ग्रेफाइट संरचना, अभिलक्षण: 31 पूर्ण त्वरित तथ्य

इस लेख में, "ग्रेफाइट संरचना" कुछ प्रासंगिक विषयों के साथ संरचनात्मक गुणों, विशेषताओं, उपयोग जैसे विभिन्न गुणों पर नीचे चर्चा की गई है।

ग्रेफाइट को प्लंबेगो या ब्लैक लेड के रूप में भी जाना जाता है और यह कार्बन युक्त खनिज है। इसमें दो आयामी स्तरित संरचना होती है जिसमें छह कार्बन परमाणुओं के छल्ले होते हैं। ग्रेफाइट हेक्सागोनल सिस्टम में क्रिस्टलीकृत होता है। यह अपेक्षाकृत नरम और काले भूरे रंग का होता है।

आइए ग्रेफाइट की संरचना से संबंधित निम्नलिखित विषयों पर ध्यान दें।

ग्रेफाइट की संरचना क्या है?

ग्रेफाइट मूल रूप से कार्बन के सबसे स्थिर अपरूपों में से एक है। यह 2.09-2.23 g/cm . घनत्व वाली बिजली और गर्मी का अच्छा संवाहक है³ एक महान सहसंयोजक संरचना के साथ जिसमें प्रत्येक कार्बन परमाणु पड़ोसी तीन कार्बन परमाणुओं से जुड़ा होता है।

ग्रेफाइट में प्रत्येक कार्बन परमाणु होता है sp²संकरित जो कार्बन परमाणुओं की हेक्सागोनल व्यवस्था की व्यवस्था के साथ एक परत जैसी संरचना बनाती है। ये परतें आपस में कमजोर रूप से जुड़ी होती हैं। परतों के बीच कमजोर बल की उपस्थिति के कारण, वे बहुत आसानी से खिसक जाते हैं।

कार्बन में चार वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं और एक कार्बन परमाणु अन्य तीन कार्बन परमाणुओं से बंधा होता है, इस प्रकार, एक वैलेंस इलेक्ट्रॉन बचा रहता है और यह वैलेंस इलेक्ट्रॉन संरचना में निरूपित होता है।

ग्रेफाइट लुईस संरचना कैसे बनाएं?

सेवा मेरे लुईस को जानो किसी भी अणु की संरचना के लिए पहले उस अणु के संघटक परमाणुओं का निर्धारण करना चाहिए। स्तरित संरचना होने के कारण ग्रेफाइट की वास्तविक लुईस संरचना बहुत अधिक जटिल है।

ग्रेफाइट केवल कार्बन परमाणु से बना होता है जिसमें एक कार्बन परमाणु अन्य तीन कार्बन परमाणुओं से बंधा होता है। तो, चार वैलेंस इलेक्ट्रॉनों में से एक को गैर-बंधन इलेक्ट्रॉन जोड़ी के रूप में छोड़ दिया जाता है। कुल 3*2=6 इलेक्ट्रॉन प्रत्येक कार्बन परमाणु से होते हैं जो इलेक्ट्रॉन जोड़े को जोड़ने में शामिल होते हैं।

ग्रेफाइट लुईस संरचना औपचारिक प्रभार

  सेवा मेरे किसी भी अणु के औपचारिक आवेश को जानें, संरचना का निर्धारण बहुत अनिवार्य है। लेकिन ग्रेफाइट की संरचना बहुत जटिल है क्योंकि इसमें स्तरित संरचना होती है। इस प्रकार, के निर्धारण को सरल बनाने के लिए लुईस संरचना हमने तीन कार्बन परमाणुओं वाले ग्रेफाइट से केवल एक टुकड़ा चुना है।

• औपचारिक आवेश = संयोजी इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या - इलेक्ट्रॉनों की संख्या अबंधित रहती है - (बंध निर्माण में शामिल इलेक्ट्रॉनों की संख्या/2)
• केंद्रीय कार्बन परमाणु का औपचारिक आवेश = 4 - 1 - (4/2) = 1

इस प्रकार, एक इलेक्ट्रॉन को गैर-बंधन इलेक्ट्रॉनों के रूप में छोड़ दिया जाता है और यह संरचना पर स्पष्ट हो जाता है।

ग्रेफाइट लुईस संरचना कोण

कोण मूल रूप से केंद्रीय परमाणु द्वारा जुड़ने वाले दो बंधों के बीच के कोण को इंगित करता है। बंधन कोण किसी भी अणु के केंद्रीय परमाणु के संकरण पर उस विशेष अणु में मौजूद प्रतिकर्षण कारकों पर अधिक निर्भर करता है।

