Carbon family Questions in Hindi

(D) समूह $14$ में,अक्रिय युग्म प्रभाव (inert pair effect) के कारण समूह में नीचे जाने पर $+2$ ऑक्सीकरण अवस्था की स्थिरता बढ़ती है।
$Pb$ समूह में सबसे नीचे स्थित है,इसलिए $Pb^{2+}$,$Pb^{4+}$ की तुलना में अधिक स्थिर है।
$I^-$ एक दुर्बल अपचायक है और यह $Pb^{2+}$ को $Pb^{4+}$ में ऑक्सीकृत नहीं कर सकता है।
अतः,$PbI_4$ एक स्थिर यौगिक नहीं है।
इस प्रकार,कथन और कारण दोनों गलत हैं।

(C) $SiF_6^{2-}$ ज्ञात है क्योंकि $F$ का आकार छोटा होता है,जो $Si$ परमाणु के चारों ओर छह $F$ परमाणुओं को बिना किसी महत्वपूर्ण त्रिविम बाधा (steric hindrance) के फिट होने की अनुमति देता है।
$SiCl_6^{2-}$ में,$Cl$ परमाणु $F$ परमाणुओं की तुलना में बहुत बड़े होते हैं,जिससे महत्वपूर्ण अंतर-इलेक्ट्रॉनिक प्रतिकर्षण और त्रिविम बाधा उत्पन्न होती है,जो इस आयन को अस्थिर बनाती है।
दिया गया कारण गलत है क्योंकि $SiF_6^{2-}$ की स्थिरता मुख्य रूप से $F$ के छोटे आकार के कारण है जो त्रिविम बाधा को कम करता है,न कि $d-$कक्षकों के साथ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की परस्पर क्रिया के कारण।

(A) अक्रिय युग्म प्रभाव (inert pair effect) के कारण $Pb^{2+}$,$Pb^{4+}$ की तुलना में अधिक स्थायी होता है।
इस कारण से,$PbCl_4$ आसानी से $PbCl_2$ और $Cl_2$ में विघटित हो जाता है: $PbCl_4 \to PbCl_2 + Cl_2$.
चूंकि $Pb^{4+}$ में $Pb^{2+}$ में अपचयित होने की प्रबल प्रवृत्ति होती है,इसलिए $PbCl_4$ एक शक्तिशाली ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करता है।
अतः,कथन और कारण दोनों सही हैं और कारण,कथन की सही व्याख्या करता है।

(C) कथन सही है क्योंकि 'अक्रिय युग्म प्रभाव' के कारण $p-$ ब्लॉक के भारी तत्वों के लिए निचली ऑक्सीकरण अवस्था अधिक स्थिर हो जाती है।
अतः,$Pb^{4+}$ अत्यधिक अस्थिर है और एक प्रबल ऑक्सीकरण कारक के रूप में कार्य करता है।
कारण गलत है क्योंकि 'अक्रिय युग्म प्रभाव' के कारण समूह के भारी सदस्यों के लिए उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाएं (जैसे $+4$) कम स्थिर हो जाती हैं,न कि अधिक।

(C) कार्बन टेट्राहेलाइड्स की स्थिरता $C-X$ बंध की बंध वियोजन ऊर्जा पर निर्भर करती है।
जैसे-जैसे हैलोजन परमाणु का आकार $F$ से $I$ तक बढ़ता है,बंध की लंबाई बढ़ती है और बंध की मजबूती कम होती जाती है।
इसलिए,कार्बन टेट्राहेलाइड्स की स्थिरता का क्रम इस प्रकार है: $CF_4 > CCl_4 > CBr_4 > CI_4$।
अतः,दिए गए विकल्पों में से $CF_4$ सबसे अधिक स्थिर है।

(C) सिलिकोन सामान्य सूत्र $(R_2SiO)_n$ वाले कृत्रिम ऑर्गेनोसिलिकॉन पॉलिमर हैं।
इनमें सिलिकॉन और ऑक्सीजन परमाणुओं की एकांतर श्रृंखला होती है,जिसमें सिलिकॉन परमाणुओं से कार्बनिक समूह जुड़े होते हैं।
ये कार्बनिक समूह (जैसे एल्काइल समूह) सिलिकोन की सतह को जल-विकर्षक या हाइड्रोफोबिक बनाते हैं।
इसलिए,कथन सही है।
हालाँकि,सिलिकोन में $Si-O-Si$ बंध अत्यधिक स्थिर होते हैं और नमी के प्रति संवेदनशील नहीं होते हैं; वास्तव में,वे पानी के प्रति प्रतिरोधी होते हैं।
अतः,कारण गलत है।

(D) $[SiCl_{6}]^{2-}$ का अस्तित्व नहीं है क्योंकि:
$(I)$ $Cl^{-}$ आयन का आकार बड़ा होता है,इसलिए यह त्रिविम बाधा (steric hindrance) के कारण $Si^{4+}$ आयन के चारों ओर समायोजित नहीं हो पाता है।
$(II)$ क्लोराइड आयन के एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) और $Si^{4+}$ आयन के बीच की अन्योन्यक्रिया संकुल को स्थिर करने के लिए पर्याप्त मजबूत नहीं है।

(A) कथन '$PbF_4$ प्रकृति में सहसंयोजक है' गलत है।
$PbF_4$ एक आयनिक यौगिक है क्योंकि $Pb^{4+}$ धनायन का बड़ा आकार और $F^-$ ऋणायन का छोटा आकार आयनिक बंधन का समर्थन करते हैं।
रिक्त $d$-कक्षकों की उपस्थिति के कारण $SiCl_4$ का आसानी से जल-अपघटन हो जाता है।
$Pb$ की तुलना में $Ge$ में अक्रिय युग्म प्रभाव (inert pair effect) कम होने के कारण $GeX_4$,$GeX_2$ से अधिक स्थिर है।
$SnF_4$ प्रकृति में आयनिक है।

(C) सिलिकोन्स $Si-O-Si$ लिंकेज वाले सिंथेटिक पॉलिमर हैं। इनका उपयोग सीलेंट,ग्रीस,इलेक्ट्रिकल इंसुलेटर और कपड़ों को वाटरप्रूफ बनाने के लिए किया जाता है। अपनी जैव-अनुकूलता (biocompatibility) के कारण,इनका उपयोग सर्जिकल और कॉस्मेटिक इम्प्लांट्स में भी किया जाता है।

(N/A) $(i)$ कार्बन ($CO_2$ सबसे अधिक अम्लीय डाइऑक्साइड है)।
$(ii)$ लेड ($Pb$ अक्रिय युग्म प्रभाव दर्शाता है और $+2$ ऑक्सीकरण अवस्था में स्थिर है)।
$(iii)$ सिलिकॉन और जर्मेनियम (दोनों का उपयोग अर्धचालक के रूप में व्यापक रूप से किया जाता है)।

(N/A) $i$. $Si^{4+}$ आयन का आकार बहुत छोटा होता है,जिसके कारण यह त्रिविम बाधा (steric hindrance) के कारण अपने चारों ओर छह बड़े $Cl^-$ आयनों को समायोजित नहीं कर सकता है।
$ii$. $Cl^-$ आयनों के एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) और $Si^{4+}$ आयन के बीच की अन्योन्यक्रिया $[SiCl_6]^{2-}$ संकुल को स्थिर करने के लिए पर्याप्त मजबूत नहीं है।

(N/A) सिलिकोन्स ऑर्गेनोसिलिकॉन पॉलिमर का एक समूह है जिनका सामान्य अनुभवजन्य सूत्र $(R_2SiO)_n$ है,जहाँ $R$ एक अल्काइल या एराइल समूह है।
ये $-(Si(R)_2-O)_n-$ श्रृंखलाओं से बने होते हैं जिनमें अल्काइल या फिनाइल समूह प्रत्येक सिलिकॉन परमाणु पर शेष बंधन स्थितियों पर कब्जा कर लेते हैं।
ये प्रकृति में हाइड्रोफोबिक (जल-विकर्षक) होते हैं और इनमें उच्च तापीय स्थिरता होती है।

