सविस्तर स्पष्टीकरण (Detailed Explanation):
अचूक उत्तर: पर्याय (4)
१. मूलभूत वैज्ञानिक संकल्पना: ग्रेफाइट, फुलरीन, हिरा आणि ग्राफीन ही कार्बन या मूलद्रव्याची अपरूपे (Allotropes) आहेत. अपरूपता म्हणजे एकाच मूलद्रव्याचे अणू वेगवेगळ्या रचनांमध्ये व्यवस्थित मांडले गेल्यामुळे त्या मूलद्रव्याची विविध रूपे निर्माण होणे. २. रचना व कार्यपद्धती: हिरा, ग्रेफाइट, ग्राफीन आणि फुलरीन या कार्बनच्या रचनांमध्ये कार्बन अणूंची मांडणी आणि रासायनिक बंध वेगवेगळे असतात. हिरा हा त्रिमितीय सहसंयुजी जाळ्याने बनलेला असतो; ग्रेफाइटमध्ये कार्बन अणूंचे षट्कोनी स्तर असतात; ग्राफीन हा कार्बन अणूंचा एक-अणू-जाडीचा षट्कोनी स्तर असतो; तर फुलरीनमध्ये सामान्यतः बंद पोकळ पिंजऱ्यासारखी रचना असते. या सर्वांमध्ये कार्बन (C) हे मूलद्रव्य समान आहे. येथे लागू होणारे कोणतेही विशिष्ट SI एकक किंवा रासायनिक समीकरण आवश्यक नाही. ३. दैनिक जीवनातील उपयोजन व वैज्ञानिक तथ्य: हिरा कापण्याच्या आणि छिद्र पाडण्याच्या साधनांमध्ये वापरला जातो; ग्रेफाइटचा वापर पेन्सिलच्या शिशात आणि विद्युत्‌रोधक नसलेल्या इलेक्ट्रोडमध्ये होतो; ग्राफीनचा अभ्यास इलेक्ट्रॉनिक्स व संवेदकांसाठी केला जातो; तर फुलरीनचा उपयोग प्रामुख्याने संशोधन आणि प्रगत पदार्थविज्ञानात होतो. संदर्भ: NCERT विज्ञान, इयत्ता १० वी, अध्याय 'कार्बन आणि त्याची संयुगे', तसेच कार्बनच्या अपरूपांवरील प्रमाणित रसायनशास्त्रीय संकल्पना.
1. Fundamental scientific principle: Graphite, fullerene, diamond, and graphene are allotropes of carbon. Allotropy is the phenomenon in which the same chemical element exists in different structural forms, resulting from different arrangements and bonding of its atoms. 2. Structure and mechanism: The carbon atoms have different arrangements in these forms. Diamond has a three-dimensional covalent network; graphite consists of stacked hexagonal carbon layers; graphene is a single-atom-thick hexagonal sheet of carbon; and fullerenes commonly form closed, hollow cage-like structures. The common element in all four is carbon (C). No specific SI unit or chemical equation is required to establish this fact. 3. Practical applications and scientific facts: Diamond is used in cutting and drilling tools; graphite is used in pencil cores and conductive electrodes; graphene is studied for applications in electronics and sensors; and fullerenes are investigated in materials science and other research fields. Reference: NCERT Science, Class 10, 'Carbon and Its Compounds', supplemented by standard chemistry references on carbon allotropes.
अपरूपता आणि संयुग यांतील फरक लक्षात ठेवा. अपरूपे एकाच मूलद्रव्यापासून बनलेली असतात; संयुगे दोन किंवा अधिक मूलद्रव्यांच्या रासायनिक संयोगाने तयार होतात. हिरा आणि ग्रेफाइट या दोन्हींचे संघटन कार्बनचेच असले, तरी त्यांच्या अणूंच्या मांडणीतील फरकामुळे त्यांचे गुणधर्म भिन्न असतात. तसेच ग्राफीन हा ग्रेफाइटचा एक स्तर आहे; तो स्वतंत्र मूलद्रव्य नाही.
Do not confuse allotropes with compounds. Allotropes consist of the same element arranged differently, whereas compounds contain two or more elements chemically combined. Diamond and graphite are both made of carbon, but their different bonding and atomic arrangements produce different properties. Graphene is a single layer of graphite, not a separate chemical element.
स्मृती क्लृप्ती: 'हि-ग्रे-ग्राफी-फु = C'. हिरा, ग्रेफाइट, ग्राफीन आणि फुलरीन या चारही नावांची सांगड कार्बन (C) या मूलद्रव्याशी घाला.
Mnemonic: 'D-G-G-F = C' means Diamond, Graphite, Graphene, and Fullerene all share Carbon. Remember: different structures, same element.
पर्याय १: ऑक्सिजन हे स्वतंत्र मूलद्रव्य असून ऑक्साइड आणि अनेक सेंद्रिय संयुगांमध्ये आढळते; परंतु दिलेली चारही रूपे ऑक्सिजनची नसून कार्बनची आहेत. पर्याय २: नायट्रोजन हे वातावरणातील प्रमुख वायूंपैकी एक आहे आणि प्रथिने व न्यूक्लिक आम्लांचा घटक आहे; मात्र ते या चार कार्बन अपरूपांचे समान मूलद्रव्य नाही. पर्याय ३: हायड्रोजन हे पाणी आणि अनेक हायड्रोकार्बन संयुगांमध्ये आढळते; परंतु शुद्ध हिरा, ग्रेफाइट, ग्राफीन आणि सामान्य फुलरीन संरचनांचे मूलभूत समान मूलद्रव्य हायड्रोजन नसून कार्बन आहे.
Option 1, Oxygen: Oxygen is an element found in oxides and many organic compounds, but the four substances listed are allotropes of carbon, not oxygen. Option 2, Nitrogen: Nitrogen is a major component of Earth's atmosphere and occurs in proteins and nucleic acids, but it is not the common element in these four structures. Option 3, Hydrogen: Hydrogen occurs in water and many hydrocarbons, but it is not the defining element of diamond, graphite, graphene, or the usual fullerene structures. Carbon is the correct answer.
