ಕಾರ್ಬನ್

carbon, co2, carbon dioxide, caco3, carbon black, na2co3, activated carbon, ccl4, k2co3, boron and carbon are, dry ice

ವಿಶೇಷ ಧಾತು . ಏಕೆಂದರೆ ಇದು ಜೀವದ ರಾಸಾಯನಿಕ ಚಟುವಟಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಪಾತ್ರವಹಿಸುತ್ತದೆ .

ಆಹಾರ ,

ಇಂಧನ ,

ಬಟ್ಟೆ ,

ವಿವಿಧ ಪಾಲಿಮರ್‌ಗಳು ,

ಔಷಧಿಗಳು ,

ಬರೆಯುವ ಹಾಳೆ ,

ಬಟ್ಟೆಯ ರಂಗು ,

ಸಾಬೂನುಗಳು ಮತ್ತು ಮಾರ್ಜಕಗಳು – ಇವೆಲ್ಲವೂ ಕಾರ್ಬನ್ ಸಂಯುಕ್ತಗಳಿಂದಲೇ ಆಗಿವೆ .

ಪ್ರೋಟೀನ್‌ಗಳು ,

ಕೊಬ್ಬುಗಳು ,

ಕಾರ್ಬೋಹೈಡೇಟ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಿಕ್ ಆಮ್ಲಗಳನ್ನೊಳಗೊಂಡಂತೆ ಜೀವಿಯ ದೇಹದ ಎಲ್ಲಾ ಜೀವದ್ರವ್ಯವೂ ಕಾರ್ಬನ್ ಸಂಯುಕ್ತಗಳೇ ! ಆದ್ದರಿಂದ  ಜೀವ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಅತ್ಯವಶ್ಯಕ ಘಟಕವಾಗಿದ್ದು , ಕಾರ್ಬನ್ ಇಲ್ಲದೆ ಜೀವದ ಅಸ್ತಿತ್ವವಿಲ್ಲ .

ಅನ್ಯಗ್ರಹಗಳಲ್ಲಿ ಜೀವದ ಅಸ್ತಿತ್ವ ಪತ್ತೆಗೆ ಕಾರ್ಬನ್ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ಇರುವಿಕೆಯನ್ನು ಸಂಶೋಧಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ .

ಜೀವವು ಇಂತಹ ಅಪೂರ್ವ ಕಾರ್ಬನ್‌ನ ರಾಸಾಯನಿಕ ವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿದೆ . ಆದ್ದರಿಂದ ಮೊದಲು ಇಂತಹ ಅದ್ಭುತ ಧಾತು ಕಾರ್ಬನ್ ಬಗ್ಗೆ ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳೋಣ . ಅನಂತರ ಅದರ ರಸಾಯನ ಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳೋಣ

 

ಕಾರ್ಬನ್ ಎಂದರೇನು ?

• ಕಾರ್ಬನ್ ಆವರ್ತಕೋಷ್ಟಕದ 14 ನೇ ( IV A ) ಗುಂಪಿನ ಮೊದಲ ಸದಸ್ಯ
• ಕಾರ್ಬನ್‌ನ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಕಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿ ನಾಲ್ಕು ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳಿವೆ . ಆದ್ದರಿಂದ ಇದರ ಸಂಯೋಗ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ( ವೇಲೆನ್ಸಿ ) – 4
• ಕಾರ್ಬನ್ ಒಂದು ಅಲೋಹ

ಐತಿಹಾಸಿಕ ಪ್ರಾಮುಖ್ಯ

ಕಾರ್ಬನಿಕ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ಅಧ್ಯಯನ ಸುಮಾರು 200 ವರ್ಷಗಳ ಹಿಂದೆ ಆರಂಭವಾಯಿತು . ಮೊದಲಿಗೆ ಎಲ್ಲಾ ರಾಸಾಯನಿಕ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಅವುಗಳ ಉತ್ಪತ್ತಿಯ ಆಕರದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ವರ್ಗೀಕರಿಸಲಾಗಿತ್ತು . ಅಂದರೆ ಖನಿಜಗಳಿಂದ ,