(N/A)

हीरा	ग्रेफाइट
इसमें त्रिविमीय क्रिस्टलीय जालक होता है।	इसमें द्वि-विमीय परतदार संरचना होती है।
प्रत्येक कार्बन परमाणु $sp^{3}$ संकरित होता है और चार अन्य कार्बन परमाणुओं से जुड़ा होता है।	प्रत्येक कार्बन परमाणु $sp^{2}$ संकरित होता है और तीन अन्य कार्बन परमाणुओं से जुड़ा होता है।
यह एक कठोर चतुष्फलकीय नेटवर्क से बना है।	यह समतलीय षट्कोणीय वलयों से बना है।
$C-C$ बंध लंबाई $154 \, pm$ है।	$C-C$ बंध लंबाई $141.5 \, pm$ है।
अपने कठोर सहसंयोजक नेटवर्क के कारण यह अत्यंत कठोर होता है।	यह नरम और फिसलन भरा होता है क्योंकि परतें एक-दूसरे पर फिसल सकती हैं।
यह विद्युत का कुचालक है।	मुक्त इलेक्ट्रॉनों के कारण यह विद्युत का सुचालक है।

(N/A) लेड आवर्त सारणी के समूह $14$ से संबंधित है। इस समूह द्वारा प्रदर्शित दो ऑक्सीकरण अवस्थाएं $+2$ और $+4$ हैं। समूह में नीचे जाने पर,अक्रिय युग्म प्रभाव (inert pair effect) के कारण $+2$ ऑक्सीकरण अवस्था अधिक स्थिर हो जाती है और $+4$ ऑक्सीकरण अवस्था कम स्थिर हो जाती है। इसलिए,$PbCl_4$,$PbCl_2$ की तुलना में बहुत कम स्थिर है। हालाँकि,$PbCl_4$ का निर्माण तब होता है जब $PbCl_2$ के संतृप्त घोल से क्लोरीन गैस प्रवाहित की जाती है।
$PbCl_{2(s)} + Cl_{2(g)} \longrightarrow PbCl_{4(l)}$
$(b)$ समूह $14$ में नीचे जाने पर,अक्रिय युग्म प्रभाव के कारण उच्च ऑक्सीकरण अवस्था अस्थिर हो जाती है। $Pb(IV)$ अत्यधिक अस्थिर है और गर्म करने पर,यह $Pb(II)$ में अपचयित (reduce) हो जाता है।
$PbCl_{4(l)} \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} PbCl_{2(s)} + Cl_{2(g)}$
$(c)$ लेड $PbI_4$ नहीं बनाता है। $Pb(IV)$ ऑक्सीकारक प्रकृति का है और $I^-$ अपचायक प्रकृति का है। $Pb(IV)$ और आयोडाइड आयन का संयोजन स्थिर नहीं है। $Pb(IV)$,$I^-$ को $I_2$ में ऑक्सीकृत करता है और स्वयं $Pb(II)$ में अपचयित हो जाता है।
$PbI_4 \longrightarrow PbI_2 + I_2$

(N/A) $CO$ अत्यधिक जहरीला है क्योंकि इसमें हीमोग्लोबिन $(Hb)$ के साथ एक संकुल बनाने की क्षमता होती है।
$CO-Hb$ संकुल,$O_2-Hb$ संकुल की तुलना में लगभग $300$ गुना अधिक स्थिर होता है।
यह स्थिरता $Hb$ को ऑक्सीजन के साथ जुड़ने से रोकती है,जिससे शरीर में ऑक्सीजन की कमी हो जाती है।
परिणामस्वरूप,दम घुटने के कारण व्यक्ति की मृत्यु हो जाती है।

(N/A) जब सिलिकॉन कॉपर उत्प्रेरक की उपस्थिति में लगभग $570 \, K$ तापमान पर मिथाइल क्लोराइड के साथ अभिक्रिया करता है,तो मिथाइल-प्रतिस्थापित क्लोरोसिलेन जैसे $(CH_3)_2SiCl_2$ का मिश्रण बनता है।
$2CH_3Cl + Si \xrightarrow[570 \, K]{Cu} (CH_3)_2SiCl_2$
$(b)$ सिलिकॉन डाइऑक्साइड $(SiO_2)$ हाइड्रोजन फ्लोराइड $(HF)$ के साथ अभिक्रिया करके सिलिकॉन टेट्राफ्लोराइड $(SiF_4)$ बनाता है।
$SiO_2 + 4HF \longrightarrow SiF_4 + 2H_2O$
$SiF_4$ आगे $HF$ के साथ अभिक्रिया करके हाइड्रोफ्लोरोसिलिसिक एसिड $(H_2SiF_6)$ बना सकता है।
$SiF_4 + 2HF \longrightarrow H_2SiF_6$
$(c)$ कार्बन मोनोऑक्साइड $(CO)$ एक अपचायक के रूप में कार्य करता है और जिंक ऑक्साइड $(ZnO)$ को जिंक $(Zn)$ में अपचयित करता है।
$ZnO_{(s)} + CO_{(g)} \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} Zn_{(s)} + CO_{2_{(g)}}$
$(d)$ जलयोजित एल्यूमिना $(Al_2O_3 \cdot 2H_2O)$ जलीय $NaOH$ में घुलकर सोडियम मेटा-एल्यूमिनेट $(NaAlO_2)$ बनाता है।
$Al_2O_3 \cdot 2H_2O + 2NaOH \longrightarrow 2NaAlO_2 + 3H_2O$

(N/A) $(i)$ सांद्र $HNO_3$ एल्युमिनियम के साथ प्रतिक्रिया करके सतह पर एक पतली,निष्क्रिय सुरक्षात्मक ऑक्साइड परत बनाता है,जो धातु को निष्क्रिय कर देती है।
$(ii)$ $NaOH$ और $Al$ प्रतिक्रिया करके $H_2$ गैस उत्पन्न करते हैं: $2Al + 2NaOH + 6H_2O \longrightarrow 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2$। उत्पन्न $H_2$ गैस का दबाव अवरुद्ध नालियों को साफ करने में मदद करता है।
$(iii)$ ग्रेफाइट की संरचना परतदार होती है जो कमजोर वैन डेर वाल्स बलों द्वारा जुड़ी होती है,जिससे परतें एक-दूसरे पर फिसल सकती हैं,जिससे यह नरम और फिसलन भरा हो जाता है।
$(iv)$ हीरे में मजबूत $sp^3$ सहसंयोजक बंधों का एक कठोर $3-D$ नेटवर्क होता है,जो इसे सबसे कठोर ज्ञात पदार्थ बनाता है,इसलिए इसका उपयोग अपघर्षक के रूप में किया जाता है।
$(v)$ एल्युमिनियम हल्का होता है,इसमें उच्च तन्यता शक्ति होती है और इसे मिश्र धातु बनाया जा सकता है,जो इसे विमान के लिए आदर्श बनाता है।
$(vi)$ एल्युमिनियम पानी के साथ प्रतिक्रिया करके ऑक्साइड की परत बनाता है। समय के साथ,कुछ $Al^{3+}$ आयन घुल सकते हैं,जो स्वास्थ्य के लिए हानिकारक हैं।
$(vii)$ एल्युमिनियम हल्का,तन्य और बिजली का एक अच्छा संवाहक है,जो इसे ट्रांसमिशन केबल के लिए तांबे का एक किफायती विकल्प बनाता है।

