कार्बन एक महत्त्वाचे मूलद्रव्य स्वाध्याय
कार्बन एक महत्त्वाचे मूलद्रव्य स्वाध्याय इयत्ता नववी
कार्बन एक महत्त्वाचे मूलद्रव्य स्वाध्याय इयत्ता नववी विज्ञान
1. दिलेल्या पर्यायांपैकी योग्य पर्याय निवडून विधाने पूर्ण करा.
(एकेरी, सर्व दुहेरी, आयनिक, कार्बन, देवाण घेवाण, हायड्रोजन, बहुबंध, भागीदारी, सेंद्रीय, सहसंयुज)
अ. कार्बनचा अणू इतर अणूंबरोबर ................... बंध करतो. ह्या बंधामध्ये दोन अणूंमध्ये इलेक्टाॅनची ................... होते.
उत्तर :
कार्बनचा अणू इतर अणूंबरोबर सहसंयुज बंध करतो. ह्या बंधामध्ये दोन अणूंमध्ये इलेक्टाॅनची भागीदारी होते.
आ. संपृक्त हायड्रोकार्बनमध्ये सर्व कार्बन बंध हे .................... असतात.
उत्तर :
संपृक्त हायड्रोकार्बनमध्ये सर्व कार्बन बंध हे एकेरी असतात.
इ. असंपृक्त हायड्रोकार्बनमध्ये किमान एक बंध हा ................. असतात.
उत्तर :
असंपृक्त हायड्रोकार्बनमध्ये किमान एक बंध हा बहुबंध असतात.
ई. सर्व सेंद्रीय पदार्थामध्ये अत्यावश्यक असलेले मूलद्रव्य ................ हे होय.
उत्तर :
सर्व सेंद्रीय पदार्थामध्ये अत्यावश्यक असलेले मूलद्रव्य कार्बन हे होय.
ए. हायड्रोजन हे मूलद्रव्य बहुतेक .................... पदार्थामध्ये असते.
उत्तर :
हायड्रोजन हे मूलद्रव्य बहुतेक सेंद्रीय पदार्थामध्ये असते.
2. खालील प्रश्नांची उत्तरे लिहा.
अ. कार्बन व त्याच्या संयुगांचा इंधन म्हणून उपयोग का करतात ?
उत्तर :
कार्बन व त्याची संयुगे ही ज्वलनशील घटक आहेत. या संयुगाचे ज्वलन केल्यास कार्बन डायऑक्साइड वायू मुक्त होतो. याच्या संयुगामुळे पाणी तयार होते. या संयुगाच्या ज्वलनाने उष्णता निर्माण होते. जी अनेक कामांसाठी उपयोगात आणली जाते. म्हणून कार्बन व त्याच्या संयुगांचा इंधन म्हणून उपयोग करतात.
आ. कार्बन कोणकोणत्या संयुगांच्या स्वरूपात सापडतो ?
उत्तर :
i) कार्बन डायऑक्साइड, कॅल्शिअम कार्बोनेट, मार्बल, कॅलामाइन, हिरा, ग्रॅफाइट. या संयुगांच्या स्वरूपात कार्बन सापडतो.
ii) जीवाश्म इंधने - दगडी कोळसा, पेट्रोलिअम, नैसर्गिक वायू.
iii) कार्बनी पोषद्रव्ये - पिष्टमय पदार्थ, प्रथिने, मेद.
iv) नैसर्गिक धागे - कापूस, लोकर, रेशीम, इत्यादी. संयुगाच्या स्वरूपात कार्बन सापडतो.
इ. हिऱ्याचे उपयोग लिहा.
उत्तर :
i) काच कापण्याच्या, धातू कापण्याच्या व खडकाला छिद्र पडण्याच्या उपकरणांत हिरे वापरतात.
ii) अलंकार तयार करण्यासाठी करतात.
iii) डोळ्यांची शास्त्रक्रिया करण्याच्या उपकरणांमध्ये हिऱ्याचा वापर करतात.
iv) हिऱ्याच्या भुकटीचा वापर दुसऱ्या हिऱ्यांना चकाकी देण्यासाठी करतात.
v) हिऱ्याचा उपयोग अवकाशात व कृत्रिम उपग्रहांमध्ये प्रारणापासून संरक्षण देणाऱ्या खिडक्या तयार करण्यासाठी करतात.
3. फरक स्पष्ट करा.
