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कार्बन परिवार (समूह 14)

कार्बन, सिलिकॉन, जर्मेनियम, टिन और सीसा एक समूह में हैं और सबके बाहरी कोश में 4 इलेक्ट्रॉन होते हैं। नीचे जाने पर परमाणु बड़े और ज़्यादा धात्विक होते हैं: कार्बन अधातु, सिलिकॉन व जर्मेनियम उपधातु, टिन व सीसा धातु। इनके ऑक्साइड अलग हैं: CO2 छोटे अणुओं की गैस है, SiO2 कठोर विशाल जाल। कार्बन कार्बोनेट बनाता है; सिलिकॉन सिलिकेट, काँच, सीमेंट और सिरेमिक।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. यह कार्बन (C) है। इसके बाहरी कोश (पीला घेरा) में 4 इलेक्ट्रॉन हैं। इस समूह के हर तत्व में ठीक 4 बाहरी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
  2. अब समूह में नीचे देखिए: C, Si, Ge, Sn, Pb। परमाणु बड़े होते जाते हैं और कोश बढ़ते हैं। हल्के तत्व अधातु हैं; भारी, टिन और सीसा, धातु हैं।
  3. कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) छोटे अलग-अलग अणुओं की है, इसलिए गैस है। सिलिकन डाइऑक्साइड (SiO2) Si और O का एक विशाल जाल है, इसलिए रेत जैसा कठोर ठोस है।
  4. चूना पत्थर (कैल्शियम कार्बोनेट) पर अम्ल डालिए। CO2 के बुलबुले उठते हैं। हर कार्बोनेट अम्ल से झाग देता है। यही कार्बोनेट की पहचान है।
  5. सिलिकॉन (Si) कार्बन के ठीक नीचे है। यह उपधातु है। इसका ऑक्साइड सिलिका रेत, काँच, सीमेंट और सिरेमिक बनाता है।
  6. खुद करके देखें: C, Si, Ge, Sn, Pb दबाइए। परमाणु बड़ा होता दिखेगा, पर बाहरी इलेक्ट्रॉन हमेशा 4। फिर चरणों में CO2 और SiO2 को दोबारा मिलाइए।

टिप: 3D दृश्य को घुमाने के लिए खींचें। ज़ूम के लिए दो उंगलियाँ इस्तेमाल करें।

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

कार्बन चार बंध क्यों बना सकता है?

उसके बाहरी कोश में 4 इलेक्ट्रॉन हैं और वह हर एक को साझा कर सकता है। चार पीले बिंदु देखिए।

क्या कार्बन सीसे के समूह में है, इसलिए धातु है?

नहीं। एक समूह यानी बाहरी इलेक्ट्रॉन बराबर, पर आकार और धात्विक गुण नीचे जाते हुए बदलते हैं। C और Pb की तुलना कीजिए।

रेत इतनी कठोर पर CO2 गैस क्यों?

रेत (SiO2) मज़बूत बंधों का एक विशाल जाल है। CO2 अलग-अलग छोटे अणु हैं।

कैसे जानें कि ठोस कार्बोनेट है?

अम्ल डालिए; झाग उठे और गैस चूने के पानी को दूधिया करे तो वह कार्बोनेट है।

क्या सिलिकॉन धातु है?

यह उपधातु है: धातु जैसा चमकीला, पर अर्धचालक, बीच का।

क्या समूह के हर परमाणु की रसायन विद्या एक-सी है?

मिलती-जुलती, पूरी एक-सी नहीं। खुली छूट में हर तत्व आज़माइए।

समूह 14 क्या है?

आवर्त सारणी में कार्बन (C), सिलिकॉन (Si), जर्मेनियम (Ge), टिन (Sn) और सीसा (Pb) एक स्तंभ में हैं, जिसे समूह 14 (पुराना नाम: समूह IVA) कहते हैं। हर परमाणु के बाहरी कोश में 4 इलेक्ट्रॉन होते हैं, इसलिए हर एक 4 बंध बना सकता है। एक समूह के तत्व मिलता-जुलता व्यवहार करते हैं, पर नीचे जाते हुए धीरे-धीरे बदलते हैं।

बड़े परमाणु बाहरी इलेक्ट्रॉन को कम कसकर पकड़ते हैं, इसलिए उन्हें आसानी से खो देते हैं। इसीलिए नीचे जाने पर धात्विक गुण बढ़ता है।

कार्बन के रूप और अधिशोषण

कार्बन अलग-अलग रूपों में मिलता है जिन्हें अपरूप कहते हैं: हीरा (बहुत कठोर, हर कार्बन 4 से जुड़ा), ग्रेफ़ाइट (नरम, फिसलती परतें, बिजली चलाता है), और फ़ुलरीन व ग्रैफ़ीन। पूरा विवरण पाठ कार्बन के अपरूप में है।

अधिशोषण का अर्थ है कि गैस या घुले कण ठोस की सतह पर चिपकते हैं (अंदर नहीं जाते)। सक्रियित चारकोल की सतह बहुत बड़ी और नन्हे छेदों से भरी होती है, इसलिए यह गंध, रंग और ज़हर अधिशोषित करता है। यह पानी के फ़िल्टर, गैस मास्क और चीनी का रंग हटाने में काम आता है।

