ചില കാർബൺ വിശേഷങ്ങള്‍

ഭൂമിയിലെ കാർബൺ ചക്രം, കാര്‍ബണ്‍ രൂപാന്തരമായ ഗ്രാഫീന്‍, കാർബൺ ഡേറ്റിംഗ് തുടങ്ങി കാര്‍ബണിനെക്കുറിച്ചുള്ള വിശേഷങ്ങള്‍ വായിക്കാം

പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഏറ്റവും സമൃദ്ധമായ നാലാമത്തെ മൂലകമാണ് കാർബൺ. പുരാതനകാലം മുതൽ വിവിധരൂപങ്ങളിൽ മനുഷ്യന് പരിചയമുള്ള കാർബണിനെ പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിലെ രണ്ടാം പകുതിയിലാണ്, ആദ്യമായി ഒരു മൂലകമായി അംഗീകരിച്ചത്. ആധുനിക രസതന്ത്രത്തിന്റെ പിതാവായി പരിഗണിക്കപ്പെടുന്ന ഫ്രഞ്ച് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ആന്റോനിയൊ  ലാവോസിയർ ആണ് 1789 – ൽ ലാറ്റിൻ ഭാഷയിൽ “കരി” എന്ന അർത്ഥം വരുന്ന “കാർബോ” എന്ന വാക്കിൽ നിന്ന് “കാർബൺ” എന്ന പേര് നിർദ്ദേശിച്ചത്.

എന്നാൽ ഇതിനു മുൻപ് 1594-ൽ എ.ജി വെർണറും ഡി.എൽ.ജി ഹാർസ്ടെനും ചേർന്ന് ഗ്രീക്ക് ഭാഷയിൽ “എഴുതുക” എന്ന അർത്ഥം വരുന്ന “ഗ്രാഫൈറ്റ്” എന്ന പദം “പെൻസിൽ” പരിചയപ്പെടുത്തുന്നതിനായി ഉപയോഗിച്ചിരുന്നു. മലയാളത്തിൽ “ഇംഗാലം” എന്നും കാർബൺ അറിയപ്പെടുന്നു.

ആവർത്തനപ്പട്ടികയിൽ പതിനാലാം ഗ്രൂപ്പ് മൂലകമായ കാർബണിന്റെ അണുസംഖ്യ (Atomic Number) “6” ഉം അണുഭാരം (Atomic Mass) “12.01” ഉം ആണ്. പ്രപഞ്ചത്തിൽ കാർബൺ ഘടകമായി വരുന്ന ഒരു കോടിയിലധികം സംയുക്തങ്ങൾ ഉള്ളതായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. വാതകരൂപത്തിലുള്ള കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് (CO₂) മുതൽ  കാർബൺ രൂപാന്തരങ്ങളില്‍ (Allotropes) ഒന്നായ, ഏറ്റവും കാഠിന്യമേറിയതും മൂല്യമേറിയതുമായ വജ്രം (Diamond) വരെ ഇതിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. കാർബണിക സംയുക്തങ്ങളുടെ ബാഹുല്യം കാരണം അവയെക്കുറിച്ച് മാത്രം പഠിക്കുന്നതിനായി രസതന്ത്രത്തിൽ കാർബണിക രസതന്ത്രം എന്ന ഒരു ശാഖ തന്നെയുണ്ട്.