(N/A) अपररूपता एक ही तत्व का एक से अधिक रूपों में अस्तित्व है,जिनके रासायनिक गुण समान होते हैं लेकिन भौतिक गुण भिन्न होते हैं। तत्व के विभिन्न रूपों को अपररूप कहा जाता है।
हीरा (Diamond):
हीरे में,प्रत्येक कार्बन परमाणु $sp^{3}$ संकरित होता है और एक कठोर $3-D$ चतुष्फलकीय नेटवर्क में चार अन्य कार्बन परमाणुओं से बंधा होता है। यह संरचना इसे एक बहुत ही कठोर पदार्थ बनाती है। वास्तव में,हीरा प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले सबसे कठोर पदार्थों में से एक है। इसका उपयोग अपघर्षक के रूप में और काटने वाले उपकरणों में किया जाता है।
ग्रेफाइट (Graphite):
इसमें $sp^{2}$ संकरित कार्बन परमाणु होते हैं,जो षट्कोणीय परतों के रूप में व्यवस्थित होते हैं। ये परतें कमजोर वैन डेर वाल्स बलों द्वारा एक साथ जुड़ी होती हैं। ये परतें एक-दूसरे पर फिसल सकती हैं,जिससे ग्रेफाइट नरम और फिसलन भरा हो जाता है। इसलिए,इसका उपयोग स्नेहक (lubricant) के रूप में किया जाता है।

(N/A) $(1)$ $CO$: उदासीन
$(2)$ $B_2O_3$: अम्लीय। यह $NaOH$ के साथ अभिक्रिया करके सोडियम मेटाबोरेट बनाता है: $B_2O_3 + 2NaOH \longrightarrow 2NaBO_2 + H_2O$
$(3)$ $SiO_2$: अम्लीय। यह $NaOH$ के साथ अभिक्रिया करके सोडियम सिलिकेट बनाता है: $SiO_2 + 2NaOH \longrightarrow Na_2SiO_3 + H_2O$
$(4)$ $CO_2$: अम्लीय। यह $NaOH$ के साथ अभिक्रिया करके सोडियम कार्बोनेट बनाता है: $CO_2 + 2NaOH \longrightarrow Na_2CO_3 + H_2O$
$(5)$ $Al_2O_3$: उभयधर्मी। यह $NaOH$ और $H_2SO_4$ दोनों के साथ अभिक्रिया करता है: $Al_2O_3 + 2NaOH \longrightarrow 2NaAlO_2 + H_2O$ और $Al_2O_3 + 3H_2SO_4 \longrightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2O$
$(6)$ $PbO_2$: उभयधर्मी। यह $NaOH$ और $H_2SO_4$ दोनों के साथ अभिक्रिया करता है: $PbO_2 + 2NaOH \longrightarrow Na_2PbO_3 + H_2O$ और $2PbO_2 + 2H_2SO_4 \longrightarrow 2PbSO_4 + 2H_2O + O_2$
$(7)$ $Tl_2O_3$: क्षारीय। यह $HCl$ के साथ अभिक्रिया करके थैलियम क्लोराइड बनाता है: $Tl_2O_3 + 6HCl \longrightarrow 2TlCl_3 + 3H_2O$

(N/A) अक्रिय युग्म प्रभाव: समूह में नीचे जाने पर,$d$- और $f$-इलेक्ट्रॉनों द्वारा खराब परिरक्षण (shielding) के कारण $ns^{2}$ इलेक्ट्रॉनों की रासायनिक बंधन में भाग लेने की प्रवृत्ति कम हो जाती है। इससे निचली ऑक्सीकरण अवस्था (समूह संयोजकता $- 2$) अधिक स्थिर हो जाती है।
$(b)$ अपररूपता: यह किसी तत्व का वह गुण है जिसके कारण वह समान रासायनिक गुणों वाले लेकिन भिन्न भौतिक रूपों में मौजूद होता है। इन रूपों को अपररूप (allotropes) कहा जाता है। उदाहरण के लिए,कार्बन हीरा,ग्रेफाइट और फुलरीन के रूप में मौजूद है।
$(c)$ श्रृंखलन: यह किसी तत्व के परमाणुओं की उसी तत्व के अन्य परमाणुओं के साथ मजबूत सहसंयोजक बंधन बनाकर लंबी श्रृंखलाएं या शाखाएं बनाने की क्षमता है। यह कार्बन में सबसे प्रमुख है।

(N/A) कार्बन मोनोऑक्साइड $(CO)$:
- औद्योगिक निर्माण: $CO$ को उच्च तापमान पर गर्म कोक के ऊपर भाप प्रवाहित करके तैयार किया जाता है (वॉटर गैस उत्पादन)।
$C_{(s)} + H_{2}O_{(g)} \xrightarrow{1273 \ K} CO_{(g)} + H_{2(g)}$
- प्रयोगशाला निर्माण: $CO$ को $373 \ K$ पर सांद्र $H_{2}SO_{4}$ के साथ फॉर्मिक एसिड $(HCOOH)$ के निर्जलीकरण द्वारा तैयार किया जाता है।
$HCOOH \xrightarrow{conc. H_{2}SO_{4}} CO_{(g)} + H_{2}O_{(l)}$
कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_{2})$:
- औद्योगिक निर्माण: $CO_{2}$ को कार्बन या कार्बनयुक्त ईंधन के पूर्ण दहन द्वारा तैयार किया जाता है।
$C_{(s)} + O_{2(g)} \xrightarrow{\Delta} CO_{2(g)}$
- प्रयोगशाला निर्माण: $CO_{2}$ को कैल्शियम कार्बोनेट $(CaCO_{3})$ पर तनु हाइड्रोक्लोरिक एसिड की क्रिया द्वारा तैयार किया जाता है।
$CaCO_{3(s)} + 2 HCl_{(aq)} \rightarrow CaCl_{2(aq)} + H_{2}O_{(l)} + CO_{2(g)}$

(B) समूह $14$ के तत्वों के बाह्यतम कोश में $4$ संयोजी इलेक्ट्रॉन $(ns^2 np^2)$ होते हैं।
इसलिए,वे सामान्यतः $+4$ और $+2$ ऑक्सीकरण अवस्थाएं प्रदर्शित करते हैं।
अक्रिय युग्म प्रभाव (inert pair effect) के कारण,समूह में नीचे जाने पर $+2$ ऑक्सीकरण अवस्था का स्थायित्व बढ़ता है,जबकि $+4$ ऑक्सीकरण अवस्था का स्थायित्व घटता है।

समूह $14$ के तत्व	ऑक्सीकरण अवस्था
$C$	$+4$
$Si$	$+4$
$Ge, Sn, Pb$	$+2, +4$

(N/A) $CO$ और $CO_{2}$ गैसें विभिन्न प्रकार के ईंधन के जलने से निकलती हैं। कार्बन मोनोऑक्साइड जहरीली होती है जबकि कार्बन डाइऑक्साइड अपनी प्रकृति में जहरीली नहीं होती है।
कार्बन मोनोऑक्साइड रक्त में हीमोग्लोबिन के साथ प्रतिक्रिया करके कार्बोक्सीहीमोग्लोबिन कॉम्प्लेक्स बनाती है। यह कॉम्प्लेक्स ऑक्सीजन-हीमोग्लोबिन कॉम्प्लेक्स (ऑक्सीहीमोग्लोबिन) की तुलना में लगभग $300$ गुना अधिक स्थिर होता है।
कार्बोक्सीहीमोग्लोबिन,$3-4 \%$ की सांद्रता पर भी,रक्त की ऑक्सीजन ले जाने की क्षमता को काफी कम कर देता है।
इस ऑक्सीजन की कमी के कारण सिरदर्द,कमजोर दृष्टि,घबराहट और हृदय संबंधी विकार जैसे लक्षण होते हैं। रक्त में इसके अनुपात में वृद्धि के कारण मृत्यु दर अधिक है। इसके विपरीत,कार्बन डाइऑक्साइड गैर-विषैली है,हालांकि ग्रीनहाउस प्रभाव के कारण वातावरण में इसकी उच्च सांद्रता हानिकारक है।

(D) कार्बन नैनोट्यूब अद्वितीय गुण प्रदर्शित करते हैं: ये $steel$ से अधिक मजबूत,$aluminum$ से हल्के और $copper$ से बेहतर विद्युत चालकता रखते हैं।

