स होते हैं।

जल हाइड्रोजन बन्ध (Hydrogen bond) के कारण द्रव अवस्था में पाया जाता है।

जल का शुद्धीकरण पोटैशियम परमैंगनेट, क्लोरीन गैस, पोटाश एलम, आदि द्वारा किया जाता है।

पॉली वाटर (Poly Water)

पॉली वाटर सामान्य जल को बाल के आकार की नलिका से गुजारकर बनाया जाता है। यह पृथ्वी पर एक खतरानाक वस्तु मानी जाती है।