ये प्रतिकर्षण कारक हैं -

• अकेला जोड़ी-अकेला जोड़ी प्रतिकर्षण
• अकेला जोड़ा- बंधन जोड़ी प्रतिकर्षण
• बॉन्ड जोड़ी-बॉन्ड जोड़ी प्रतिकर्षण।

बंधन कोण निर्धारित करने के लिए संकरण मुख्य कारक है।

ग्रेफाइट में, एक s और दो p कक्षक sp . में शामिल होते हैं²संकरण। उपरोक्त तालिका से यह दर्शाया गया है कि आबंध कोण 120 . होगा⁰ और बांड की लंबाई 1.421 A . है⁰.

ग्रेफाइट लुईस संरचना ऑक्टेट नियम

अकार्बनिक रसायन विज्ञान में ऑक्टेट नियम सबसे महत्वपूर्ण नियमों में से एक है जिसमें यह कहा गया है कि किसी भी परमाणु में ऐसा इलेक्ट्रॉन विन्यास होना चाहिए जो आवर्त सारणी में निकटतम महान गैस के इलेक्ट्रॉन विन्यास से मिलता जुलता हो।

एक दृष्टिकोण में ग्रेफाइट अष्टक नियम का पालन नहीं करता है। इस प्रकार, यह स्थिर नहीं होना चाहिए। लेकिन प्रयोगात्मक रूप से यह दिखाया गया है कि ग्रेफाइट की स्थिरता बहुत अधिक है। क्योंकि ग्रेफाइट संरचना में अतिरिक्त या गैर-बंधुआ इलेक्ट्रॉन सभी कार्बन परमाणुओं पर निरूपित होता है।

इसलिए, ग्रेफाइट स्थिर है, हालांकि यह ऑक्टेट नियम को पूरा नहीं करता है।

हम मूल रूप से निरूपित इलेक्ट्रॉन को दोहरे बंधन के रूप में प्रस्तुत करते हैं और वैकल्पिक दोहरे बंधन के साथ संरचना लिखते हैं। लेकिन जैसे ही यह दोहरा बंधन घूमता है, सभी बंधन लंबाई बराबर हो जाती है।

ग्रेफाइट लुईस संरचना अकेला जोड़े

ग्रेफाइट में इलेक्ट्रॉनों का एकाकी युग्म नहीं होता है। एकाकी जोड़े उस प्रकार के संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं जो किसी भी बंधन निर्माण में शामिल नहीं होते हैं।

कार्बन के बाह्यतम कोश में कुल चार इलेक्ट्रॉन होते हैं। चार इलेक्ट्रॉनों में से, तीन इलेक्ट्रॉन तीन सिग्मा बंधन निर्माण में शामिल होते हैं। जो इलेक्ट्रॉन बचा रहता है उसे एकाकी जोड़े या अबंधित इलेक्ट्रॉनों के रूप में नहीं गिना जा सकता क्योंकि यह इलेक्ट्रॉन अन्य कार्बन परमाणु के साथ पाई बंध बनाता है। यह पाई बांड या बायां इलेक्ट्रॉन पूरी संरचना पर स्थित है और ग्रेफाइट को गर्मी और बिजली का संचालन करने में मदद करता है।

ग्रेफाइट घुलनशीलता

ग्रेफाइट कार्बन के सबसे अच्छे स्रोतों में से एक है, लेकिन यह अधिकांश कार्बनिक और अकार्बनिक सॉल्वैंट्स में अघुलनशील है। यदि हम ग्रेफाइट को लंबे समय तक सोनिकेट करते हैं, तो यह कुछ कार्बनिक सॉल्वैंट्स में उचित मात्रा में एडिटिव्स के साथ घुलनशील हो सकता है।

लेकिन यह प्रक्रिया (लंबे समय तक sonication) ग्रेफाइट की संरचना में दोष और दरारें पैदा करती है। इसके अलावा, ठोस अवस्था में ग्रेफाइट अधिकांश ध्रुवीय या गैर-ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में घुलनशील नहीं होता है। लेकिन यह पिघले हुए निकल और क्लोरोसल्फ्यूरिक एसिड में घुलनशील हो सकता है। ठोस ग्रेफाइट को तेल या पानी में कुछ पायसीकारकों द्वारा निलंबित किया जा सकता है।

क्या ग्रेफाइट एक मजबूत इलेक्ट्रोलाइट है?

मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स को उन पदार्थों के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जो पानी में घुलने के बाद अपने घटक आयनों में अलग हो सकते हैं।

इसकी संरचना के कारण ग्रेफाइट पानी में नहीं घुल सकता है। इस प्रकार, यह इलेक्ट्रोलाइट नहीं हो सकता क्योंकि इसे आयनों में अलग नहीं किया जा सकता है। लेकिन यह अकेले इलेक्ट्रॉनों के कारण बिजली का संचालन कर सकता है जो पूरे ग्रेफाइट संरचना पर स्थित हैं।

ग्रेफाइट अम्लीय है या क्षारीय?

यदि ग्रेफाइट को मजबूत ऑक्सीडाइज़र और एसिड के साथ इलाज किया जाता है, तो ग्रेफाइट ऑक्साइड को उत्पाद के रूप में प्राप्त किया जा सकता है जिसे पहले ग्रेफाइटिक ऑक्साइड या ग्रेफाइटिक एसिड के रूप में जाना जाता था।

ग्रेफाइट ऑक्साइड की संरचना में, कार्बन और ऑक्सीजन का अनुपात 2.1 और 2.9 के बीच होता है। इस यौगिक में, ग्रेफाइट की स्तरित संरचना को बरकरार रखा जाता है, लेकिन बहुत अधिक और अनियमित अंतराल के साथ। यह अम्लीय गुण को दर्शाता है।

ग्रेफाइट पोलर है या नॉनपोलर?

किसी भी आणविक संरचना की ध्रुवीयता निम्नलिखित दो कारकों पर निर्भर करती है-

1. परमाणुओं के बीच वैद्युतीयऋणात्मकता अंतर
2. बांडों का उन्मुखीकरण।

ग्रेफाइट केवल कार्बन परमाणुओं से बनता है। इस प्रकार, सभी घटक परमाणुओं की इलेक्ट्रोनगेटिविटी समान होती है और ग्रेफाइट संरचना में कोई इलेक्ट्रोनगेटिविटी अंतर नहीं देखा जाता है।

इस कारण ग्रेफाइट कोई द्विध्रुव आघूर्ण नहीं दिखाता है। तो, यह एक गैर-ध्रुवीय अणु है।

ग्रेफाइट चुंबकीय है?

ग्रेफाइट एक चुंबकीय घटक नहीं है। चुंबकीय घटक को निम्नलिखित वर्गों में वर्गीकृत किया जा सकता है-

• पैरामैग्नेटिक
• प्रति-चुंबकीय
• लौह-चुंबकीय
• फेरिमैग्नेटिक

प्रत्येक कार्बन परमाणु छह इलेक्ट्रॉन (1s .)²2s²2p²) इन छह इलेक्ट्रॉनों में से तीन एक ऊपर की ओर स्पिन दिशा प्रदर्शित करते हैं और अन्य छह इलेक्ट्रॉन नीचे की ओर स्पिन दिशा प्रदर्शित करते हैं जो ऊपर की ओर स्पिन दिशा से रद्द हो जाते हैं। इस प्रकार यह कोई चुंबकत्व नहीं दिखाता है और बाहरी चुंबकीय क्षेत्र द्वारा प्रतिकर्षित किया जाता है। 

लेकिन अगर ग्राफीन को घुमाया या ढेर किया जाता है, तो चुंबकत्व का एक दुर्लभ रूप विकसित किया जा सकता है।

ग्रेफाइट धात्विक है या अधात्विक?

ग्रेफाइट में से एक है कार्बन के आवंटन। अत: यह एक अधात्विक पदार्थ है। इसमें एक सहसंयोजक बंधी परतदार संरचना होती है।

लेकिन धातु की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक बिजली और गर्मी का संचालन करना है। डेलोकाइज्ड इलेक्ट्रॉन के कारण ग्रेफाइट गर्मी और बिजली का संचालन भी कर सकता है। धातु के साथ मुख्य अंतर यह है कि धातुओं में मुक्त इलेक्ट्रॉन भी मौजूद होते हैं और वे पूरे ढांचे में निरूपित होते हैं। लेकिन एक परत से मुक्त इलेक्ट्रॉन ग्रेफाइट संरचना की एक परत पर दूसरी परत में नहीं होते हैं।

ग्रेफाइट भंगुर है?

इसकी संरचना के कारण ग्रेफाइट स्वाभाविक रूप से बहुत अधिक भंगुर यौगिक है।

ग्रेफाइट में, एक कार्बन परमाणु अन्य तीन कार्बन परमाणुओं के साथ दो-आयामी 'परत जाली' में तीन सहसंयोजक बंधों द्वारा बंधा होता है। तीन मजबूत सहसंयोजक बंधों की उपस्थिति के कारण अलग-अलग परतें मजबूत होती हैं, लेकिन ग्रेफाइट की परतों को थोड़ी सी भी गड़बड़ी करके अलग किया जा सकता है क्योंकि परतें कमजोर वैन डेर वाल्स बल द्वारा एक दूसरे से जुड़ी होती हैं।

इस प्रकार, ग्रेफाइट एक नरम और भंगुर पदार्थ है।

ग्रेफाइट क्रिस्टलीय है या अनाकार?

ग्रेफाइट हीरे की तरह कार्बन का एक क्रिस्टलीय अपरूप है।

क्रिस्टलीय यौगिक वे होते हैं जिनमें कई परमाणु (1000 से अधिक परमाणु) दोहराए जाने वाले पैटर्न में बंधे होते हैं। ग्रेफाइट में भी एक विशेष संरचनात्मक पैटर्न का पालन किया जाता है। एक परत दूसरी परत पर स्थित होती है और वील वैन डेर वाल्स बल से जुड़ी होती है। ग्रेफाइट के एक टुकड़े में, एक कार्बन अपने पड़ोसी तीन कार्बन परमाणुओं के साथ तीन मजबूत सहसंयोजक बंधों से जुड़ा होता है।

क्या ग्रेफाइट स्टील से हल्का होता है?

ग्रेफाइट शाफ्ट स्टील की तुलना में बहुत हल्के होते हैं और अधिक महंगे भी होते हैं। स्टील से बने शाफ्ट ग्रेफाइट से भारी होते हैं।

स्टील के भारी होने का एक मुख्य कारण यह है कि यह कार्बन और लोहे की मिश्र धातु है। इस प्रकार, स्टील में एक धातु पदार्थ मौजूद होता है। लेकिन ग्रेफाइट कार्बन का केवल अपररूप है। इस प्रकार, यह किसी धात्विक पदार्थ की अनुपस्थिति के कारण स्टील से हल्का होता है।

ग्रेफाइट रेडियोधर्मी है?

सामान्य ग्रेफाइट बहुत कम रेडियोधर्मी होता है। क्योंकि एक ग्राम कार्बन के लिए एक पिको ग्राम (10 .) होता है^-12) कार्बन की मात्रा रेडियो सक्रिय (कार्बन-14) है। इस ¹⁴C रेडियो सक्रिय है क्योंकि यह बनने के लिए बीटा किरणें उत्सर्जित करता है ¹⁴N.

ग्रेफाइट का उपयोग

उद्योग में ग्रेफाइट के विभिन्न उपयोग हैं जैसे-

• लेखन सामग्री - पेंसिल ग्रेफाइट से बनी होती है।
• स्नेहक के रूप में
• आग रोक
• नाभिकीय रिएक्टर्स
• बैटरी
• ग्राफीन शीट
• फाउंड्री फेसिंग
• ब्रेक की परत

ग्रेफाइट में एक स्तरित संरचना होती है और यह कार्बन के सबसे स्थिर आवंटनों में से एक है। यह अधात्विक पदार्थ अपने मुक्त इलेक्ट्रॉनों के कारण विद्युत का संचालन कर सकता है। यह उद्योग में बहुत सारे उपयोगों के साथ एक नरम और भंगुर यौगिक है।

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अदिति रॉय

नमस्ते,
मैं अदिति रे हूं, इस मंच पर एक रसायन विज्ञान एसएमई। मैंने कलकत्ता विश्वविद्यालय से रसायन विज्ञान में स्नातक और अकार्बनिक रसायन विज्ञान में विशेषज्ञता के साथ टेक्नो इंडिया विश्वविद्यालय से स्नातकोत्तर की पढ़ाई पूरी की है। मैं लैंबडागीक्स परिवार का हिस्सा बनकर बहुत खुश हूं और मैं इस विषय को सरल तरीके से समझाना चाहूंगा।
आइए लिंक्डइन के माध्यम से जुड़ें-https://www.linkedin.com/in/aditi-ray-a7a946202