(N/A) सीमेंट के निर्माण के लिए कच्चे माल के रूप में चूना पत्थर और मिट्टी का उपयोग किया जाता है। जब मिट्टी और चूने को एक साथ मजबूती से गर्म किया जाता है,तो वे पिघलकर प्रतिक्रिया करते हैं और 'सीमेंट क्लिंकर' बनाते हैं।
इस क्लिंकर को सीमेंट बनाने के लिए वजन के अनुसार $2-3 \%$ जिप्सम $(CaSO_{4} \cdot 2H_{2}O)$ के साथ मिलाया जाता है।
इस प्रकार,पोर्टलैंड सीमेंट में मौजूद महत्वपूर्ण घटक डाइकैल्शियम सिलिकेट $(Ca_{2}SiO_{4})$ $(26 \%)$,ट्राइकैल्शियम सिलिकेट $(Ca_{3}SiO_{5})$ $(51 \%)$ और ट्राइकैल्शियम एल्युमिनेट $(Ca_{3}Al_{2}O_{6})$ $(11 \%)$ हैं।
गुण (सीमेंट का जमना): जब इसे पानी के साथ मिलाया जाता है,तो सीमेंट जमकर एक कठोर द्रव्यमान बनाता है। यह घटकों के अणुओं के जलयोजन और उनके पुनर्व्यवस्था के कारण होता है। जिप्सम मिलाने का उद्देश्य सीमेंट के जमने की प्रक्रिया को धीमा करना है ताकि यह पर्याप्त रूप से कठोर हो सके।
उपयोग: सीमेंट लोहे और स्टील के बाद किसी भी देश के लिए राष्ट्रीय आवश्यकता की वस्तु बन गई है। इसका उपयोग कंक्रीट और प्रबलित कंक्रीट (reinforced concrete) में,प्लास्टरिंग में और पुलों,बांधों और इमारतों के निर्माण में किया जाता है।

(N/A) समूह $14$ के सदस्य कार्बन $(C)$,सिलिकॉन $(Si)$,जर्मेनियम $(Ge)$,टिन $(Sn)$,लेड $(Pb)$ और फ्लेरोवियम $(Fl)$ हैं।
$C$: कार्बन पृथ्वी की पपड़ी में द्रव्यमान के आधार पर $17$ वां सबसे प्रचुर तत्व है। यह प्रकृति में मुक्त और संयुक्त दोनों अवस्थाओं में पाया जाता है।
अपने मौलिक रूप में,यह कोयले,ग्रेफाइट और हीरे के रूप में पाया जाता है। संयुक्त अवस्था में,यह धातु कार्बोनेट,हाइड्रोकार्बन और वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड गैस $(0.03 \%)$ के रूप में मौजूद है।
कार्बन एक अत्यधिक बहुमुखी तत्व है,जो डाइहाइड्रोजन,डाइऑक्सीजन,क्लोरीन और सल्फर के साथ यौगिक बनाता है,जो जीवित ऊतकों,दवाओं और प्लास्टिक के लिए आवश्यक हैं।
कार्बन के दो स्थिर समस्थानिक,${}^{12}C$ और ${}^{13}C$,और एक रेडियोधर्मी समस्थानिक ${}^{14}C$ है,जिसकी अर्ध-आयु $5770 \ \text{years}$ है और इसका उपयोग रेडियोकार्बन डेटिंग के लिए किया जाता है।
$Si$: सिलिकॉन पृथ्वी की पपड़ी में दूसरा सबसे प्रचुर तत्व ($27.7 \%$ द्रव्यमान द्वारा) है,जो मुख्य रूप से सिलिका और सिलिकेट्स के रूप में पाया जाता है। यह सिरेमिक,कांच और सीमेंट का एक महत्वपूर्ण घटक है।
$Ge$: जर्मेनियम केवल अल्प मात्रा में मौजूद है।
$Sn$: टिन $(Sn)$ मुख्य रूप से कैसिटेराइट $(SnO_{2})$ अयस्क के रूप में पाया जाता है।
$Pb$: लेड $(Pb)$ मुख्य रूप से गैलेना $(PbS)$ अयस्क के रूप में पाया जाता है।
$Fl$: फ्लेरोवियम एक कृत्रिम,रेडियोधर्मी तत्व है।

(N/A) इलेक्ट्रॉनिक विन्यास: इन तत्वों का संयोजी कोश इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $ns^{2} np^{2}$ है।
सहसंयोजक त्रिज्या: $C$ से $Si$ तक सहसंयोजक त्रिज्या में काफी वृद्धि होती है,उसके बाद $Si$ से $Pb$ तक त्रिज्या में थोड़ी वृद्धि देखी जाती है। यह भारी सदस्यों में पूरी तरह से भरे हुए $d$ और $f$ कक्षकों की उपस्थिति के कारण है।
आयनन एन्थैल्पी: समूह $14$ के सदस्यों की प्रथम आयनन एन्थैल्पी समूह $13$ के संबंधित सदस्यों की तुलना में अधिक होती है। आंतरिक कोर इलेक्ट्रॉनों का प्रभाव यहाँ भी दिखाई देता है। सामान्य तौर पर,समूह में नीचे जाने पर आयनन एन्थैल्पी घटती है। $Si$ से $Ge$ से $Sn$ तक $\Delta_{i}H$ में छोटी कमी और $Sn$ से $Pb$ तक $\Delta_{i}H$ में थोड़ी वृद्धि,बीच के $d$ और $f$ कक्षकों के खराब परिरक्षण प्रभाव (shielding effect) और परमाणु के आकार में वृद्धि का परिणाम है।
विद्युतऋणात्मकता: छोटे आकार के कारण,इस समूह के तत्व समूह $13$ के तत्वों की तुलना में थोड़े अधिक विद्युतऋणी होते हैं। $Si$ से $Pb$ तक के तत्वों के लिए विद्युतऋणात्मकता के मान लगभग समान हैं।

(A) समूह $14$ के तत्वों के सबसे बाहरी कोश में चार इलेक्ट्रॉन $(ns^{2}np^{2})$ होते हैं। इन तत्वों द्वारा प्रदर्शित सामान्य ऑक्सीकरण अवस्थाएँ $+4$ और $+2$ हैं।
कार्बन ऋणात्मक ऑक्सीकरण अवस्थाएँ भी प्रदर्शित करता है। चूँकि पहली चार आयनन एन्थैल्पी का योग बहुत अधिक होता है,इसलिए $+4$ ऑक्सीकरण अवस्था वाले यौगिक सामान्यतः सहसंयोजक प्रकृति के होते हैं।
भारी सदस्यों में,$+2$ ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करने की प्रवृत्ति $Ge < Sn < Pb$ के क्रम में बढ़ती है। यह 'अक्रिय युग्म प्रभाव' (inert pair effect) के कारण है,जो संयोजकता कोश के $ns^{2}$ इलेक्ट्रॉनों की बंधन में भाग लेने में असमर्थता है।
इन दो ऑक्सीकरण अवस्थाओं की सापेक्ष स्थिरता समूह में नीचे जाने पर बदलती है। कार्बन और सिलिकॉन मुख्य रूप से $+4$ ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करते हैं। जर्मेनियम $+4$ अवस्था में स्थिर यौगिक बनाता है और $+2$ अवस्था में केवल कुछ ही यौगिक बनाता है।
टिन दोनों ऑक्सीकरण अवस्थाओं में यौगिक बनाता है ($Sn^{2+}$ एक अपचायक के रूप में कार्य करता है)। लेड के $+2$ अवस्था वाले यौगिक स्थिर होते हैं,जबकि $+4$ अवस्था वाले यौगिक प्रबल ऑक्सीकारक होते हैं।
चतुःसंयोजक अवस्था में,एक अणु में केंद्रीय परमाणु के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों की संख्या (जैसे $CCl_{4}$ में कार्बन) आठ होती है। इलेक्ट्रॉन-सटीक अणु होने के कारण,उनसे सामान्यतः इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता या इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में कार्य करने की अपेक्षा नहीं की जाती है।
हालाँकि कार्बन अपनी $4$ की सहसंयोजकता से अधिक नहीं जा सकता,लेकिन समूह के अन्य तत्व रिक्त $d$-कक्षकों की उपस्थिति के कारण ऐसा कर सकते हैं। परिणामस्वरूप,उनके हैलाइड्स का जल-अपघटन होता है और उनमें दाता प्रजातियों से इलेक्ट्रॉन युग्म स्वीकार करके संकुल बनाने की प्रवृत्ति होती है।
उदाहरण के लिए,$SiF_{6}^{2-}$,$[GeCl_{6}]^{2-}$,और $[Sn(OH)_{6}]^{2-}$ जैसी प्रजातियाँ मौजूद हैं,जहाँ केंद्रीय परमाणु का संकरण $sp^{3}d^{2}$ होता है।

(N/A) समूह $14$ के सभी सदस्य ऑक्सीजन में गर्म करने पर ऑक्साइड बनाते हैं। वे मुख्य रूप से दो प्रकार के ऑक्साइड बनाते हैं: मोनोऑक्साइड $(MO)$ और डाइऑक्साइड $(MO_{2})$।
$SiO$ केवल उच्च तापमान पर ही अस्तित्व में रहता है।
सामान्यतः,उच्च ऑक्सीकरण अवस्था वाले ऑक्साइड निम्न ऑक्सीकरण अवस्था वाले ऑक्साइड की तुलना में अधिक अम्लीय होते हैं।
अम्लीय ऑक्साइड: $CO_{2}, SiO_{2}, GeO_{2}$।
उभयधर्मी (Amphoteric) ऑक्साइड: $SnO_{2}, PbO_{2}$।
मोनोऑक्साइड में,$CO$ उदासीन है,$GeO$ अम्लीय है,जबकि $SnO$ और $PbO$ उभयधर्मी हैं।

(N/A) जल के प्रति अभिक्रियाशीलता:
कार्बन,सिलिकॉन और जर्मेनियम जल से प्रभावित नहीं होते हैं। टिन भाप के साथ अभिक्रिया करके डाइऑक्साइड और डाइहाइड्रोजन गैस बनाता है:
$Sn + 2H_2O \xrightarrow{\Delta} SnO_2 + 2H_2$
लेड जल से अप्रभावित रहता है,संभवतः सुरक्षात्मक ऑक्साइड परत बनने के कारण।
हैलोजन के प्रति अभिक्रियाशीलता:
- ये तत्व $MX_2$ और $MX_4$ (जहाँ $X = F, Cl, Br, I$) सूत्र वाले हैलाइड बना सकते हैं।
- कार्बन को छोड़कर,अन्य सभी सदस्य उपयुक्त परिस्थितियों में हैलोजन के साथ सीधे अभिक्रिया करके हैलाइड बनाते हैं। अधिकांश $MX_4$ सहसंयोजक प्रकृति के होते हैं।
- इन हैलाइडों में केंद्रीय धातु परमाणु $sp^3$ संकरण से गुजरता है और अणु की आकृति चतुष्फलकीय होती है। अपवाद $SnF_4$ और $PbF_4$ हैं,जो आयनिक प्रकृति के होते हैं।
- $PbI_4$ का अस्तित्व नहीं है क्योंकि अभिक्रिया के दौरान बना $Pb-I$ बंध $6s^2$ इलेक्ट्रॉनों को अयुग्मित करने और उनमें से एक को उच्च कक्षक में उत्तेजित करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा मुक्त नहीं करता है।
- भारी सदस्य ($Ge$ से $Pb$) $MX_2$ सूत्र के हैलाइड बनाने में सक्षम हैं। समूह में नीचे जाने पर डाइहैलाइड्स की स्थिरता बढ़ती है।
- तापीय और रासायनिक स्थिरता को देखते हुए,$GeX_4$,$GeX_2$ से अधिक स्थिर है,जबकि $PbX_2$,$PbX_4$ से अधिक स्थिर है। $CCl_4$ को छोड़कर,अन्य टेट्राक्लोराइड्स जल द्वारा आसानी से जल-अपघटित हो जाते हैं क्योंकि केंद्रीय परमाणु जल के अणु के ऑक्सीजन परमाणु से इलेक्ट्रॉनों के एकाकी युग्म को अपने रिक्त $d$-कक्षकों में समायोजित कर सकता है।
- जल-अपघटन को $SiCl_4$ के उदाहरण से समझा जा सकता है,जो जल के अणु से इलेक्ट्रॉनों के एकाकी युग्म को अपने $d$-कक्षकों में स्वीकार करके अंततः $Si(OH)_4$ बनाता है:
$SiCl_4 + 4H_2O \rightarrow Si(OH)_4 + 4HCl$

(N/A) उदासीन ऑक्साइड: $CO$
अम्लीय ऑक्साइड: $B_2O_3, SiO_2, CO_2$
उभयधर्मी ऑक्साइड: $Al_2O_3, PbO_2$
क्षारीय ऑक्साइड: $Tl_2O_3$
$(b)$ $(i)$ अम्लीय ऑक्साइड $(B_2O_3, SiO_2, CO_2)$ क्षार के साथ अभिक्रिया करते हैं:
$B_2O_3 + 2 NaOH \rightarrow 2 NaBO_2 + H_2O$
$SiO_2 + 2 NaOH \rightarrow Na_2SiO_3 + H_2O$
$CO_2 + 2 NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$
$(ii)$ उभयधर्मी ऑक्साइड $(Al_2O_3, PbO_2)$ अम्ल और क्षार दोनों के साथ अभिक्रिया करते हैं:
$Al_2O_3 + 2 NaOH \rightarrow 2 NaAlO_2 + H_2O$
$Al_2O_3 + 3 H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3 H_2O$
$PbO_2 + 2 NaOH \rightarrow Na_2PbO_3 + H_2O$
$(iii)$ क्षारीय ऑक्साइड $(Tl_2O_3)$ अम्ल के साथ अभिक्रिया करता है:
$Tl_2O_3 + 6 HCl \rightarrow 2 TlCl_3 + 3 H_2O$

(A) अन्य समूहों के पहले सदस्य की तरह,कार्बन भी अपने समूह के बाकी सदस्यों से भिन्न है। यह इसके छोटे आकार,उच्च विद्युत ऋणात्मकता,उच्च आयनन एन्थैल्पी और $d$-कक्षकों की अनुपलब्धता के कारण है।
कार्बन में,बंधन के लिए केवल $s$ और $p$-कक्षक उपलब्ध होते हैं और इसलिए,यह अपने चारों ओर केवल चार इलेक्ट्रॉन युग्मों को समायोजित कर सकता है।
यह अधिकतम सहसंयोजकता को चार तक सीमित करता है,जबकि अन्य सदस्य $d$-कक्षकों की उपस्थिति के कारण अपनी सहसंयोजकता का विस्तार कर सकते हैं।
कार्बन में स्वयं के साथ और छोटे आकार तथा उच्च विद्युत ऋणात्मकता वाले अन्य परमाणुओं के साथ $p\pi-p\pi$ बहु-आबंध बनाने की अनूठी क्षमता होती है। बहु-आबंधन के उदाहरणों में $C=C$,$C \equiv C$,$C=O$,$C=S$ और $C \equiv N$ शामिल हैं।
भारी तत्व $p\pi-p\pi$ आबंध नहीं बनाते हैं क्योंकि उनके परमाणु कक्षक बहुत बड़े और विसरित होते हैं जिससे प्रभावी अतिव्यापन नहीं हो पाता है।
कार्बन परमाणुओं में श्रृंखलाएं और वलय बनाने के लिए सहसंयोजक आबंधों के माध्यम से एक-दूसरे से जुड़ने की प्रवृत्ति होती है। इस गुण को श्रृंखलन (catenation) कहा जाता है।
ऐसा इसलिए है क्योंकि $C-C$ आबंध बहुत मजबूत होते हैं। समूह में नीचे जाने पर आकार बढ़ता है और विद्युत ऋणात्मकता घटती है,और इस प्रकार,श्रृंखलन दिखाने की प्रवृत्ति कम हो जाती है। इसे आबंध एन्थैल्पी के मानों से स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है।
श्रृंखलन का क्रम $C \gg Si > Ge \approx Sn$ है। लेड श्रृंखलन नहीं दिखाता है। श्रृंखलन और $p\pi-p\pi$ आबंध निर्माण के गुण के कारण,कार्बन अपररूप (allotropic forms) दिखाने में सक्षम है।

(N/A) अक्रिय युग्म प्रभाव: समूह में ऊपर से नीचे जाने पर,$ns^2$ इलेक्ट्रॉनों की रासायनिक बंधन में भाग लेने की प्रवृत्ति कम हो जाती है। इस प्रभाव को अक्रिय युग्म प्रभाव कहा जाता है। समूह $13$ से $16$ के तत्वों में,$d$- और $f$-इलेक्ट्रॉनों द्वारा खराब परिरक्षण (shielding) के कारण $ns^2$ इलेक्ट्रॉन नाभिक द्वारा मजबूती से बंधे रहते हैं,जिससे वे बंधन में भाग नहीं ले पाते हैं।
$(b)$ अपररूपता: अपररूपता एक ही तत्व का एक से अधिक रूपों में अस्तित्व है,जिनके रासायनिक गुण समान होते हैं लेकिन भौतिक गुण भिन्न होते हैं। तत्व के विभिन्न रूपों को अपररूप (allotropes) कहा जाता है। उदाहरण के लिए,कार्बन हीरा,ग्रेफाइट और फुलरीन जैसे अपररूपों में पाया जाता है।
$(c)$ श्रृंखलन: किसी तत्व के परमाणुओं की मजबूत सहसंयोजक बंधों के माध्यम से एक-दूसरे से जुड़कर लंबी श्रृंखलाएं या शाखाएं बनाने की क्षमता को श्रृंखलन कहा जाता है। यह कार्बन में सबसे अधिक सामान्य है और $Si$ तथा $S$ में भी महत्वपूर्ण है।

(N/A) हीरे में एक क्रिस्टलीय जालक होता है। हीरे में प्रत्येक कार्बन परमाणु $sp^{3}$ संकरण से गुजरता है और चतुष्फलकीय तरीके से संकरित कक्षकों का उपयोग करके चार अन्य कार्बन परमाणुओं से जुड़ा होता है।
$C-C$ बंध लंबाई $154 \ pm$ है। यह संरचना अंतरिक्ष में विस्तृत होती है और कार्बन परमाणुओं का एक कठोर त्रि-आयामी नेटवर्क बनाती है।
इस संरचना में, पूरे जालक में दिशात्मक सहसंयोजक बंध मौजूद होते हैं। इस विस्तृत सहसंयोजक बंधन को तोड़ना बहुत कठिन है, और इसलिए, हीरा पृथ्वी पर सबसे कठोर पदार्थ है।
उपयोग: इसका उपयोग कठोर उपकरणों को तेज करने के लिए अपघर्षक के रूप में, डाई बनाने में और इलेक्ट्रिक लाइट बल्ब के लिए टंगस्टन फिलामेंट के निर्माण में किया जाता है।
ग्रेफाइट की संरचना परतदार होती है।
परतें वैन डेर वाल्स बलों द्वारा जुड़ी होती हैं और दो परतों के बीच की दूरी $340 \ pm$ होती है।
प्रत्येक परत कार्बन परमाणुओं के समतलीय षट्कोणीय छल्लों से बनी होती है। परत के भीतर $C-C$ बंध लंबाई $141.5 \ pm$ है।
षट्कोणीय छल्ले में प्रत्येक कार्बन परमाणु $sp^{2}$ संकरण से गुजरता है और तीन पड़ोसी कार्बन परमाणुओं के साथ तीन सिग्मा बंध बनाता है।
चौथा इलेक्ट्रॉन एक $\pi$-बंध बनाता है। इलेक्ट्रॉन पूरी शीट पर विस्थानीकृत (delocalised) होते हैं। इलेक्ट्रॉन गतिशील होते हैं और इसलिए, ग्रेफाइट शीट के साथ विद्युत का संचालन करता है।
ग्रेफाइट परतों के बीच आसानी से टूट जाता है, इसलिए यह बहुत नरम और फिसलन भरा होता है। इस कारण से, ग्रेफाइट का उपयोग उच्च तापमान पर चलने वाली मशीनों में सूखे स्नेहक (dry lubricant) के रूप में किया जाता है, जहाँ तेल का उपयोग स्नेहक के रूप में नहीं किया जा सकता है।

(N/A) सोडियम हाइड्रोक्साइड और एल्यूमीनियम प्रतिक्रिया करके सोडियम एल्यूमिनेट $(NaAlO_2)$ और हाइड्रोजन गैस बनाते हैं। हाइड्रोजन गैस के तेजी से निकलने से उच्च दबाव उत्पन्न होता है,जो नालियों में रुकावट को दूर करने में मदद करता है।
रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है:
$2 Al_{(s)} + 2 NaOH_{(aq)} + 2 H_2O_{(l)} \rightarrow 2 NaAlO_{2(aq)} + 3 H_{2(g)}$

(N/A) हीरे में,प्रत्येक कार्बन परमाणु $sp^{3}$ संकरित होता है और मजबूत सहसंयोजक बंधों के माध्यम से चार अन्य कार्बन परमाणुओं से जुड़ा होता है। ये बंध पूरे क्रिस्टल जालक में फैले होते हैं,जो एक अत्यधिक कठोर $3-D$ नेटवर्क संरचना बनाते हैं। इस विस्तारित सहसंयोजक बंधन के कारण,हीरा सबसे कठोर ज्ञात प्राकृतिक पदार्थ है,जो इसे अपघर्षक के रूप में और काटने वाले उपकरणों में उपयोग के लिए उपयुक्त बनाता है।

(N/A)

$Diamond$ ($\text{हीरा}$)	$Graphite$ ($\text{ग्रेफाइट}$)
इसमें त्रिविमीय क्रिस्टलीय जालक होता है।	इसमें द्वि-विमीय परतदार संरचना होती है।
प्रत्येक कार्बन परमाणु $sp^3$ संकरित होता है और चतुष्फलकीय व्यवस्था में अन्य चार कार्बन परमाणुओं से जुड़ा होता है।	प्रत्येक कार्बन परमाणु $sp^2$ संकरित होता है और समतलीय षट्कोणीय व्यवस्था में अन्य तीन कार्बन परमाणुओं से जुड़ा होता है।
$C-C$ बंध लंबाई $154 \ pm$ है।	परतों के भीतर $C-C$ बंध लंबाई $141.5 \ pm$ है।
यह विद्युत का कुचालक है क्योंकि सभी संयोजी इलेक्ट्रॉन मजबूत सहसंयोजक बंधों में शामिल होते हैं।	यह विद्युत का सुचालक है क्योंकि इसमें विस्थानीकृत $\pi$-सिस्टम में मुक्त इलेक्ट्रॉन उपस्थित होते हैं।
इसकी संरचना कठोर और मजबूत सहसंयोजक नेटवर्क वाली होती है।	यह नरम और फिसलन भरा होता है क्योंकि परतें कमजोर वैन डर वाल्स बलों द्वारा जुड़ी होती हैं।
कठोर औजारों को तेज करने के लिए अपघर्षक के रूप में उपयोग किया जाता है।	उच्च तापमान पर चलने वाली मशीनों में शुष्क स्नेहक ($\text{dry lubricant}$) के रूप में उपयोग किया जाता है।

(N/A) एक ही तत्व का एक से अधिक रूपों में अस्तित्व,जिनके रासायनिक गुण समान लेकिन भौतिक गुण भिन्न होते हैं,अपररूपता कहलाता है। तत्व के विभिन्न रूपों को अपररूप कहा जाता है।
हीरे की संरचना कठोर $3-D$ होती है और यह ज्ञात सबसे कठोर पदार्थ है। इसका उपयोग अपघर्षक के रूप में और काटने वाले उपकरणों में किया जाता है।
हीरे में कार्बन परमाणु $sp^3$ संकरित होता है और अन्य $4$ कार्बन परमाणुओं के साथ मजबूत सहसंयोजक बंध बनाता है।
ग्रेफाइट नरम और फिसलन भरा होता है क्योंकि इसमें एक स्तरित संरचना होती है जिसमें विभिन्न परतें एक-दूसरे के साथ कमजोर वान डर वाल्स बलों द्वारा जुड़ी होती हैं और एक-दूसरे पर फिसल सकती हैं।
इसलिए,इसका उपयोग स्नेहक (lubricant) के रूप में किया जाता है।

(N/A) फुलरीन को हीलियम या आर्गन जैसी अक्रिय गैसों की उपस्थिति में इलेक्ट्रिक आर्क (electric arc) में ग्रेफाइट को गर्म करके तैयार किया जाता है।
वाष्पीकृत $C_{n}$ छोटे अणुओं के संघनन से बनने वाले कालिख जैसे पदार्थ में मुख्य रूप से $C_{60}$ होता है,जिसमें कम मात्रा में $C_{70}$ और $350$ या उससे अधिक कार्बन परमाणुओं वाले फुलरीन के अंश होते हैं।
फुलरीन को कार्बन का एकमात्र शुद्ध रूप माना जाता है क्योंकि उनकी संरचना चिकनी होती है और इसमें कोई 'डैंगलिंग' (dangling) बॉन्ड नहीं होते हैं।
फुलरीन पिंजरे जैसे अणु होते हैं। $C_{60}$ अणु का आकार फुटबॉल जैसा होता है और इसे बकमिन्स्टरफुलरीन (Buckminsterfullerene) कहा जाता है।
इसमें $20$ छह-सदस्यीय वलय और $12$ पांच-सदस्यीय वलय होते हैं।
एक छह-सदस्यीय वलय छह या पांच-सदस्यीय वलयों के साथ जुड़ सकता है,लेकिन एक पांच-सदस्यीय वलय केवल छह-सदस्यीय वलयों के साथ ही जुड़ सकता है।
सभी कार्बन परमाणु समान होते हैं और $sp^{2}$ संकरण (hybridization) से गुजरते हैं।
प्रत्येक कार्बन परमाणु अन्य तीन कार्बन परमाणुओं के साथ तीन सिग्मा बॉन्ड बनाता है। प्रत्येक कार्बन पर शेष इलेक्ट्रॉन आणविक कक्षकों में विस्थानीकृत (delocalized) होते हैं,जो अणु को एरोमैटिक गुण प्रदान करते हैं।
इस गेंद के आकार के अणु में $60$ शीर्ष (vertices) होते हैं और प्रत्येक एक कार्बन परमाणु द्वारा अधिकृत होता है। इसमें $143.5 \text{ pm}$ और $138.3 \text{ pm}$ की $C-C$ दूरी वाले एकल और द्वि-आबंध दोनों होते हैं। गोलाकार फुलरीन को संक्षेप में बकीबॉल्स (buckyballs) भी कहा जाता है।

(N/A) द्रवित $CO_{2}$ को तेजी से प्रसारित करके ठोस $CO_{2}$ को 'शुष्क बर्फ' (dry ice) के रूप में प्राप्त किया जा सकता है।
$CO_{2}$ न तो दहनशील है और न ही दहन का पोषक है,इसलिए इसका उपयोग अग्निशामक के रूप में किया जाता है।
शुष्क बर्फ का उपयोग आइसक्रीम और जमे हुए खाद्य पदार्थों के लिए रेफ्रिजरेंट के रूप में किया जाता है। $CO_{2}$ का उपयोग वाशिंग सोडा के निर्माण (सॉल्वे प्रक्रिया) में होता है।
शुष्क बर्फ का उपयोग स्थानीय जलन के उपचार और अस्पतालों में घावों के सर्जिकल ऑपरेशन के लिए किया जाता है।
$CO_{2}$ का उपयोग कृत्रिम श्वसन में कार्बोजन $(95\% \ O_{2} + 5\% \ CO_{2})$ के रूप में किया जाता है ताकि रोगियों में $CO$ के जहरीले प्रभाव का इलाज किया जा सके।
चीनी के निर्माण में गन्ने के रस के शुद्धिकरण के लिए $CO_{2}$ का उपयोग किया जाता है।
$(H_{2}CO_{3} / HCO_{3}^{-})$ बफर प्रणाली रक्त के $pH$ को $7.26$ से $7.42$ के बीच बनाए रखने में मदद करती है।
यूरिया के निर्माण में बड़ी मात्रा में $CO_{2}$ का उपयोग किया जाता है।
हरे पौधों में प्रकाश संश्लेषण के लिए $CO_{2}$ आवश्यक है।

(A) $(i)$ सीमित ऑक्सीजन या हवा में $C$ का सीधा ऑक्सीकरण कार्बन मोनोऑक्साइड देता है: $C + \frac{1}{2} O_{2} \xrightarrow{\Delta} CO$.
$(ii)$ कार्बन के साथ भारी धातु ऑक्साइड का अपचयन $CO$ देता है: $ZnO + C \rightarrow Zn + CO$ और $Fe_{2}O_{3} + 3C \rightarrow 2Fe + 3CO$.
$(iii)$ छोटे पैमाने पर शुद्ध $CO$ को $373 \ K$ पर सांद्र $H_{2}SO_{4}$ के साथ फार्मिक एसिड के निर्जलीकरण द्वारा तैयार किया जाता है: $HCOOH \xrightarrow[\text{Conc. } H_{2}SO_{4}]{373 \ K} CO + H_{2}O$.
$(iv)$ व्यावसायिक स्तर पर इसे गर्म कोक के ऊपर से भाप गुजार कर तैयार किया जाता है। इस प्रकार उत्पन्न $CO$ और $H_{2}$ के मिश्रण को वाटर गैस या सिंथेसिस गैस कहा जाता है: $C_{(s)} + H_{2}O_{(g)} \xrightarrow{473 \ K - 1273 \ K} CO_{(g)} + H_{2(g)}$.
जब भाप के बजाय हवा का उपयोग किया जाता है,तो $CO$ और $N_{2}$ का मिश्रण उत्पन्न होता है,जिसे प्रोड्यूसर गैस कहा जाता है: $2C_{(s)} + O_{2(g)} + 4N_{2(g)} \xrightarrow{1273 \ K} 2CO_{(g)} + 4N_{2(g)}$.
गुण और उपयोग: $CO$ एक रंगहीन,गंधहीन और जहरीली गैस है। यह एक शक्तिशाली अपचायक के रूप में कार्य करता है और धातुओं के निष्कर्षण में उपयोग किया जाता है। वाटर गैस और प्रोड्यूसर गैस महत्वपूर्ण औद्योगिक ईंधन हैं।

(N/A) कार्बन मोनोऑक्साइड हीमोग्लोबिन के साथ संकुल बनाने की अपनी क्षमता के कारण अत्यधिक जहरीला होता है।
$CO-Hb$ संकुल,$O_{2}-Hb$ संकुल की तुलना में लगभग $300$ गुना अधिक स्थिर होता है।
यह संकुल हीमोग्लोबिन को ऑक्सीजन के साथ जुड़ने से रोकता है।
परिणामस्वरूप,रक्त की ऑक्सीजन ले जाने की क्षमता कम हो जाती है,जिससे दम घुटने और मृत्यु हो सकती है।

विरचन:
$1$. कार्बन और कार्बनयुक्त ईंधनों के अधिक वायु में पूर्ण दहन द्वारा: $C(s) + O_2(g) \rightarrow CO_2(g)$.
$2$. धात्विक कार्बोनेटों पर तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल की अभिक्रिया द्वारा: $CaCO_3(s) + 2HCl(aq) \rightarrow CaCl_2(aq) + CO_2(g) + H_2O(l)$.
गुणधर्म:
$1$. यह रंगहीन और गंधहीन गैस है।
$2$. यह जल में अल्प विलेय है,जो कार्बोनिक अम्ल बनाती है: $H_2O(l) + CO_2(g) \rightleftharpoons H_2CO_3(aq)$.
$3$. यह प्रकृति में अम्लीय है और क्षार के साथ अभिक्रिया करके कार्बोनेट बनाती है: $2NaOH(aq) + CO_2(g) \rightarrow Na_2CO_3(aq) + H_2O(l)$.