ಸಸ್ಯಗಳಿಂದ ಮತ್ತು ಪ್ರಾಣಿಗಳಿಂದ ಪಡೆದವುಗಳು ಎಂದು ವರ್ಗೀಕರಿಸಿದೆ . ಪರಿಮಾಣಾತ್ಮಕ ಮತ್ತು ಗುಣಾತ್ಮಕ ( Quantitative and Qualitative ) ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಗಳು ಎಲ್ಲಾ ಸಸ್ಯಜನ್ಯ ಪ್ರಾಣಿಜನ್ಯ ರಾಸಾಯನಿಕಗಳಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಬನ್‌ನ ಇರುವಿಕೆಯನ್ನು ತೋರಿಸಿವೆ .

ಇದು ಬರ್ಜೀಲಿಯಸ್ , ಕಾರ್ಬನಿಕ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ಜೀವಿಗಳಿಂದ ಪಡೆದವುಗಳು ಎಂದು ಹೇಳುವುದಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು .

ಜೀವ ಬಲ ಸಿದ್ಧಾಂತ ( Vital Force Theory )

1827 ರಲ್ಲಿ ಬರ್ಜೀಲಿಯಸ್ ಸಾವಯವ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ಉಂಟಾಗುವಿಕೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಜೀವಬಲ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಮಂಡಿಸಿದನು .

ಈ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಪ್ರಕಾರ , ಸಾವಯವ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ಜೀವಿಗಳ ದೇಹದಲ್ಲಿ ಜೀವಬಲದ ಪ್ರಭಾವದಿಂದಾಗಿ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ .

ಜೀವಬಲವನ್ನು ಜೀವಿಗಳ ದೇಹದ ಹೊರಗೆ ಕೃತಕವಾಗಿ ಸಾಧಿಸುವುದು ಆಗ ಸಾಧ್ಯವಿರಲಿಲ್ಲ . ಆದ ಕಾರಣ , ಸಾವಯವ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಕೃತಕವಾಗಿ ಪ್ರಯೋಗ ಶಾಲೆಯಲ್ಲಿ ತಯಾರಿಸಲಾಗದೆಂದು ಭಾವಿಸಲಾಯಿತು .

3-0 1828 ರಲ್ಲಿ ಫ್ರೆಡ್ರಿಕ್ ವೋಲರ್ ( Fridrich Wohler ) ನು ಪ್ರಾಣಿಗಳ ಚಯಾಪಚಯ ಕ್ರಿಯಾ ಉತ್ಪನ್ನವಾದ ಯೂರಿಯಾವನ್ನು ತಯಾರಿಸಿದನು .

ಅಮೋನಿಯಂ ಸಯನೇಟ್‌ನ ಜಲೀಯ ದ್ರಾವಣವನ್ನು ಕಾಸಿದಾಗ ಯೂರಿಯಾ ಉತ್ಪನ್ನವಾಯಿತು . ಇದೇ ಅಜೈವಿಕ ವಸ್ತುವಿನಿಂದ ಪಡೆದ ಮೊದಲ ಸಾವಯವ ಸಂಯುಕ್ತ .

1828 ರವರೆಗೆ ಜೀವಿಗಳಲ್ಲಿರುವ ಜೀವಬಲದ ಪ್ರಭಾವವಿಲ್ಲದೆ ಸಾವಯವ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ಉತ್ಪತ್ತಿ ಮಾಡುವುದು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲವೆಂದು ರಸಾಯನ ಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರು ನಂಬಿದ್ದರು . ವೋಲರನ ಯೂರಿಯಾ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳ ಆ ನಂಬಿಕೆಯನ್ನು ಹುಸಿ ಮಾಡಿತು .