अ. हिरा व ग्रॅफाइट
उत्तर :
हिरा | ग्रॅफाइट |
i) हिऱ्याच्या स्फटिकात प्रत्येक कार्बन अणूभोवती ठरावीक अंतरावर चार कार्बन अणू असतात. ii) हिरा तेजस्वी, शुभ्र, कठीण पदार्थ आहे. iii) हिरा विद्युत दुर्वाहक आहे. | i) प्रत्येक कार्बन अणूभोवती ठरावीक अंतरावर तीन कार्बन अणू असतात. ii) ग्रॅफाइट काळा, मऊ, गुळगुळीत असतो. iii) ग्रॅफाइट विद्युत सुवाहक आहे. |
आ. कार्बनची स्फटिक रुपे व अस्फटिक रुपे
उत्तर :
कार्बनची स्फटिक रुपे | अस्फटिक रुपे |
i) स्फटिक रूपातील अणूंची रचना नियमित आणि निश्चित असते. ii) उदा. हिरा, ग्रॅफाइड iii) स्फटिक रूपातील पदार्थाना निश्चित पृष्ठभाग असतात. | i) अस्फटिक रुपातील अणूंची रचना अनियमित असते. ii) उदा. कोक, कोल iii) यांना निश्चित पृष्ठभाग नसतो. |
4. शास्त्रीय कारणे लिहा.
अ. ग्रॅफाइट विद्युतवाहक आहे.
उत्तर :
कारण - i) ग्रॅफाइड हे काळे, मऊ, ठिसूळ व गुळगुळीत असते.
ii) ग्रॅफाइडमध्ये कार्बनचा प्रत्येक अणू इतर तीन कार्बन अणूंसोबत अशा प्रकारे बंधित असतो की त्यामुळे त्याची प्रतलीय षटकोनी रचना तयार होते.
iii) ग्रॅफाइटमध्ये आतील संपूर्ण स्तरात मुक्त इलेक्ट्रॉन फिरत असतात. म्हणून ग्रॅफाइड विदयुतवाहक आहे.
आ. ग्रॅफाइटचा वापर दागिन्यांमध्ये करत नाहीत.
उत्तर :
कारण - i) ग्रॅफाइट हे काळे, मऊ, ठिसूळ असते.
ii) दागिने तयार करण्यासाठी कठीण धातूं आवश्यक असते. ग्रॅफाइड हे कठीण नसल्यामुळे याचा वापर दागिण्यांमध्ये करत नाही. तसेच ग्रॅफाइट हे बहुतांश द्रावकांत विरघळत नाही.
इ. चुन्याच्या निवळीतून CO2 वायू सोडल्यास चुन्याची निवळी दुधाळ होते.
उत्तर :
ई. बायोगॅस हें पर्यावरणस्नेही इंधन आहे.
उत्तर :
कारण - i) बायोगॅस तयार करतांना जनावरांचे शेण, पालापाचोळा, ओला कचरा यांचे विनॉक्सी जीवाणूंमार्फत विघटन होते. त्यापासून मिथेन वायू तयार होतो.
ii) यापासून कोणत्याही प्रकारचे प्रदूषण होत नाही. म्हणून बायोगॅस हे पर्यावरणस्नेही इंधन आहे.
5. स्पष्ट करा.
अ. हिरा, ग्रॅफाइट व फुलरिन ही कार्बनची स्फटिकी रूपे आहेत.
उत्तर :
उत्तर :
मिथेन वायू मृत प्राणी व वनस्पतीच्या अपघटनाने दलदलीच्या पृष्ठभागावर आढळून येतो, म्हणून याला मार्श ग्रॅस असेही म्हणतात.
इ. पेट्रोल, डिझेल, दगडी कोळसा ही जीवाश्म इंधने आहेत.
उत्तर :
i) पेट्रोल, डिझेल, दगडी कोळसा हे खूप वर्षा आधी बनलेले नैसर्गिक इंधन आहे.
ii) प्राचीन काळी भूहालचालींमुळे वनस्पती व प्राण्यांच्या घोषांवर दाब व उष्णतेचा परिणाम होऊन त्यातील अवशेषांचे विघटन होऊन त्यातील कार्बन द्रव्ये शिल्लक राहिली. त्यापासून पेट्रोल, डिझेल, दगडी कोळसा ही इंधने तयार झाली आहेत. म्हणून ही इंधने जीवाश्म इंधने आहेत.
ई. कार्बनच्या विविध अपरूपांचे उपयोग
उत्तर :
कार्बनची अपरूपे व त्यांचे उपयोग पुढील प्रमाणे आहेत.