കാർബൺ ചക്രം 

ജീവജാലങ്ങളുടെ ശരീരഭാരത്തിന്റെ 20% വും കാർബണാണ്. നമ്മുടെ ശരീരത്തിലെ കാർബൺ ആറ്റങ്ങളെല്ലാം ഒരുകാലത്ത് അന്തരീക്ഷത്തിലെ കാർബൺ ഡൈ ഓക്‌സൈഡ് ആയിരുന്നു. ഹരിതസസ്യങ്ങൾ പ്രകാശസംശ്ലേഷണം (Photosynthesis) എന്ന പ്രക്രിയയിലൂടെ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് ആഗിരണം ചെയ്യുകയും സൂര്യപ്രകാശത്തിന്റെയും ജലത്തിന്റെയും മാറ്റ് അവശ്യ മൂലകങ്ങളുടെയും സഹായത്തോടെ ഗ്ലൂക്കോസ് (C₆H₁₂O₆) ആക്കി മാറ്റുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇത് ഭക്ഷ്യ ശൃംഖലയിലൂടെ മനുഷ്യൻ ഉൾപ്പെടെയുള്ള മറ്റ് ജീവജാലങ്ങളിൽ എത്തുന്നു. ഈ ജീവജാലങ്ങളുടെ കോശശ്വസനം (Cellular Respiration ) വഴി ഗ്ലൂക്കോസ് തന്മാത്രകളെ വിഘടിപ്പിച്ച് ഊർജം (ATP) ഉൽപാദിപ്പിക്കപ്പെടുമ്പോൾ ഉപോൽപ്പന്നം ആയി കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് ഉണ്ടാവുകയും അത് അന്തരീക്ഷത്തിലേക്ക് നിശ്വസിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.  ജൈവമണ്ഡലം, ഭൗമമണ്ഡലം, ജലമണ്ഡലം, വായുമണ്ഡലം എന്നിവയിലൂടെ കാർബൺ സദാ ചാക്രിക ചലനം നടത്തിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നു എന്നര്‍ത്ഥം. ഇതാണ് കാർബൺ ചക്രം (Carbon Cycle ) എന്നറിയപ്പെടുന്നത്.

കാർബണിന്റെ അലോട്രോപ്പുകൾ

വ്യത്യസ്തങ്ങളായ ത്രിമാന ഘടനകളോടെ കാർബണിനന് നിലനിൽക്കാൻ കഴിയും. അതിൽ ആറ്റങ്ങൾ വ്യത്യസ്തമായി ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. പുരാതന കാലം മുതൽക്കേ പരിചിതമായ കാർബണിന്റെ അലോട്രോപ്പുകളാണ് ഗ്രാഫൈറ്റും വജ്രവും.

1772-ൽ ലാവോസിയർ ഒരു കഷ്ണം വജ്രം എല്ലാവശങ്ങളും അടച്ച ഒരു ഗ്ലാസ് പാത്രത്തിൽ വെച്ചശേഷം മാഗ്നിഫൈഡ് ലെൻസ്‌ ഉപയോഗിച്ച് സൂര്യന്റെ കിരണങ്ങൾ അതിലേക്ക് കേന്ദ്രീകരിച്ചു. മിനിട്ടുകൾക്കകം വജ്രം കത്തി അപ്രത്യക്ഷമായി. അതിനുശേഷം ഗ്ലാസ് പത്രത്തിന്റെ മൊത്തത്തിലുള്ള ഭാരത്തിന് മാറ്റമില്ലെന്ന് അദ്ദേഹം അളന്ന് മനസിലാക്കി. വജ്രം കത്തിക്കുമ്പോൾ ഓക്സിജനുമായി ചേർന്ന് കാർബൺ ഡൈ ഓക്‌സൈഡ് ഉണ്ടാവുന്നുണ്ടെന്ന് ലാവോസിയർ അഭിപ്രായപ്പെട്ടു. കരിയും (Charcoal ) വജ്രവും ഒരേ മൂലകത്തിൽ നിന്നാണ് നിർമ്മിച്ചതെന്ന് ഈ പരീക്ഷണത്തിലൂടെ അദ്ദേഹം നിഗമനത്തിലെത്തി.

1796-ൽ ഇംഗ്ലീഷ് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ സ്‌മിത്സണ്‍ ടെന്നന്റ് (Smithson Tennant) വജ്രം ശുദ്ധമായ കാർബൺ ആണെന്നും കാർബണിന്റെ സംയുക്തമല്ലെന്നും സ്ഥാപിച്ചു. കരിയും (charcoal ) വജ്രവും തുല്യമായ അളവിൽ എടുത്ത് കത്തിക്കുമ്പോൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന CO₂ ന്റെ അളവ് തുല്യമാണെന്ന പരീക്ഷണത്തിലൂടെയാണ് ഇത് തെളിയിച്ചത്.