ಕೋಬೆಯ ( Kolbe ) ಅಸಿಟಿಕ್ ಆಮ್ಲದ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ , ಬರ್ಥಲಾಟ್‌ನ ( Berthellot ) ಮೀಥೇನ್ ತಯಾರಿಕೆಗಳು , ಮುಂದಿನ ಕೆಲವು ದಶಕಗಳಲ್ಲಿ , ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಜೀವ ಬಲ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಅಲ್ಲಗಳೆದವು .

ಅಂದಿನಿಂದ ಇಂದಿನವರೆಗೆ , ಸಹಸ್ರಾರು ಸಂಖ್ಯೆಯಲ್ಲಿ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಸಾವಯವ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದಲ್ಲಿ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗಿದೆ .

ಫೆಡ್ರಿಕ್ ವೋಲರ್‌ ( Friedrich Wohler )

( 1800-1882 ) ಮೂತ್ರದಲ್ಲಿರುವ ಕಾರ್ಬನ್ ಸಂಯುಕ್ತವಾದ ಯೂಲಿಯಾವನ್ನು ನಿರವಯ ( ಆಕಾರ್ಬನಿಕ ) ವಸ್ತುಗಳಿಂದ ತಯಾಲಿಸಿದನು . ಇದು ಸಾವಯವ ರಸಾಯನ ಶಾಸ್ತ್ರದ ನಿರೂಪಣೆಯನ್ನು ಪುನರ್ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಿತು .

 ಕಾರ್ಬನ್‌ನ ಬಹುರೂಪಗಳು .

ನಿಸರ್ಗದಲ್ಲಿ ಶುದ್ಧ ಕಾರ್ಬನ್ 2 ರೂಪಗಳಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ .

( i ) ಸ್ಪಟಿಕ

( ii ) ಅಸ್ಪಟಿಕ ರೂಪ .

ನಿಸರ್ಗದಲ್ಲಿ ದೊರೆವ ಅತ್ಯಂತ ಕಠಿಣ ವಸ್ತುವಾದ ವಜ್ರ ಮೃದು ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾದ ಗ್ರಾಫೈಟ್ , ಕೃತಕವಾಗಿ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲಾದ ಫುಲರೀನ್ ಹಾಗು ಗ್ರಾಫೀನ್‌ಗಳು ಕೂಡ ಕಾರ್ಬನ್‌ನ ಸ್ಪಟಿಕ ರೂಪಗಳೆ !

ಬಹುರೂಪತ ಎಂದರೇನು ?

ಧಾತುವೊಂದು ಒಂದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ರೂಪದಲ್ಲಿದ್ದು , ಈ ವಿವಿಧ ರೂಪಗಳು ಬೇರೆ ಬೇರೆ ಭೌತ ಗುಣಗಳನ್ನು ಆದರೆ ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುವ ವಿದ್ಯಮಾನಕ್ಕೆ ಬಹುರೂಪತೆ ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ .

ಉದಾಹರಣೆಯಲ್ಲಿ , ಗ್ರಾಫೈಟು , ವಜ್ರ , ಫುಲರೀನ್ ಮತ್ತು ಗ್ರಾಫೀನ್‌ಗಳು ಕಾರ್ಬನ್ನಿನ ಬಹುರೂಪಗಳು

ಕೇವಲ ಕಾರ್ಬನ್ ಧಾತು ಮತ್ತದರ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ಅಧ್ಯಯನಕ್ಕೆ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರದ ಶಾಖೆಯನ್ನು ಮೀಸಲಾಗಿಡಲು ಕಾರಣವೇನು ?

ಇದಕ್ಕೆ ಕಾರಣ ಕಾರ್ಬನ್‌ನ ಅನನ್ಯತೆ . ಇದು ಪರಿವರ್ತನೀಯತೆಯ ( Versatile ) ರಾಜ . ಇತರ ಕಾರ್ಬನ್ ಪರಮಾಣುಗಳೊಂದಿಗೆ ಬಲಿಷ್ಟ , ಸ್ಥಿರ ಸಹವೇಲೆನ್ಸಿ ಬಂಧವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಕಾರ್ಬನನ್ನು ಇತರ ಧಾತುಗಳಿಗಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿಸಿದೆ .

ಕಾರ್ಬನ್ 1,00,000 ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಬನ್ ಪರಮಾಣುಗಳಿರುವ ಉದ್ದಸರಪಣಿಯನ್ನು ಉಂಟು ಮಾಡಬಲ್ಲದು . ಅಸಂಖ್ಯ ಕಾರ್ಬನ್‌ಗಳ ಅಸಾಧಾರಣ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಉಂಟು ಮಾಡಬಲ್ಲದು .

ಕಾರ್ಬನ್ – ಕಾರ್ಬನ್ ಬಂಧಗಳು ಬಲಿಷ್ಟ ಹಾಗೂ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುವುದರಿಂದಲೇ ಕಾರ್ಬನ್ ಅಸಂಖ್ಯಾತ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ . ಹೈಡೋಜನನ್ನು ಹೊರತುಪಡಿಸಿ

( ಏಕೆಂದರೆ ಎಲ್ಲಾ ಸಾವಯವ ಸಂಯುಕ್ತಗಳಲ್ಲೂ ಹೈಡೋಜನ್ ಪರಮಾಣುಗಳಿವೆ ) ಇತರೆಲ್ಲಾ ಧಾತುಗಳ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ಒಟ್ಟು ಸಂಖ್ಯೆಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಕಾರ್ಬನ್ ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ .

ಕಾರ್ಬನ್ ಮಿತಿಯಿಲ್ಲದ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಉಂಟು ಮಾಡಲು ಕಾರಣವಾದ ವಿಶಿಷ್ಟ ಗುಣಗಳೆಂದರೆ ಕೆಟನೀಕರಣ , ಟೆಟ್ರಾವೇಲೆ ಹಾಗೂ ಸಮಾಂಗತೆ .

 ಕೆಟನೀಕರಣ ( Catenation )

ಕಾರ್ಬನ್‌ಗೆ ತನ್ನ ಇತರ ಪರಮಾಣುಗಳೊಂದಿಗೆ C – C ಸಹವೇಲೆನ್ಸಿ ಬಂಧವನ್ನೇರ್ಪಡಿಸಿ ಬೃಹತ್ ಆಣುವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುವ ಅನನ್ಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವಿದೆ .

ಈ ಗುಣವನ್ನು ‘ ಕೆಟನೀಕರಣ ‘ ( ಸರಪಳಿಯನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡು ) ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ . ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ನೇರ ಸರಪಳಿ , ಕವಲು ಸರಪಳಿ ಅಥವಾ ಮುಚ್ಚಿದ ಉಂಗುರಾಕಾರದ ಸರಪಣಿಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿರಬಹುದು .

ಕೆಟನೀಕರಣವು ಬಹುರೂಪಗಳಲ್ಲೂ ಕಂಡು ಬರುತ್ತದೆ

ಕಟನೀಕರಣ ಮೂರು ರೀತಿಯಿಂದ ಆಗುತ್ತದೆ .

1. ನೇರ ಸರಪಳಿ ( Open Chain )
2. ಕವಲು ಸರಪಳಿ ( Branched Chin )
3. ಮುಚ್ಚಿದ ಅಥವಾ ಉಂಗುರ ಸರಪಳಿ ( Closed or ring structure )

ಹೀಗೆ ಅಸಂಖ್ಯಾತ ಕಾರ್ಬನ್ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ಉಂಟಾಗಿವೆ . ಸುಮಾರು ಹತ್ತು ಮಿಲಿಯನ್‌ಗಿಂತಲೂ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾವಯವ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ಈಗಾಗಲೇ ತಿಳಿದಿದ್ದು ,

ನಿಯತವಾಗಿ ಈ ಗುಂಪಿಗೆ ದೊಡ್ಡ ಸಂಖ್ಯೆಯಲ್ಲಿ ಹೊಸ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ಸೇರ್ಪಡೆಯಾಗುತ್ತಿವೆ . ಇತರ ಯಾವುದೇ ಧಾತುವೂ ಕಾರ್ಬನ್‌ನಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುವಷ್ಟು ಕೆಟನೀಕರಣ ಗುಣವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುವುದಿಲ್ಲ .

