कार्बनची इतर कार्बन अणूबरोबर संयोग पावण्याची क्षमता खूप चांगली असल्याने कार्बनच्या अणूंपासून वेगवेगळ्या तापमानानुसार आणि दबावानुसार वेगवेगळ्या रूपांतले पदार्थ म्हणजेच कार्बनची अपरूपे बनतात. कार्बनची हिरा, ग्रॅफाइट फुलेरीन, कार्बन नॅनोटय़ूब, अस्फटिकी कार्बन, ग्रॅफीन अशी अनेक अपरूपं आहेत. लोणारी कोळसा, काजळी, गॅस कार्बन ही कार्बनची अस्फटिकी अपरूपं आहेत असा समज होता; परंतु हे प्रकार म्हणजे अशुद्ध ग्रॅफाइटच आहेत, हे नंतर कळून आले. कार्बनच्या अपरूपांचे भौतिक गुणधर्म जरी वेगवेगळे असले तरी ते जाळल्यावर त्यापासून कार्बन मोनॉक्साइड आणि कार्बन डायऑक्साइड तयार होतात. ग्रॅफाइट आणि हिरा ही कार्बनचीच स्फटिकी अपरूपं. परंतु त्यांचे गुणधर्म आश्चर्य वाटण्याइतके भिन्न आहेत. ग्रॅफाइट व हिरा यांच्यातील कार्बन अणूंची मांडणी (रेण्वीय संरचना) बऱ्याच प्रमाणात सारखी आहेत. पण कार्बनचे अणू ठरावीक पद्धतीने जोडले जाऊनच दोहोंच्या संरचना तयार झाल्या आहेत. हिऱ्याच्या संरचनेत प्रत्येक कार्बनच्या अणूभोवती चार कार्बनचे अणू सारख्या अंतरावर सहसंयुज बंधाने बांधलेले असतात. म्हणजे चार कार्बनचे अणू समभुज चतुष्फलकाच्या चार टोकांवर व मधला अणू चतुष्फलकाच्या मध्यावर असे असतात. ग्रॅफाइटच्या प्रत्येक कार्बनच्या अणूभोवतीही कार्बनचे चार अणू असतात. मात्र ते सारख्या अंतरावर नसतात. चारांपैकी तीन जवळजवळ व एकाच पातळीत असतात व चौथा सापेक्षत: लांब अंतरावर असतो. एकाच पातळीत असलेले कार्बनचे अणू एकमेकांस जोडले जाऊन षट्कोनी वलयं तयार होतात व ती एकमेकांस जोडली जाऊन कार्बनच्या षट्कोनी वलयांचं जाळं असलेला पापुद्रा तयार होतो. पापुद्रय़ातील कार्बनचा प्रत्येक अणू शेजारच्या तीन अणूंशी १२० अंश कोन करतो. हे पापुद्रे एकमेकांना समांतर असे एकावर एक रचले जाऊन ग्रॅफाइटची स्फटिकं तयार होतात. ग्रॅफाइटच्या एका पापुद्रय़ाला ग्राफीन म्हणतात. ग्रॅफाइट मऊ, गुळगुळीत व काळ्या रंगाचं, तर हिरा चमकदार, दागिन्यांतून मिरवण्यासारखा! ग्रॅफाइट विद्युत सुवाहक तर हिरा विद्युत दुर्वाहक! ग्रॅफाइट ठिसूळ तर हिरा जगातला सर्वात कठीण पदार्थ! हिरा आणि ग्रॅफाइट कार्बनचेच बनलेले असूनही त्यांचे गुणधर्म परस्परविरोधी कसे? याला कारणीभूत आहे, त्यांच्यातील कार्बनच्या अणूंची मांडणी! -चारुशीला जुईकर मराठी विज्ञान परिषद, वि. ना. पुरव मार्ग, चुनाभट्टी, मुंबई २२ office@mavipamumbai.org