1) स्फटिक रूप - उदा., हिरा, ग्रॅफाइट, फुलरिन
उपयोग - i) हिऱ्याचा उपयोग काच कापण्यासाठी व खडकाला छिद्र पाडण्याच्या उपकरणांत वापरतात. अलंकार तयार करण्यासाठी, दुसऱ्या हिऱ्यांना चकाकी देण्यासाठी, शस्त्रक्रियेच्या उपकरणांमध्ये करतात.
ii) ग्रॅफाइटचा उपयोग वंगण तयार करण्यासाठी, पेन्सिलमध्ये, आर्क लॅम्पमध्ये, रंग, पॉलिश तयार करण्यासाठी कार्बन इलेक्ट्रोड तयार करण्यासाठी वापरतात.
iii) फूलरिनचा उपयोग विसंवाहक म्हणून, जलशुद्धीकरणात उत्प्रेरक म्हणून करतात.
2) अस्फटिकी अपरूपे - उदा. दगडी कोळसा, चारकोल, 'कोक उपयोग
उपयोग - i) कारखान्यात व घरात कोळसा इंधन म्हणून वापरतात.
ii) विद्युत निर्मितीसाठी, औष्णिक विद्युत केंद्रात कोळसा वापरतात.
iii) कोक, कोल गॅस व कोल टार मिळवण्यासाठी कोळशाचा उपयोग होतो.
iv) कोक घरगुती इंधन म्हणून वापरतात.
v) वॉटर गॅस, प्रोड्युसर गॅस निर्मितीत कोकचा उपयोग होतो.
उ. अग्निशामक यंत्रात CO2 वायूचा उपयोग
उत्तर :
ऊ. CO2 चे व्यावहारिक उपयोग
उत्तर :
CO2 चे व्यावहारिक उपयोग - i) फसफसणारी शीतपेये तयार करण्यासाठी करतात.
ii) शीतकपाटांमध्ये तसेच सिनेमा-नाटकामध्ये धुक्यासारखे परिणाम मिळविण्यासाठी करतात.
iii) अग्निशामक यंत्रात
iv) कॉफीमधून कॅफिन काढून टाकण्यासाठी वापरतात.
v) हवेतील CO2 ची उपयोग वनपाल प्रकाश संश्लेषणासाठी करतात.
6. प्रत्येकी दोन भौतिक गुणधर्म लिहा.
अ. हिरा
उत्तर :
i) तेजस्वी व शुद्ध हिरा हा नैसर्गिक पदार्थात सर्वात कठीण असणारा पदार्थ आहे.
ii) हिरा विद्युत दुर्वाहक असतो कारण त्यात मुक्त इलेक्ट्रॉन नसतात.
आ. चारकोल
उत्तर :
i) चारकोलचे ज्वलन होत असताना धूर होतो.
ii) यामध्ये अस्फटिकी कार्बन संयुगे असतात.
इ. कार्बनचे स्फटिक रूप
उत्तर :
i) स्फटिक रूपातील अणूंची रचना नियमित आणि निश्चित असते.
ii) स्फटिक रूपातील पदार्थाना निश्चित भौतिक रचना, तीक्ष्ण कडा व सपाट पृष्ठभाग असतात.
7. खालील रासायनिक अभिक्रिया पूर्ण करा.
अ. ............... + ................... → CO2 + 2H2O + उष्णता
उत्तर :
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + उष्णता
आ. ............... + ................... → CH3Cl+ HCl
उत्तर :
CH4 + Cl2 →/प्रकाश CH3Cl+ HCl
इ. 2NaOH + CO2 → ............... + ...................
उत्तर :
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
8. खालील प्रश्नांची उत्तरे विस्तृत स्वरूपात लिहा.
अ. कोळशाचे प्रकार सांगून त्यांचे उपयोग लिहा.
उत्तर -
कोळशाचे चार प्रकार आहेत. ते पुढीलप्रमाणे आहेत.
i) पीट - कोळसा तयार होतानाची पहिली पायरी म्हणजे पीट तयार होणे होय. यामध्ये पाण्याचे प्रमाण जास्त व कार्बनचे प्रमाण 60% पेक्षा खूप कमी असते. म्हणून यापासून कमी उष्णता मिळते.
ii) लिग्नाइट - जमिनीच्या आत वाढता दाब व तापमान यामुळे पीटचे रूपांतर लिग्नाइटमध्ये झाले. यामध्ये कार्बनचे प्रमाण सुमारे 60 ते 70% असते. कोळसा तयार होण्याची दसरी पायरी म्हणजे लिग्नाइट होय.
iii) बीट्युमिनस - कोळशाच्या निर्मितीच्या तिसऱ्या पायरीत बीट्युमिन तयार झाला. यात कार्बनचे प्रमाण सुमारे 70 ते 90% असते.
iv) अँथ्रासाईट - कोळशाचे शुद्ध स्वरूप अँथ्रासाईट ओळखला जातो. हा कोळसा कठीण असून त्यात कार्बनचे प्रमाण सुमारे 95% असते.
कोळशाचे उपयोग - i) कारखान्यात व घरामध्ये कोळसा इंधन म्हणून वापरतात.
ii) कोक, कोल गॅस व कोल टार मिळवण्यासाठी कोळशाचा वापर करतात.
iii) विद्युत निर्मितीसाठी औष्णिक विद्युत केंद्रात कोळसा वापरतात.
आ. ग्रॅफाइट विद्युत वाहक असते हे एका छोट्या प्रयोगाने कसे सिद्ध कराल ?
उत्तर :
प्रयोग साहित्य - पेन्सिल, विद्युतवाहक तारा, बॅटरी/सेल, लहान बल्ब, पाणी, रॉकेल, परीक्षानळ्या, पेन्सिलच्या आतील लेड इत्यादी.
कृती - i) पेन्सिलमधील लेड काढा व तिचा हाताला होणारा स्पर्श अनुभवा. तिचा रंग कसा आहे तो पहा. ती लेड हाताने तोडून पहा.
ii) आकृतीमध्ये दाखवल्याप्रमाणे साहित्य जुळवा. परिपथात विद्युतप्रवाह सुरू करा.
iii) विद्युत प्रवाह सुरू झाल्यावर बल्ब प्रकाशमान दिसतो. यावरून ग्रॅफाइट हे विद्युत वाहक आहे हे सिद्ध होते.
इ. कार्बनचे गुणधर्म स्पष्ट करा.
उत्तर :
कार्बनची अपरुपता - निसर्गात काही मूलद्रव्ये एकापेक्षा अधिक रूपांत आढळतात. त्यांचे रासायनिक गुणधर्म सारखे असले तरी भौतिक गुणधर्म भिन्न असतात. मूलद्रव्यांच्या या गुणधर्माला 'अपरुपता' असे म्हणतात.
1) स्फटिक रुपे - i) स्फटिक रूपातील अणूंची रचना नियमित आणि निश्चित असते.
ii) यांचे द्रवणांक व उत्कलनांक उच्च असतात.
iii) स्फटिक रूपातील पदार्थाना निश्चित भौमितिक रचना, तीक्ष्ण कडा व सपाट पृष्ठभाग असतो.
2) अस्फटिकी अपरूपे - i) या रूपातील कार्बनच्या अणूंची रचना ही नियमित नसते.
ii) दगडी कोळसा, लोणारी कोळसा, कोक ही कार्बनची अस्फटिकी रुपे आहेत.
ई. कार्बनचे वर्गीकरण करा.
उत्तर :
i) कार्बनच्या अपरूपतेवरून त्याचे दोन प्रकारे वर्गीकरण करता येते.
I) स्फटिक रूप
II) अस्फटिक रूप
I) स्फटिक रूप - हिरा, ग्रॅफाइट व फुलरिन ही तीन कार्बनची स्फटिक रुपे आहेत.
II) अस्फटिक रूप - दगडी कोळसा, कोक व कोळसा ही कार्बनची अस्फटिक रुपे आहेत.
9. कार्बन डायऑक्साइडचे गुणधर्म कसे पडताळून पहाल ?
उत्तर :
वरील आकृतीचे निरीक्षण केल्यावर कार्बन डायऑक्साइडचे गुणधर्म पडताळून पाहाता येतात. ते पुढील प्रमाणे आहेत.
i) ज्वलनशीलता - कार्बनडाय ऑक्साइडच्या वायुपात्रात जळती मेणबत्ती ठेवली असता ती विझते. त्यामुळे CO2 हा वायू ज्वलनास मदत करीत नाही हे स्पष्ट होते. हा वायू ज्वलनशील नाही.
ii) द्रावणीयता - CO2 हा वायू असलेल्या वायूपात्रामध्ये थोडी चुन्याची निवळी टाकल्यास ती दुधाळ होते. अद्रावणीय कॅल्शियम कार्बोनेट तयार होते. त्यामुळे CO2 चे अस्तित्व कळते.
iii) वैश्विकदर्शक - निळा व लाल लिटमस कागद ओला करून कार्बन डायऑक्साइडच्या वायुपात्रात टाकल्यास निळा लिटमस लाल होतो. म्हणजेच CO2 वायू आम्लधर्मी ऑक्साइड आहे हे सिद्ध होते. तर लाल लिटमसमध्ये कोणताही बदल दिसून येत नाही.
रासायनिक गुणधर्म -
i) सोडिअम हायड्रॉक्साइडच्या जलीय द्रावणातून कार्बन डायऑक्साइड पाठवल्यास सोडिअम कार्बोनेट मिळते.
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
ii) सोडिअम कार्बोनेटच्या पाण्यातील द्रावणातून CO2 पाठवला असता सोडिअम बायकार्बोनेट मिळते.
Na2CO3 + H2O + CO2 → 2NaHCO3