ಕಾರ್ಬನ್ ಪರಮಾಣು ತನ್ನ ಚತುರ್ವೇಲೆನ್ಸಿ ಗುಣದಿಂದ , ಎರಡು ಮೂರು ಅಥವಾ ನಾಲ್ಕು ಕಾರ್ಬನ್ ಪರಮಾಣುಗಳೊಂದಿಗೆ , ಏಕಬಂಧ , ದ್ವಿಬಂಧ , ಅಥವಾ ತಿಬಂಧಗಳ ಮೂಲಕ ಸೇರಿರಬಹುದು .

ಆದ್ದರಿಂದ ಕಾರ್ಬನ್ ನೇರ , ಕವಲು ಅಥವಾ ಉಂಗುರ ಸರಪಳಿಗಳನ್ನುಂಟು ಮಾಡಬಲ್ಲದು .

ಕಾರ್ಬನ್ ಪರಮಾಣುಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಅಥವಾ ಇತರ ಪರಮಾಣುಗಳ ಜೊತೆಯಲ್ಲಿ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹಂಚಿಕೆ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಸಹವೇಲೆನ್ಸಿ ಬಂಧವಿರುವ ಕಾರ್ಬನಿಕ ಅಣುಗಳನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತವೆ .

ಕೋವಲೆಂಟ್ ಬಂಧವು ಸಾಕಷ್ಟು ಪ್ರಬಲ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರ ರಾಸಾಯನಿಕ ಬಂಧವಾಗಿದೆ .

ಸಮಾಂಗತೆ

ಹೈಡೋಜನ್ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಬನ್ ಪರಮಾಣುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಗಳನ್ನು ಎಣಿಸಿ . ಎರಡೂ ರಚನೆಗಳಲ್ಲಿನ ಕಾರ್ಬನ್ ಮತ್ತು ಹೈಡೋಜನ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಒಂದೇ ಆಗಿದ್ದರೂ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಿದೆ .

ಈ ರೀತಿ ಒಂದೇ ಅಣುಸೂತ್ರವಿದ್ದು ಬೇರೆ ಬೇರೆ ರಚನಾ ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸಾವಯವ ಸಂಯುಕ್ತಗಳಿಗೆ ‘ ಸಮಾಂಗಿಗಳು ‘ ಎನ್ನುತ್ತೇವೆ . ಈ ವಿದ್ಯಮಾನಕ್ಕೆ ‘ ಸಮಾಂಗತೆ ‘ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ .

ಸಮಾಂಗತೆಯು ಸಾವಯವ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ . ಸಂಯುಕ್ತದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಬನ್ ಪರಮಾಣುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಹೆಚ್ಚಿದಷ್ಟೂ ಪರಮಾಣುಗಳ ಜೋಡಣೆಯ ವಿಧಗಳೂ ಹೆಚ್ಚುತ್ತವೆ ಹಾಗೂ ಸಮಾಂಗಿಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಗಳೂ ಹೆಚ್ಚುತ್ತವೆ .

ಸಾಮಾನ್ಯ ( n- ) ಬ್ಯೂಟೇನ್‌ನಲ್ಲಿ ನಾಲ್ಕು ಕಾರ್ಬನ್‌ಗಳು ನೇರ ಸರಪಣಿಯಲ್ಲಿ ಜೋಡಣೆಗೊಂಡಿದ್ದರೆ , ಐಸೋ ಬ್ಯೂಟೇನ್‌ನಲ್ಲಿ ಕವಲು ಸರಪಣಿ ರಚನೆಯಿದೆ .

ಸಮಾಂಗಿಗಳು ತಮ್ಮ ಭೌತ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಗಳಲ್ಲಿ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ .