কার্বন পরমাণু: বৈশিষ্ট্য, কাঠামো, সংকরকরণ - রসায়ন - 2025

কার্বন পরমাণুর কারণ এটি ধন্যবাদ জীবনের অস্তিত্ব সম্ভব, সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ এবং সব উপাদান প্রতীকস্বরূপ সম্ভবত নেই। এটি কেবলমাত্র কয়েকটি ইলেক্ট্রন বা প্রোটন এবং নিউট্রনযুক্ত একটি নিউক্লিয়াসই নয়, তারা নক্ষত্রের ধূলিকণাও আবদ্ধ করে যা অন্তর্ভুক্ত হয়ে জীবিত প্রাণীদের গঠন করে।

একইভাবে, কার্বন পরমাণু পৃথিবীর ভূত্বকগুলিতে পাওয়া যায়, যদিও ধাতব উপাদান যেমন লোহা, কার্বনেটস, কার্বন ডাই অক্সাইড, তেল, হিরে, কার্বোহাইড্রেট ইত্যাদির তুলনায় প্রচুর পরিমাণে না হলেও এগুলির একটি অংশ এর দৈহিক ও রাসায়নিক প্রকাশ।

সূত্র: গ্যাব্রিয়েল বলিভার

তবে কার্বন পরমাণুর মতো কী? একটি ভুলের প্রথম স্কেচটি উপরের চিত্রটিতে দেখা যায়, যার বৈশিষ্ট্যগুলি পরবর্তী বিভাগে বর্ণিত।

কার্বন পরমাণু বায়ুমণ্ডল, সমুদ্র, পাতাল, উদ্ভিদ এবং যে কোনও প্রাণী প্রজাতির মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়। এর বন্ডগুলির উচ্চ স্থায়িত্ব এবং তারা যেভাবে মহাকাশে সাজানো হয়েছে তার কারণে এর দুর্দান্ত রাসায়নিক বৈচিত্র্য। সুতরাং, আপনি একদিকে মসৃণ এবং তৈলাক্তকরণ গ্রাফাইট; এবং অন্যদিকে, হীরা, যার কঠোরতা অনেকগুলি উপকরণকে ছাড়িয়ে যায়।

কার্বন পরমাণুর বৈশিষ্ট্যগুলি না থাকলে এটি জৈব রসায়ন সম্পূর্ণরূপে অস্তিত্ব রাখতে পারে না। কিছু দূরদর্শী তাদের অ্যালোট্রপিক স্ট্রাকচারের নকশা এবং কার্যকরীকরণের মাধ্যমে (কার্বন ন্যানোটুবস, গ্রাফিন, ফুলেরেনস ইত্যাদি) এর মধ্যে ভবিষ্যতের নতুন উপকরণ দেখেন।

কার্বন পরমাণুর বৈশিষ্ট্য

কার্বন পরমাণু সি বর্ণ দ্বারা প্রতীকী হয়েছে এর পারমাণবিক সংখ্যা Z 6, সুতরাং এটিতে ছয়টি প্রোটন রয়েছে (নিউক্লিয়াসে "+" চিহ্নযুক্ত লাল বৃত্ত)। এছাড়াও, এটিতে ছয়টি নিউট্রন রয়েছে ("N" অক্ষরযুক্ত হলুদ বৃত্ত) এবং শেষ পর্যন্ত ছয়টি ইলেকট্রন (নীল তারা) রয়েছে।

এর পারমাণবিক কণাগুলির জনগণের যোগফল 12.0107 ইউ এর গড় মান দেয়। যাইহোক, চিত্রের পরমাণু কার্বন 12 (¹² সি) আইসোটোপের সাথে মিলে যায়, যা ডি থাকে। অন্যান্য আইসোটোপগুলি, যেমন ¹³ সেন্টিগ্রেড এবং ¹⁴ সেন্টিগ্রেড, কম প্রচুর পরিমাণে কেবল নিউট্রনের সংখ্যায়ই পরিবর্তিত হয়।

সুতরাং, যদি এই আইসোটোপগুলি আঁকানো হয়, তবে ¹³ সি এর একটি অতিরিক্ত হলুদ বৃত্ত থাকবে, এবং ¹⁴ ডিগ্রি সিতে আরও দুটি হবে। এর যৌক্তিকতার অর্থ হ'ল এগুলি ভারী কার্বন পরমাণু।

এ ছাড়াও এ ক্ষেত্রে আর কী বৈশিষ্ট্য উল্লেখ করা যায়? এটি টেট্রাভ্যালেন্ট, এটি চারটি সমবায় বন্ধন গঠন করতে পারে। এটি পর্যায় সারণীর 14 (IVA) গ্রুপে অবস্থিত, বিশেষত ব্লক পিতে।

এটি একটি খুব বহুমুখী পরমাণু, পর্যায় সারণির প্রায় সমস্ত উপাদানগুলির সাথে বন্ধনে সক্ষম; বিশেষত নিজের সাথে, রৈখিক, ব্রাঞ্চযুক্ত এবং ল্যামিনার ম্যাক্রোমোলিকুলস এবং পলিমার গঠন করে।

গঠন

কার্বন পরমাণুর গঠন কী? এই প্রশ্নের উত্তর দিতে প্রথমে আপনাকে এর বৈদ্যুতিন কনফিগারেশনটিতে যেতে হবে: ¹ এস ^{2 2} এস ^{2 2} পি ² বা ² এস ^{2 2} পি ² ।

1s: অতএব, তিনটি অরবিটালের হয় ², 2s ^2, এবং 2P ², দুই ইলেকট্রন সঙ্গে প্রতিটি। উপরের চিত্রটিতে এটিও দেখা যেতে পারে: দুটি করে ইলেক্ট্রন (নীল তারা) প্রত্যেকটি দিয়ে তিনটি রিং (কক্ষপথের জন্য রিংগুলিতে ভুল করবেন না: তারা কক্ষপথ)।

নোট, তবে, দুটি তারকার বাকী চারটির চেয়ে নীল রঙের গা shade় ছায়া রয়েছে। কেন? কারণ প্রথম দুটি অভ্যন্তরীণ স্তর 1s ² o এর সাথে সামঞ্জস্য করে, যা রাসায়নিক বন্ড গঠনে সরাসরি অংশ নেয় না; বাইরের শেল, 2s এবং 2p এর ইলেক্ট্রনগুলি করে।

এস এবং পি কক্ষপথ একই আকার ধারণ করে না তাই চিত্রিত পরমাণু বাস্তবের সাথে একমত হয় না; ইলেক্ট্রন এবং নিউক্লিয়াসের মধ্যে দূরত্বের দুর্দান্ত অপ্রয়োজনীয়তা ছাড়াও যা কয়েকগুণ বেশি হওয়া উচিত।

সুতরাং, কার্বন পরমাণুর কাঠামোটি তিনটি কক্ষপথ নিয়ে গঠিত যেখানে বৈদ্যুতিনগুলি "গলে যায়" অস্পষ্ট বৈদ্যুতিন মেঘে পরিণত হয়। এবং নিউক্লিয়াস এবং এই ইলেক্ট্রনগুলির মধ্যে একটি দূরত্ব রয়েছে যা পরমাণুর ভিতরে প্রচুর "শূন্য" প্রকাশ করে "

সঙ্করীকরণ

এটি আগে উল্লেখ করা হয়েছিল যে কার্বন পরমাণু টিট্রাভ্যালেন্ট। এর বৈদ্যুতিন কনফিগারেশন অনুসারে, এর 2s ইলেক্ট্রনগুলি সংযোজন করা হয়েছে এবং 2p অপরিশোধিত রয়েছে:

সূত্র: গ্যাব্রিয়েল বলিভার

একটি উপলভ্য পি অরবিটাল রয়েছে যা খালি এবং নাইট্রোজেন পরমাণুতে (² পি ³) অতিরিক্ত ইলেকট্রন দিয়ে পূর্ণ ।

সমবায় বন্ধনের সংজ্ঞা অনুসারে, প্রতিটি অণু তার গঠনের জন্য একটি বৈদ্যুতিনকে অবদান রাখে; তবে এটি দেখা যায় যে কার্বন পরমাণুর স্থল অবস্থায় এটির দুটি মাত্র অপরিকল্পিত ইলেকট্রন রয়েছে (প্রতিটি 2 পি কক্ষপথে একটি)। এর অর্থ এই যে এই অবস্থায় এটি একটি divশ্বরিক পরমাণু, এবং সুতরাং এটি কেবল দুটি বন্ধন (–C–) গঠন করে।

সুতরাং কার্বন পরমাণুর পক্ষে চারটি বন্ধন গঠন কীভাবে সম্ভব? এটি করতে, আপনাকে অবশ্যই 2s কক্ষপথ থেকে উচ্চ-শক্তি 2 পি কক্ষপথে একটি ইলেকট্রন প্রচার করতে হবে। এটি সম্পন্ন হয়েছে, ফলস্বরূপ চারটি কক্ষপথ হ্রাস পেয়েছে; অন্য কথায়, তাদের একই শক্তি বা স্থায়িত্ব রয়েছে (নোট করুন যে তারা প্রান্তিক করা আছে)।

এই প্রক্রিয়াটি সংকরকরণ হিসাবে পরিচিত, এবং এর জন্য ধন্যবাদ, কার্বন পরমাণুতে এখন চারটি এসপি ³ অরবিটাল রয়েছে যার মধ্যে একটি করে ইলেক্ট্রন চারটি বন্ধন তৈরি করে। এটি টেটারভ্যালেন্ট হওয়ার বৈশিষ্ট্যগুলির কারণে।

SP

কার্বন পরমাণুর একটি স্প ³ হাইব্রিডাইজেশন থাকে, তখন এটি তার চারটি হাইব্রিড অরবিটালগুলি একটি টেট্রহেড্রোনের শীর্ষে অবস্থিত করে, যা এটি তার বৈদ্যুতিন জ্যামিতি।

সুতরাং, একটি এসপি ³ কার্বন সনাক্ত করা যায় কারণ এটি কেবলমাত্র চারটি সাধারণ বন্ড গঠন করে, যেমন মিথেন অণুতে (সিএইচ ₄)। এবং এর চারপাশে একটি টেটারহেড্রাল পরিবেশ লক্ষ্য করা যায়।

এসপি ³ অরবিটালের ওভারল্যাপটি এত কার্যকর এবং স্থিতিশীল যে একক বন্ড সিসির 345.6 কেজে / মল এর এনথ্যালপি রয়েছে। এটি ব্যাখ্যা করে যে কেন অবিরাম কার্বনেট কাঠামো এবং বিপুল সংখ্যক জৈব যৌগ রয়েছে। এটি ছাড়াও কার্বন পরমাণুগুলি অন্যান্য ধরণের বন্ধন তৈরি করতে পারে।

SP

সূত্র: গ্যাব্রিয়েল বলিভার

কার্বন পরমাণু অন্যান্য সংকরকরণও গ্রহণ করতে সক্ষম, এটি এটি দ্বিগুণ বা এমনকি ট্রিপল বন্ড গঠনের অনুমতি দেবে।

ছবিতে দেখা যায়, স্প ² সংকরকরণে, তিনটি অবক্ষয়যুক্ত এসপি ² অরবিটাল রয়েছে এবং একটি ² পি অরবিটাল অপরিবর্তিত বা "খাঁটি" থাকবে। তিনটি স্প ² কক্ষপথ 120º এর সাথে পৃথক করে, কার্বনটি একটি ত্রিভুজযুক্ত বিমানের বৈদ্যুতিন জ্যামিতি আঁকায় তিনটি সমবয়সী বন্ধন গঠন করে; অন্য তিনটি কক্ষপথে, অন্য তিনটির সাথে লম্ব অবস্থায়, এটি একটি π বন্ড: =C = C– গঠন করে –