(N/A) जब सिलिकॉन को कॉपर उत्प्रेरक की उपस्थिति में $573 \ K$ के उच्च तापमान पर मिथाइल क्लोराइड के साथ गर्म किया जाता है,तो $MeSiCl_3$,$Me_2SiCl_2$,$Me_3SiCl$ और $Me_4Si$ जैसे मिथाइल-प्रतिस्थापित क्लोरोसिलेन का मिश्रण बनता है।
$(b)$ सिलिकॉन डाइऑक्साइड हाइड्रोजन फ्लोराइड के साथ अभिक्रिया करके सिलिकॉन टेट्राफ्लोराइड बनाता है,जो अतिरिक्त $HF$ के साथ अभिक्रिया करके हाइड्रोफ्लोरोसिलिसिक अम्ल बनाता है:
$SiO_2 + 4HF \rightarrow SiF_4 + 2H_2O$
$SiF_4 + 2HF \rightarrow H_2SiF_6$
$(c)$ कार्बन मोनोऑक्साइड एक अपचायक के रूप में कार्य करता है और गर्म करने पर जिंक ऑक्साइड को जिंक धातु में अपचयित कर देता है:
$CO + ZnO \xrightarrow{\Delta} CO_2 + Zn$
$(d)$ जलयोजित एल्युमिना जलीय $NaOH$ विलयन में घुलकर सोडियम मेटा-एल्युमिनेट बनाता है:
$Al_2O_3 \cdot 2H_2O + 2NaOH \rightarrow 2NaAlO_2 + 3H_2O$

(N/A) $1$. इसका उपयोग अग्निशामक यंत्रों (fire extinguishers) में किया जाता है।
$2$. इसका उपयोग सोडा वाटर और सॉफ्ट ड्रिंक्स तैयार करने के लिए किया जाता है।
$3$. इसका उपयोग वाशिंग सोडा $(Na_2CO_3)$ और बेकिंग सोडा $(NaHCO_3)$ जैसे रसायनों को तैयार करने के लिए किया जाता है।
$4$. इसका उपयोग यूरिया $(NH_2CONH_2)$ जैसे उर्वरकों को तैयार करने के लिए किया जाता है।
$5$. इसका उपयोग कार्बोजन तैयार करने के लिए किया जाता है,जिसका उपयोग कृत्रिम श्वसन के लिए होता है।

(N/A) कार्बन डाइऑक्साइड का प्रयोगशाला निर्माण:
कैल्शियम कार्बोनेट तनु $HCl$ के साथ अभिक्रिया करके कार्बन डाइऑक्साइड बनाता है।
$CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + CO_2 + H_2O$
कार्बन डाइऑक्साइड का औद्योगिक निर्माण:
चूना पत्थर को गर्म करने पर कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न होती है।
$CaCO_3 \xrightarrow{\Delta} CaO + CO_2$
कार्बन मोनोऑक्साइड का प्रयोगशाला निर्माण:
फॉर्मिक अम्ल को सांद्र $H_2SO_4$ के साथ $373 \ K$ पर निर्जलीकृत किया जाता है।
$HCOOH \xrightarrow{\text{conc } H_2SO_4, 373 \ K} H_2O + CO$
कार्बन मोनोऑक्साइड का औद्योगिक निर्माण:
गर्म कोक के ऊपर से भाप प्रवाहित की जाती है।
$C + H_2O \xrightarrow{473-1273 \ K} CO + H_2$ (जल गैस)

(N/A) $95 \%$ पृथ्वी की पपड़ी सिलिका और सिलिकेट्स से बनी है। सिलिकॉन डाइऑक्साइड,जिसे आमतौर पर सिलिका के रूप में जाना जाता है,कई क्रिस्टलोग्राफिक रूपों में पाया जाता है।
सिलिका क्वार्ट्ज,क्रिस्टोबेलाइट और ट्राइडिमाइट के रूप में पाया जाता है।
सिलिकॉन डाइऑक्साइड एक सहसंयोजक,त्रि-आयामी नेटवर्क ठोस है जिसमें प्रत्येक सिलिकॉन परमाणु चार ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ चतुष्फलकीय रूप से सहसंयोजक बंध द्वारा जुड़ा होता है।
प्रत्येक ऑक्सीजन परमाणु बदले में दूसरे सिलिकॉन परमाणु के साथ सहसंयोजक बंध से जुड़ा होता है। पूरे क्रिस्टल को एक विशाल अणु के रूप में माना जा सकता है जिसमें वैकल्पिक सिलिकॉन और ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ आठ-सदस्यीय वलय बनते हैं।
सिलिका अपने सामान्य रूप में लगभग अक्रिय है क्योंकि इसकी $Si-O$ बंध एन्थैल्पी बहुत अधिक होती है। यह उच्च तापमान पर भी हैलोजन,डाइहाइड्रोजन और अधिकांश एसिड और धातुओं के हमले का प्रतिरोध करता है।
$SiO_{2}$,$HF$ और $NaOH$ के साथ प्रतिक्रिया करता है:
$SiO_{2} + 2 NaOH \rightarrow Na_{2}SiO_{3} + H_{2}O$
$SiO_{2} + 4 HF \rightarrow SiF_{4} + 2 H_{2}O$

(N/A) सिलिकोन ऑर्गेनोसिलिकॉन बहुलकों का एक समूह है,जिसमें $(R_{2}SiO)_{n}$ एक पुनरावर्ती इकाई के रूप में होता है। सिलिकोन के निर्माण के लिए प्रारंभिक सामग्री एल्किल या एरिल प्रतिस्थापित सिलिकॉन क्लोराइड $(R_{n}SiCl_{(4-n)})$ हैं,जहाँ $R$ एक एल्किल या एरिल समूह है।
विरचन:
$1$. जब मेथिल क्लोराइड $570 \ K$ तापमान पर उत्प्रेरक के रूप में कॉपर की उपस्थिति में सिलिकॉन के साथ अभिक्रिया करता है,तो $(MeSiCl_{3}, Me_{2}SiCl_{2}, Me_{3}SiCl)$ सूत्र वाले विभिन्न प्रकार के मेथिल प्रतिस्थापित क्लोरोसिलेन और थोड़ी मात्रा में $Me_{4}Si$ बनते हैं।
$2$. डाइमेथिल डाइक्लोरोसिलेन $[(CH_{3})_{2}SiCl_{2}]$ के जल-अपघटन और उसके बाद संघनन बहुलकीकरण द्वारा सीधी श्रृंखला वाले बहुलक प्राप्त होते हैं।
$3$. बहुलक की श्रृंखला की लंबाई को $(CH_{3})_{3}SiCl$ मिलाकर नियंत्रित किया जा सकता है,जो सिरों को ब्लॉक कर देता है।
गुण:
$1$. सिलिकोन अध्रुवीय एल्किल समूहों से घिरे होते हैं,जिससे वे जल-विकर्षक (water-repelling) प्रकृति के होते हैं।
$2$. इनमें सामान्यतः उच्च तापीय स्थिरता,उच्च परावैद्युत सामर्थ्य (dielectric strength) और ऑक्सीकरण तथा रसायनों के प्रति प्रतिरोधकता होती है।