1779-ൽ സ്വീഡിഷ് ശാസ്ത്രഞ്ജനായ കാൾ ഷീലെ ഗ്രാഫൈറ്റ് കത്തിച്ച് CO₂ രൂപപ്പെടുത്താമെന്നും തെളിയിച്ചു. അതുപോലെ1885-ൽ ഇംഗ്ലീഷ് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ബെഞ്ചമിൻ ബ്രോഡി കാർബണിൽ നിന്ന് ശുദ്ധമായ ഗ്രാഫൈറ്റ് നിർമ്മിച്ചുകൊണ്ട് ഗ്രാഫൈറ്റും കാർബണിന്റെ ഒരു രൂപമാണെന്ന് തെളിയിച്ചു. കൂടാതെ 1955-ൽ അമേരിക്കൻ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ഫ്രാൻസിസ് ബണ്ടിയും സഹപ്രവർത്തകരും ഗ്രാഫൈറ്റ് ഉയർന്ന താപനിലയും മർദ്ദവും ഉപയോഗിച്ച് വജ്രമാക്കി മാറ്റാൻ സാധിക്കുമെന്നുംസ്ഥാപിച്ചു.

ഗ്രാഫീന്‍ 

കാർബണിന്റെ ഏറ്റവും പുതിയ അലോട്രോപ്പാണ് ഗ്രാഫൈൻ. ഷഡ്ഭുജങ്ങളിൽ ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്ന കാർബൺ ആറ്റങ്ങളുടെ ഒരു പാളികൊണ്ടാണ് ഇത് രൂപപ്പെടുന്നത്.ഇത് അടുക്കിവച്ചാൽ ഗ്രാഫൈറ്റ് കിട്ടും.ഗ്രാഫൈനിന് ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ കനം മാത്രമേ ഉള്ളൂ. അതായത് ഒരു പെൻസിൽ മുന 2 ദശലക്ഷം പാളികൾ ആക്കി മാറ്റിയാൽ അതിൽ ഒരു പാളിയുടെ കനം മാത്രം. 2004-ൽ കോസ്റ്റ്യനോവോസെലോവും ആൻഡ്രെ ഗീമും ആണ് ഗ്രാഫൈറ്റിൽ നിന്ന് ഗ്രാഫൈൻ വേർതിരിച്ചെടുത്തത്. ഇതുവരെ അറിയപ്പെട്ടിട്ടുള്ളതിൽ വെച്ച് ഏറ്റവും കനം കുറഞ്ഞതും ദൃഢവുമായ വസ്തുവാണ് ഗ്രാഫൈൻ.

കാർബൺ ഡേറ്റിംഗ്

സസ്യ-ജന്തു ഫോസിലുകളുടെ കാലപ്പഴക്കം നിർണ്ണയിക്കുന്ന ഒരു രീതിയാണിത്.ഫോസിലുകൾ പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന റേഡിയോ ആക്റ്റീവ് വികിരണത്തെ അളന്നു തിട്ടപ്പെടുത്തിയാണ് ഇത്തരത്തിൽ കാലപ്പഴക്കം നിർണ്ണയിക്കുന്നത്. ജീവജാലങ്ങളുടെ ശരീരത്തിൽ 20% കാർബൺ ഉണ്ടാവുമെന്ന് പറഞ്ഞല്ലോ. ഇതിൽ കാർബൺ-14 ( C-14 ) ഐസോട്ടോപ്പ് ഒരു സ്ഥിരമായ നിരക്കിൽ റേഡിയോ ആക്റ്റീവ് നശീകരത്തിന് വിധേയമാവുന്നുണ്ട്. ഇതിന്റെ അർദ്ധായുസ്സ് (Half life period ) 5,730 വർഷങ്ങളാണെന്ന്  തിട്ടപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്. അതുകൊണ്ടുതന്നെ ഒരു ഫോസിൽ ഇപ്പോൾ പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന റേഡിയോ ആക്റ്റീവ് കിരണത്തിന്റ തീവ്രത തിട്ടപ്പെടുത്തി അതിന്റെ പഴക്കവും കൃത്യമായി നിർണ്ണയിക്കാം.

Happy

0 0 %

Sad

0 0 %

Excited

0 0 %

Sleepy

0 0 %

Angry

0 0 %

Surprise

1 100 %