कुतूहल : कार्बनची वेगवेगळी रूपं कोणती?

निसर्गामध्ये कार्बन हा कधी शुद्ध स्वरूपात (उदा. हिरा, ग्रॅफाइट) तर कधी इतर मूलद्रव्यांसह आढळतो. उदा. कार्बन डायऑक्साइड वायू! कार्बन हा स्वतंत्रपणे शुद्ध स्वरूपात असतानाही कार्बनच्या अणूंची रचना वेगवेगळी आढळते, ज्यामुळे त्याचं रूप बदलतं. दागिन्यांमध्ये वापरला जाणारा हिरा, पेन्सिलमध्ये असणारं ग्रॅफाइट, कार्बनचे अणू फुटबॉलसारख्या गोल रचनेत असलेलं फुलेरिन (जे नॅनोतंत्रज्ञान व वैद्यकीय क्षेत्रात वापरतात), नॅनोतंत्रज्ञानात वापरल्या जाणार्‍या, षटकोनी जाळ्यांच्या नळीप्रमाणे गुंडाळलेल्या कार्बन नॅनोट्यूब्स, जीवाश्म इंधन म्हणून वापरला जाणारा दगडी कोळसा आणि लाकूड किंवा वनस्पतींपासून मिळणारा चारकोल, हे सर्व पदार्थ कार्बनपासूनच घडत गेलेले असतात.

दिसायला वेगवेगळे असले तरी हे सर्व हवेत जाळले तर, कार्बन डायऑक्साइड निर्माण करतात. म्हणजे हे सर्व पदार्थ कार्बन या एकाच मूलद्रव्यापासून तयार झाले असल्याचं सांगणारी ही एक रासायनिक अभिक्रिया आहे. कार्बन या एकाच मूलद्रव्यापासून तयार होत असल्यामुळे हिरा, ग्रॅफाइट, फुलेरिन, नॅनो ट्यूब्स, दगडी कोळसा आणि चारकोल यांना कार्बनची वेगवेगळी रूपं… अपरूपं’ (ॲलोट्रॉप्स) म्हणतात. 

लाखो वर्षांपूर्वी पृथ्वीवरची झाडं आणि वनस्पती, दलदलीत किंवा जमिनीखाली दाबल्या गेल्या. त्यांच्यावर कालांतरानं जमिनीखालचं तापमान आणि वरच्या थरांचा वाढता दाब यांचा परिणाम झाला आणि त्यातून हळूहळू कोळसा तयार झाला. कोळशामध्ये कार्बनचे अणू अनियमित व सैल रचनेत जोडलेले असतात. दगडी कोळसा हे कार्बनचं अस्फटिकी (ॲमॉरफस) रूप आहे. 

याउलट, पृथ्वीच्या अंतर्भागात अधिक खोलवर, अत्यंत जास्त तापमान आणि प्रचंड दाबाखाली जैविक कार्बन किंवा पृथ्वीच्या पोटातले कार्बनचे अणू, अत्यंत नियमित आणि मजबूत जाळ्यासारख्या (क्रिस्टल लॅटिस) रचनेत बांधले गेल्याने त्याला स्फटिकरूप प्राप्त झालं. हे स्फटिक रूप म्हणजेच हिरा होय.

अशा प्रकारे, कार्बन अणूंची रचना होत असताना भोवताली असणार्‍या परिस्थितीनुसार एकाच मूलद्रव्यापासून इतकी भिन्न रूपं तयार होतात. त्यांचे काही गुणधर्मही एकमेकांपासून पूर्णपणे भिन्न असतात. जसं की पेन्सिलमध्ये असणारं ग्रॅफाइट विद्युतवाहक आहे तर कोळसा किंवा हिरा यातून विद्युतधारा अजिबात वाहत नाहीत. फुलेरिन हे तसं थोडं मऊसर असतं तर नॅनोट्यूब्सना अतिशय उच्च ताणशक्ती असते. कार्बनच्या या विविध रूपांचे गुणधर्म वेगवेगळे असल्यामुळे त्यांचे उपयोगही अनेकविध क्षेत्रांत होतात.

शुभदा चंद्रशेखर वक्टे

मराठी विज्ञान

ईमेल : ffice@mavipa.org

संकेतस्थळ : http://www.mavipa.org