कार्बन के ऑक्साइड और ग्रीनहाउस प्रभाव

कार्बन कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) बनाता है, जो ज़हरीली गैस है और हवा कम होने पर ईंधन जलने से बनती है, और कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂), जो पर्याप्त हवा में ईंधन जलने और हमारी साँस छोड़ने पर बनती है। देखिए कार्बन के ऑक्साइड।

CO₂ सूर्य का प्रकाश आने देती है, पर पृथ्वी से लौटती कुछ गर्मी रोक लेती है। यह ग्रीनहाउस प्रभाव है। थोड़ा-सा पृथ्वी को गर्म रखता है; कोयला, तेल, गैस जलाने और जंगल काटने से ज़्यादा हो तो पृथ्वी गर्म होती है। मीथेन और जलवाष्प भी गर्मी रोकते हैं। देखिए ग्रीनहाउस प्रभाव।

कार्बोनेट और हाइड्रोजन कार्बोनेट

कार्बोनेट में CO₃²⁻ आयन होता है (उदाहरण: कैल्शियम कार्बोनेट CaCO₃, चूना पत्थर, संगमरमर, चाक, सीपियों में)। हाइड्रोजन कार्बोनेट में HCO₃⁻ होता है (उदाहरण: सोडियम हाइड्रोजन कार्बोनेट NaHCO₃, खाने का सोडा)।

सिलिकॉन और उसका डाइऑक्साइड

ऑक्सीजन के बाद सिलिकॉन पृथ्वी की पर्पटी में सबसे ज़्यादा मिलने वाला तत्व है। यह भूरा-चमकीला उपधातु और अर्धचालक है, इसलिए कंप्यूटर चिप और सौर सेल में काम आता है। प्रकृति में यह रेत और क्वार्ट्ज़ में सिलिकन डाइऑक्साइड (SiO₂, सिलिका) और सिलिकेटों के रूप में मिलता है।

CO₂ गैस पर SiO₂ ठोस क्यों: CO₂ में हर कार्बन दो ऑक्सीजन से द्विबंध से जुड़ा है और अणु अकेला खड़ा है; अणुओं के बीच आकर्षण कमज़ोर है। SiO₂ में हर सिलिकॉन चार ऑक्सीजन से और हर ऑक्सीजन दो सिलिकॉन से जुड़ा है, यानी मज़बूत बंधों का विशाल जाल। इसे पिघलाने को ये बंध तोड़ने पड़ते हैं, इसलिए गलनांक बहुत ऊँचा (लगभग 1700 °C) और यह कठोर है।

सिलिका पानी और ज़्यादातर अम्लों से क्रिया नहीं करता। गर्म सांद्र क्षार में घुलकर सिलिकेट बनाता है।

सिलिकेट, काँच, सीमेंट और सिरेमिक

सिलिकेट में सिलिकॉन और ऑक्सीजन धातुओं के साथ होते हैं (जैसे सोडियम सिलिकेट, मिट्टी)। हमारे उपयोग की कई चीज़ें सिलिकेट पर आधारित हैं।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. सिलिकॉन में कितने बाहरी इलेक्ट्रॉन हैं? कैसे जाना?

4, क्योंकि सिलिकॉन भी कार्बन की तरह समूह 14 में है।

2. कमरे के ताप पर CO2 गैस पर SiO2 कठोर ठोस क्यों है?

CO2 अलग-अलग छोटे अणुओं की है, जिनके बीच आकर्षण कमज़ोर है। SiO2 मज़बूत Si-O बंधों का विशाल जाल है, इसे पिघलाने को बहुत ऊष्मा चाहिए।

3. एक सफ़ेद चूर्ण तनु अम्ल से झाग देता है और गैस चूने के पानी को दूधिया करती है। यह क्या है?

कार्बोनेट या हाइड्रोजन कार्बोनेट, क्योंकि गैस CO2 है।

4. चूना पत्थर को गर्म करने का समीकरण लिखिए।

CaCO3 → CaO + CO2। CaO बिना बुझा चूना है।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. समूह 14 के तत्वों में कितने बाहरी इलेक्ट्रॉन होते हैं?
2. कौन उपधातु है?
3. SiO2 का गलनांक बहुत ऊँचा है क्योंकि यह:
4. कार्बोनेट अम्ल के साथ देता है:
5. पानी के फ़िल्टर में अधिशोषण के लिए क्या काम आता है?

अभ्यास: खुद जवाब दो

अपना जवाब लिखो या चुनो, फिर जाँचें दबाओ। अटको तो संकेत देखो; जवाब देने के बाद पूरा हल दिखेगा।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

कंप्यूटर चिप में सिलिकॉन क्यों?

सिलिकॉन अर्धचालक है: उसकी चालकता नियंत्रित की जा सकती है। इससे नन्हे स्विच बनते हैं। यह रेत के रूप में बहुत आम और सस्ता भी है।

अधिशोषण और अवशोषण में क्या अंतर है?

अधिशोषण: कण सतह पर चिपकते हैं। अवशोषण: कण अंदर चले जाते हैं, जैसे स्पंज में पानी।

खाने का सोडा केक को क्यों फुलाता है?

गर्मी से वह टूटकर CO2 गैस देता है, जो घोल में नन्हे बुलबुले बनाती है।

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