এসপি সংকরনের ক্ষেত্রে, দুটি স্প কক্ষপথ 180º টি পৃথক পৃথক কক্ষপথ রয়েছে, যাতে তারা লিনিয়ার বৈদ্যুতিন জ্যামিতি আঁকেন। এবার তাদের দুটি খাঁটি 2 পি অরবিটাল রয়েছে, একে অপরের সাথে লম্ব, যা কার্বনকে ট্রিপল বন্ড বা দুটি ডাবল বন্ড গঠনের অনুমতি দেয়: carbonC≡C– বা ·· C = C = C ·· (কেন্দ্রীয় কার্বনে এসপি সংকরকরণ রয়েছে)।

মনে রাখবেন যে সর্বদা (সাধারণভাবে) কার্বনের চারপাশে বন্ডগুলি যুক্ত করা হলে এটি পাওয়া যাবে যে সংখ্যাটি চারটির সমান। লুইস স্ট্রাকচার বা আণবিক কাঠামো আঁকার সময় এই তথ্য অপরিহার্য। পাঁচটি বন্ড (= C≡C) গঠনকারী একটি কার্বন পরমাণু তাত্ত্বিকভাবে এবং পরীক্ষামূলকভাবে অগ্রহণযোগ্য।

শ্রেণীবিন্যাস

কার্বন পরমাণুর শ্রেণীবদ্ধ করা হয় কীভাবে? অভ্যন্তরীণ বৈশিষ্ট্যগুলির দ্বারা শ্রেণিবদ্ধকরণের চেয়ে বেশি, এটি আসলে আণবিক পরিবেশের উপর নির্ভর করে। অর্থাৎ, একটি অণুর মধ্যে তার কার্বন পরমাণুগুলি নিম্নলিখিত অনুসারে শ্রেণিবদ্ধ করা যায়।

প্রাথমিক

একটি প্রাথমিক কার্বন এমন এক যা কেবল একটি অন্য কার্বনের সাথে আবদ্ধ। উদাহরণস্বরূপ, ইথেন অণু, সিএইচ ₃ –CH ₃ দুটি বন্ডেড প্রাথমিক কার্বন নিয়ে গঠিত। এটি কার্বন চেইনের সমাপ্তি বা প্রারম্ভিক ইঙ্গিত দেয়।

মাধ্যমিক

এটি এমন একটি যা দুটি কার্বনের সাথে যুক্ত। সুতরাং, প্রোপেন অণু জন্য, সিএইচ ₃ - সিএইচ ₂ –CH ₃, মাঝারি কার্বন পরমাণু গৌণ (মিথাইলিন গ্রুপ, –CH ₂ -) হয়।

তৃতীয় গঠনসংক্রান্ত

তৃতীয় কার্বনগুলি বাকী থেকে পৃথক হয় কারণ মূল চেইনের শাখাগুলি তাদের থেকে উদ্ভূত হয়। উদাহরণস্বরূপ, 2-মিথাইলবুটান (যাকে আইসোপেনটেনও বলা হয়), সিএইচ ₃ - সিএইচ (সিএইচ ₃) - _{2 2-} সিএইচ _3- তে একটি তৃতীয় কার্বন সাহসীভাবে হাইলাইট করা আছে।

চতুরাত্মক

এবং পরিশেষে, চতুর্ভুজ কার্বন, তাদের নাম হিসাবে বোঝা যায়, অন্যান্য চারটি কার্বন পরমাণুর সাথে যুক্ত। নিওপেন্তেন অণু, সি (সিএইচ ₃) ₄ এর একটি চতুর্ভুজ কার্বন পরমাণু রয়েছে।

অ্যাপ্লিকেশন

পারমাণবিক ভর ইউনিট

অন্যান্য তাপমাত্রার জনগণকে গণনা করার জন্য গড়ে ¹² সেন্টিমিটার পারমাণবিক ভর স্ট্যান্ডার্ড পরিমাপ হিসাবে ব্যবহৃত হয়। সুতরাং, কার্বনের এই আইসোটোপের দ্বাদশতম ওজনের হাইড্রোজেন, যা পারমাণবিক ভর ইউনিট ইউ হিসাবে পরিচিত যা সংজ্ঞায়িত করতে ব্যবহৃত হয়।

সুতরাং, অন্যান্য পারমাণবিক ভরকে ¹² সেন্টিগ্রেড এবং ¹ এইচ এর সাথে তুলনা করা যেতে পারে For উদাহরণস্বরূপ, ম্যাগনেসিয়াম (²⁴ মিলিগ্রাম) একটি কার্বন পরমাণুর তুলনায় প্রায় দ্বিগুণ এবং হাইড্রোজেন পরমাণুর চেয়ে 24 গুণ বেশি।

কার্বন চক্র এবং জীবন

উদ্ভিদ বায়ুমণ্ডলে অক্সিজেন নিঃসরণ এবং গাছের ফুসফুস হিসাবে কাজ করতে সালোক সংশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় সিও ₂ শুষে নেয় যখন তারা মারা যায়, তারা কাঠকয়ল হয়ে যায়, যা জ্বলানোর পরে, সিও _{2 আবার} মুক্তি দেয় । এক অংশ উদ্ভিদের কাছে ফিরে আসে তবে অন্য একটিটি সমুদ্রের বিছানাগুলিতে শেষ হয় এবং অনেক অণুজীবকে পুষ্ট করে তোলে।

যখন অণুজীবগুলি মারা যায়, তখন তার জৈবিক পচে যাওয়া পলিগুলিতে শক্ত থাকে এবং কয়েক মিলিয়ন বছর পরে এটি তেল হিসাবে পরিচিত যা রূপান্তরিত হয়।

মানবতা যখন এই তেলটিকে জ্বলন্ত কয়লার বিকল্প শক্তির উত্স হিসাবে ব্যবহার করে, তখন এটি আরও সিও ₂ (এবং অন্যান্য অনাকাঙ্ক্ষিত গ্যাস) প্রকাশে অবদান রাখে ।

অন্যদিকে, জীবন একেবারে নীচ থেকে কার্বন পরমাণু ব্যবহার করে। এটি এর বন্ডগুলির স্থায়িত্বের কারণে, যা এটি চেইন এবং আণবিক কাঠামো গঠনের অনুমতি দেয় যা ম্যাক্রোমোলিকুলগুলি ডিএনএর মতো গুরুত্বপূর্ণ করে তোলে।

এনএমআর বর্ণালী

¹³ সি, যদিও এটি একটি অনেক কম অনুপাত হয় ¹² সি, তাদের প্রাচুর্য পারমাণবিক চৌম্বকীয় অনুরণন বর্ণালিবীক্ষণ যন্ত্র কার্বন 13 দ্বারা আণবিক কাঠামো স্পষ্ট যথেষ্ট।

এই বিশ্লেষণ কৌশলটির জন্য ধন্যবাদ এটি নির্ধারণ করা সম্ভব যে কোনটি পরমাণু ¹³ সেন্টিগ্রেডের চারপাশে রয়েছে এবং কোন ফাংশনাল গ্রুপগুলির সাথে সম্পর্কিত। সুতরাং, কোনও জৈব যৌগের কার্বন কঙ্কাল নির্ধারণ করা যেতে পারে।

তথ্যসূত্র

1. গ্রাহাম সলমনস টিডব্লু, ক্রেগ বি ফ্রাইহল। জৈব রসায়ন। অ্যামি। (দশম সংস্করণ।) উইলে প্লাস।
2. ব্লেক ডি (মে 4, 2018) কার্বনের চারটি বৈশিষ্ট্য। পুনরুদ্ধার করা হয়েছে: sciencing.com
3. রয়্যাল সোসাইটি অফ কেমিস্ট্রি। (2018)। কয়লার। থেকে নেওয়া হয়েছে: RSSc.org
4. বিবর্তন বোঝা। (SF)। কার্বন পরমাণুর যাত্রা। থেকে উদ্ধার: বিবর্তন.বার্কলে.ইডু
5. এনসাইক্লোপিডিয়া ব্রিটানিকা। (মার্চ 14, 2018) কয়লার। উদ্ধার করা হয়েছে: ব্রিটানিকা ডটকম থেকে
6. পপাস এস (সেপ্টেম্বর 29, 2017) কার্বন সম্পর্কে তথ্য। পুনরুদ্ধার করা হয়েছে: লাইফসায়েন্স ডট কম