कार्बन : एक महत््वाचे मूलद्रवय

कार्बन हे निसर्गात मुबलक प्रमाणात आढळणारे एक महत्त्वाचे अधातू मूलद्रव्य आहे. ते मुक्त तसेच संयुगांच्या स्वरूपात आढळते.

कार्बनची मूलभूत माहिती:

• संज्ञा: C
• अणुअंक: 6
• अणुवस्तुमान: 12
• इलेक्ट्रॉन संरूपण: 2, 4
• संयुजा: 4
• प्रकार: अधातू

कार्बनचे महत्त्व:

• आपल्या दैनंदिन जीवनातील अनेक वस्तू, जसे की अन्नपदार्थ, कपडे, औषधे, इंधने, लाकडी वस्तू इत्यादींमध्ये कार्बन हा एक वैविध्यपूर्ण व महत्त्वाचा घटक आहे.
• सेंद्रिय रसायनशास्त्र हे कार्बनी संयुगांचे रसायनशास्त्र म्हणून ओळखले जाते, कारण सर्व सेंद्रिय संयुगांमध्ये कार्बन हेच मुख्य मूलद्रव्य असते.
• लॅटिन भाषेत 'कार्बो' म्हणजे कोळसा, यावरून 'कार्बन' हे नाव प्राप्त झाले आहे.

निसर्गातील कार्बनचा आढळ:

• मुक्त अवस्थेत:
• हिरा
• ग्रॅफाइट
• संयुक्तावस्थेत:
• कार्बन डायऑक्साइड (CO2): वातावरणात सुमारे 0.03%.
• कार्बोनेटच्या स्वरूपात: कॅल्शियम कार्बोनेट (उदा. मार्बल, चुनखडी), कॅलामाइन (ZnCO3).
• जीवाश्म इंधने: दगडी कोळसा, पेट्रोलियम, नैसर्गिक वायू.
• कार्बनी पोषद्रव्ये: पिष्टमय पदार्थ (कार्बोहायड्रेट्स), प्रथिने, मेद (फॅट्स).
• नैसर्गिक धागे: कापूस, लोकर, रेशीम.
• पेशीतील घटक: DNA आणि RNA मध्ये प्रमुख घटक, जे आनुवंशिक गुणधर्म संक्रमित करतात.

पृथ्वीच्या कवचातील आणि वातावरणातील प्रमाण:

• पृथ्वीच्या कवचात: सुमारे 0.27% (कार्बोनेट, कोळसा, पेट्रोलियम स्वरूपात).
• वातावरणात: सुमारे 0.03% (कार्बन डायऑक्साइड स्वरूपात).

सेंद्रिय आणि असेंद्रिय संयुगे:

• सेंद्रिय संयुगे: वनस्पती व प्राणी यांच्यापासून प्रत्यक्ष अथवा अप्रत्यक्षपणे मिळणाऱ्या संयुगांना सेंद्रिय संयुगे म्हणतात.
• असेंद्रिय संयुगे: खनिजांपासून मिळणारी संयुगे असेंद्रिय संयुगे म्हणून ओळखली जातात.

महत्त्वाचा शोध:

• जर्मन रसायनशास्त्रज्ञ वोहलर यांनी अमोनियम सायनेट या असेंद्रिय संयुगापासून युरिया संश्लेषित केला. यानंतर अनेक सेंद्रिय संयुगे कृत्रिमरित्या तयार केली गेली, ज्यात कार्बनचे महत्त्व अधोरेखित झाले.

अपरूपता (Allotropy):

• निसर्गात काही मूलद्रव्ये एकापेक्षा अधिक रूपांत आढळतात.
• या रूपांचे रासायनिक गुणधर्म सारखे असले तरी भौतिक गुणधर्म भिन्न असतात.
• मूलद्रव्यांच्या या गुणधर्माला अपरूपता असे म्हणतात.
• कार्बनप्रमाणेच सल्फर (गंधक) आणि फॉस्फरस ही मूलद्रव्ये देखील अपरूपता दर्शवतात.

कार्बनची अपरूपे: कार्बनची अपरूपे दोन मुख्य प्रकारात विभागली जातात:

1. स्फटिकी रूपे (Crystalline forms)
2. अस्फटिकी रूपे (Non-crystalline / Amorphous forms)

स्फटिकी रूपांची वैशिष्ट्ये:

• स्फटिकी रूपातील अणूंची रचना नियमित आणि निश्चित असते.
• यांचे द्रवणांक व उत्कलनांक (उकळबिंदू) उच्च असतात.
• स्फटिकी रूपातील पदार्थांना निश्चित भौमितिक रचना, तीक्ष्ण कडा व सपाट पृष्ठभाग असतात.

कार्बनची तीन स्फटिकी अपरूपे:

1. हिरा (Diamond)
2. ग्रॅफाइट (Graphite)
3. फुलरिन (Fullerene)

आढळ:

• भारतात प्रामुख्याने गोवळकोंडा (तेलंगणा) व पन्ना (मध्यप्रदेश) येथे सापडतो.
• दक्षिण आफ्रिका, ब्राझील, बेल्जियम, रशिया, अमेरिका या देशांमध्येही हिरा सापडतो.
• 'कोहिनूर' हिरा (186 कॅरेट) गुंटूर (आंध्रप्रदेश) येथील कोलगुर खाणीत 13 व्या शतकात सापडला होता.

रचना:

• हिऱ्यात प्रत्येक कार्बन अणू शेजारील चार कार्बन अणूंशी सहसंयुज बंधाने बांधलेला असतो.
• या दृढ त्रिमितीय रचनेमुळे हिऱ्याला अत्यंत कठिणपणा प्राप्त होतो.

गुणधर्म:

1. कठिणपणा: नैसर्गिक पदार्थांमध्ये सर्वात कठीण पदार्थ.
2. घनता: 3.5 g/cm³.
3. द्रवणांक: 3500 °C.
4. ऑक्सिजनशी अभिक्रिया: ऑक्सिजनच्या सान्निध्यात 800 °C ला तापवल्यास CO2 बाहेर टाकला जातो. या प्रक्रियेत CO2 शिवाय कोणतेही उत्पादित तयार होत नाही. (कार्बनचे शुद्ध रूप दर्शवते)
5. द्रावणीयता: कोणत्याही द्रावकात विरघळत नाही.
6. रासायनिक निष्क्रियता: आम्ल/आम्लारी यांचा काहीही परिणाम होत नाही.
7. विद्युत दुर्वाहक: यात मुक्त इलेक्ट्रॉन नसतात, त्यामुळे तो विद्युत दुर्वाहक आहे.

उपयोग:

1. काच कापण्याच्या व खडकाला छिद्र पाडण्याच्या उपकरणांमध्ये.
2. अलंकार (दागिने) तयार करण्यासाठी.
3. डोळ्यांची शस्त्रक्रिया करण्याच्या उपकरणांमध्ये.
4. दुसऱ्या हिऱ्यांना चकाकी देण्यासाठी हिऱ्याच्या भुकटीचा वापर.
5. अवकाशात व कृत्रिम उपग्रहांमध्ये प्रारणापासून संरक्षण देणाऱ्या खिडक्या तयार करण्यासाठी.

आढळ:

• नैसर्गिक स्वरूपात रशिया, न्यूझीलंड, अमेरिका व भारतात आढळते.
• शोध: निकोलस जॅकस कॉन्टी यांनी 1795 साली लावला.
• पेन्सिलमध्ये वापरले जाणारे लेड हे ग्रॅफाइट व मातीपासून बनवलेले असते.

रचना:

• ग्रॅफाइटमध्ये कार्बनचा प्रत्येक अणू इतर तीन कार्बन अणूंशी बंधित असतो, ज्यामुळे त्याची प्रतलीय षटकोनी रचना तयार होते.
• ग्रॅफाइटचा स्फटिक हा अनेक पापुद्र्यांचा किंवा अणूंच्या स्तरांचा बनलेला असतो.
• दाब दिल्यास हे स्तर एकमेकांवर घसरतात, ज्यामुळे ते मऊ आणि वंगण म्हणून वापरण्यायोग्य बनते.
• ग्रॅफाइटच्या एका पापुद्र्याला ग्रॅफीन म्हणतात.

गुणधर्म:

1. स्वरूप: काळे, मऊ, ठिसूळ व गुळगुळीत.
2. विद्युत सुवाहक: आतील संपूर्ण स्तरात मुक्त इलेक्ट्रॉन फिरत असतात, त्यामुळे ते विद्युत सुवाहक आहे.
3. कागदावर उमटण्याची क्षमता: थरांच्या रचनेमुळे कागदावर उमटण्याची क्षमता असते (उदा. पेन्सिल).
4. घनता: 1.9 ते 2.3 g/cm³.
5. द्रावणीयता: बहुतांश द्रावकांत विरघळत नाही.

उपयोग:

1. वंगण (lubricant) तयार करण्यासाठी.
2. कार्बन इलेक्ट्रोड तयार करण्यासाठी.
3. लिहिण्याच्या पेन्सिलमध्ये (लेड).
4. रंग, पॉलिश यांमध्ये.
5. खूप प्रकाश देणाऱ्या आर्क लॅम्पमध्ये.

आढळ:

• फुलरिन हे कार्बनचे अपरूप निसर्गात कमी प्रमाणात सापडते.
• काजळीमध्ये, ताऱ्यांच्या अधल्यामधल्या जागांतील ढगांमध्ये तसेच भूगर्भाची बांधणी होतानाच्या मधल्या जागेत सापडते.
• बकमिन्स्टर फुलरिन (C60) हे फुलरिनचे पहिले उदाहरण आहे.
• रिचर्ड बकमिन्स्टर फुलर या वास्तुशास्त्रज्ञाने केलेल्या गोलाकार घुमटाच्या रचनेवरून या अपरूपाला 'फुलरिन' हे नाव देण्यात आले.
• C60 च्या शोधासाठी हॅरॉल्ड, क्रोटो, रॉबर्ट कर्ल आणि रिचर्ड स्मॉली यांना 1996 चे रसायनशास्त्राचे नोबेल पारितोषिक मिळाले.
• C60, C70, C76, C82 व C86 ही फुलरिनची आणखी काही उदाहरणे आहेत.

गुणधर्म:

1. फुलरिनचे रेणू बकीबॉल (Buckyball) आणि बकीट्यूब्स (Buckytubes) स्वरूपात आढळतात.
2. एका फुलरिनच्या रेणूत साधारणतः 30 ते 900 कार्बन अणू असतात.
3. फुलरिन कार्बनी द्रावकांमध्ये द्रावणीय असते (उदा. कार्बन डायसल्फाइड व क्लोरोबेंझीन).

उपयोग:

1. विसंवाहक म्हणून उपयोग.
2. जलशुद्धीकरणात उत्प्रेरक म्हणून वापर.
3. एका ठराविक तापमानाला फुलरिन अतिवाहकता हा गुणधर्म दाखवतो.

अस्फटिकी रूपातील कार्बनच्या अणूंची रचना नियमित नसते. ही रूपे स्फटिकी रूपांपेक्षा कमी सुव्यवस्थित असतात.

मुख्य अस्फटिकी अपरूपे:

1. दगडी कोळसा (Coal):

• हे एक जीवाश्म इंधन आहे, ज्यात कार्बन, हायड्रोजन व ऑक्सिजन असतात. थोड्या प्रमाणात नायट्रोजन, फॉस्फरस, सल्फरही असतात.
• हा स्थायुरूपात सापडतो.
• दगडी कोळशाचे प्रकार (कोळसा तयार होण्याच्या पायऱ्या):
• अ. पीट (Peat):
• कोळसा तयार होण्याची पहिली पायरी.
• पाण्याचे प्रमाण जास्त व कार्बनचे प्रमाण 60% पेक्षा कमी असते.
• कमी उष्णता मिळते.
• आ. लिग्नाइट (Lignite):
• जमिनीच्या आत वाढता दाब व तापमानामुळे पीटचे रूपांतर लिग्नाइटमध्ये होते.
• कार्बनचे प्रमाण सुमारे 60 ते 70% असते.
• कोळसा तयार होण्याची दुसरी पायरी.
• इ. बिट्युमिनस (Bituminous):
• कोळशाच्या निर्मितीच्या तिसऱ्या पायरीत तयार होतो.
• कार्बनचे प्रमाण सुमारे 70 ते 90% असते.
• ई. अँथ्रासाइट (Anthracite):
• कोळशाचे शुद्ध स्वरूप म्हणून ओळखला जातो.
• हा कोळसा कठीण असून त्यात कार्बनचे प्रमाण सुमारे 95% असते.
• कोळशाचे उपयोग:

1. कारखान्यात व घरांमध्ये इंधन म्हणून.
2. कोक, कोल गॅस व कोल टार मिळवण्यासाठी.
3. विद्युत निर्मितीसाठी औष्णिक विद्युत केंद्रात.
4. जलशुद्धीकरण तसेच सेंद्रिय पदार्थांच्या शुद्धीकरणासाठी चारकोल वापरतात.

1. चारकोल (Charcoal):

• प्राण्यांपासून तयार होणारा चारकोल: प्राण्यांची हाडे, शिंगे इत्यादींपासून तयार करतात.
• वनस्पतींपासून तयार होणारा चारकोल: लाकडाच्या अपुऱ्या हवेत केलेल्या ज्वलनापासून (पायरॉलिसिस) तयार होतो.

1. कोक (Coke):

• दगडी कोळशातून कोल गॅस काढून घेतल्यावर उरणारा शुद्ध कोळसा म्हणजे कोक.
• कोकचे उपयोग:

1. घरगुती इंधन म्हणून.
2. क्षपणकारक (reducing agent) म्हणून.
3. वॉटर गॅस (CO + H2) व प्रोड्युसर गॅस (CO + H2 + CO2 + N2) या वायुरूप इंधनाच्या निर्मितीत.

हायड्रोकार्बनस:

• बहुतेक सेंद्रिय संयुगांत कार्बनसोबत हायड्रोजन हे मूलद्रव्य समाविष्ट असते.
• या मूलभूत सेंद्रिय संयुगांना 'मूळसंयुगे' किंवा हायड्रोकार्बनस असे म्हणतात.

कार्बनची संयुजा आणि सहसंयुज बंध:

• कार्बनचे इलेक्ट्रॉन संरूपण 2, 4 आहे.
• त्याला बाह्यतम कक्षेत 8 इलेक्ट्रॉन पूर्ण करण्यासाठी 4 इलेक्ट्रॉनची आवश्यकता असते.
• कार्बन इलेक्ट्रॉनची देवघेव न करता, भागीदारी करून आपले अष्टक पूर्ण करतो.
• तो दुसऱ्या कार्बनसोबत अथवा दुसऱ्या मूलद्रव्याच्या अणूसोबत चार सहसंयुज बंध (Covalent Bond) तयार करू शकतो.
• उदाहरण: मिथेन (CH4) मध्ये कार्बन चार हायड्रोजन अणूंशी प्रत्येकी एक इलेक्ट्रॉनची भागीदारी करून चार C-H बंध तयार करतो.

सहसंयुज संयुगांचे गुणधर्म:

1. द्रवणांक आणि उत्कलनांक: कमी असतो.
2. द्रावणीयता: सामान्यतः पाण्यात अद्रावणीय आणि सेंद्रिय द्रावकात द्रावणीय असतात.
3. विद्युत वाहकता: उष्णता आणि विद्युत यांचे कमी प्रमाणात वाहक असतात (दुर्वाहक).

कार्बनची विद्राव्यता (Solubility of Carbon):

• कार्बन (उदा. कोळशाची पूड) पाणी, रॉकेल, खाद्यतेल यांसारख्या सामान्य द्रावकांत विरघळत नाही.
• हे त्याच्या सहसंयुज बंधांच्या स्वरूपामुळे आणि अस्फटिकी रचनेमुळे होते.

संतृप्त आणि असंतृप्त हायड्रोकार्बन (Saturated and Unsaturated Hydrocarbons):

• कार्बन अणू एक वैशिष्ट्यपूर्ण गुणधर्म दाखवतो, तो म्हणजे इतर कार्बन अणूंशी सहसंयुज बंध करून कार्बन अणूंची शृंखला (साखळी) तयार करू शकतो. याला कॅटेनेशन (Catenation) म्हणतात.

• संतृप्त हायड्रोकार्बन (Saturated Hydrocarbons):
• ज्या हायड्रोकार्बनच्या सर्व कार्बन अणूंमध्ये फक्त एकेरी बंध असतो, त्यांना संतृप्त हायड्रोकार्बन म्हणतात.
• उदाहरणे: इथेन (C2H6) म्हणजेच (CH3-CH3), प्रोपेन (CH3-CH2-CH3).
• हे अधिक स्थिर असतात.

• असंतृप्त हायड्रोकार्बन (Unsaturated Hydrocarbons):
• काही हायड्रोकार्बनमध्ये दोन कार्बन अणूंमध्ये बहुबंध (दुहेरी किंवा तिहेरी बंध) असतो.
• ज्या हायड्रोकार्बनमध्ये किमान एक बहुबंध असतो, त्यांना असंतृप्त हायड्रोकार्बन म्हणतात.
• उदाहरणे: इथीन (H2C = CH2) (दुहेरी बंध), इथाइन (HC≡CH) (तिहेरी बंध), प्रोपीन (CH3-CH = CH2), प्रोपाइन (CH3-C≡CH).
• हे अधिक अभिक्रियाशील असतात.

कार्बन डायऑक्साइड (CO2):

• रेणुसूत्र: CO2
• रेणुवस्तुमान: 44
• द्रवणांक: -56.6 °C

आढळ:

• हवेमध्ये मुक्त स्वरूपात आढळतो (सुमारे 0.03%).
• उच्छ्वासावाटे बाहेर पडणाऱ्या हवेत सुमारे 4% CO2 असतो.
• खडू, शहाबादी फरशी यामध्ये CO2 संयुगावस्थेत आढळतो.
• लाकूड, कोळसा या जीवाश्म इंधनांच्या ज्वलनातूनही CO2 बाहेर टाकला जातो.

भौतिक गुणधर्म:

• रंगहीन व वासहीन वायू.
• हवेपेक्षा जड असतो.
• पाण्यात अंशतः द्रावणीय.
• उच्च दाबाखाली द्रवीकरण होते.
• स्थायू स्वरूपात याला शुष्क बर्फ (Dry Ice) म्हणतात.

रासायनिक गुणधर्म:

1. ज्वलनशील नसतो: स्वतः जळत नाही आणि ज्वलनास मदत करत नाही. (मेणबत्ती विझते)
2. आम्लधर्मी: पाण्यात विरघळल्यावर कार्बनिक आम्ल (H2CO3) तयार करतो, त्यामुळे लिटमस कागद निळ्यावरून लाल होतो.

• \(CO_2(g) + H_2O(l) \rightarrow H_2CO_3(aq)\)

1. चुनेच्या निवळीशी अभिक्रिया: चुनेच्या निवळीतून (कॅल्शियम हायड्रॉक्साइड) CO2 वायू सोडल्यास ती दुधाळ होते, कारण अविद्राव्य कॅल्शियम कार्बोनेट तयार होते.

• \(Ca(OH)_2(aq) + CO_2(g) \rightarrow CaCO_3(s) \downarrow + H_2O(l)\)
• जास्त CO2 सोडल्यास दुधाळपणा नाहीसा होतो, कारण द्रावणीय कॅल्शियम बायकार्बोनेट तयार होते.
• \(CaCO_3(s) + H_2O(l) + CO_2(g) \rightarrow Ca(HCO_3)_2(aq)\)

1. सोडियम हायड्रॉक्साइडशी अभिक्रिया:

• सोडियम हायड्रॉक्साइडच्या जलीय द्रावणातून CO2 पाठवल्यास सोडियम कार्बोनेट (धुण्याचा सोडा) मिळते.
• \(2NaOH(aq) + CO_2(g) \rightarrow Na_2CO_3(aq) + H_2O(l)\)
• सोडियम कार्बोनेटच्या पाण्यातून CO2 पाठवल्यास सोडियम बायकार्बोनेट (खाण्याचा सोडा) मिळते.
• \(Na_2CO_3(aq) + H_2O(l) + CO_2(g) \rightarrow 2NaHCO_3(aq)\)

उपयोग:

1. फसफसणारी शीतपेये (Soft drinks) तयार करण्यासाठी.
2. शुष्क बर्फ (स्थायू CO2): शीतकपाटांमध्ये, दूध व दुग्धजन्य पदार्थांना थंड करण्यासाठी, सिनेमा-नाटकात धुक्यासारखे परिणाम मिळवण्यासाठी.
3. अग्निशामक यंत्रात आग विझवण्यासाठी (ज्वलनशील नसल्यामुळे व हवेपेक्षा जड असल्यामुळे ऑक्सिजनचा पुरवठा खंडित करतो).
4. कॉफीमधून कॅफिन काढून टाकण्यासाठी द्रवरूप CO2 वापरतात.
5. द्रावक म्हणून द्रवरूप CO2 चा उपयोग पर्यावरणपूरक ड्रायक्लिनिंगमध्ये.
6. वनस्पती प्रकाशसंश्लेषण (Photosynthesis) क्रियेसाठी हवेतील CO2 चा उपयोग करतात.

अग्निशामक यंत्र (Fire Extinguisher):

• यामध्ये सोडियम बायकार्बोनेटची भुकटी आणि एका काचेच्या कुपीमध्ये विरल सल्फ्युरिक आम्ल असते.
• यंत्राची कळ दाबल्यावर कुपी फुटते आणि आम्ल सोडियम बायकार्बोनेटवर पडते.
• या रासायनिक अभिक्रियेने CO2 मुक्त होतो व बाहेर पडतो.
• अभिक्रिया: \(2NaHCO_3(s) + H_2SO_4(aq) \rightarrow Na_2SO_4(aq) + 2H_2O(l) + 2CO_2(g)\)
• CO2 अग्निशामके ही क्षरण न होणारी व वीजप्रवाह प्रतिबंधक असतात, त्यामुळे विद्युत उपकरणे व यंत्रांना लागलेल्या आगीत ती वापरतात.
• लहान प्रमाणातील आग विझवण्यासाठी प्रभावी, मोठ्या आगीसाठी अपुरी पडू शकतात.
• आधुनिक अग्निशामक यंत्रात द्रवरूप व स्थायुरूप CO2 दाबाखाली भरलेला असतो.

मिथेन (Methane):

• रेणुसूत्र: CH4
• रेणुवस्तुमान: 16

आढळ:

1. नैसर्गिक वायूमध्ये सुमारे 87% मिथेन वायू आढळतो.
2. जैविक पदार्थांच्या हवेच्या अनुपस्थितीत होणाऱ्या विघटनातून (उदा. दलदलीत) हा निर्माण होतो.
3. बायोगॅसमध्येही मिथेन आढळतो.
4. कोळशांच्या खाणींमध्ये मिथेन आढळतो (याला फायर डॅम्प असेही म्हणतात).
5. दलदलीच्या पृष्ठभागावर आढळतो, म्हणून याला मार्श गॅस असेही म्हणतात.

निर्मिती (प्रयोगशाळेत):

• हायड्रोजन व कार्बन मोनोऑक्साइड यांचे मिश्रण 300°C ला निकेल या उत्प्रेरकाच्या उपस्थितीत तापवल्यास मिथेन वायू तयार होतो.
• शुद्ध स्वरूपातील मिथेन नैसर्गिक वायूच्या भंजक ऊर्ध्वपातनाने मिळवता येतो.

भौतिक गुणधर्म:

1. द्रवणांक: -182.5 °C
2. उत्कलनांक: -161.5 °C
3. रंग: रंगहीन वायू.
4. घनता: द्रवरूप मिथेनची घनता पाण्याच्या घनतेपेक्षा कमी असते.
5. द्रावणीयता: पाण्यात अगदी थोड्या प्रमाणात द्रावणीय; गॅसोलिन, ईथर, अल्कोहोल यांसारख्या सेंद्रिय द्रावकांमध्ये जास्त द्रावणीय.
6. अवस्था: कक्ष तापमानाला वायू अवस्थेत असतो.

रासायनिक गुणधर्म:

1. ज्वलन (Combustion):

• मिथेन हा अतिशय ज्वलनशील असून ऑक्सिजनबरोबर अभिक्रिया होताना निळसर ज्योत मिळते.
• या अभिक्रियेतून 213 kcal/mol एवढी उष्णता बाहेर टाकली जाते (उत्तम इंधन).
• मिथेन हा वायू पूर्णतः जळतो.
• अभिक्रिया: \(CH_4(g) + 2O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + 2H_2O(g) + \text{उष्णता}\)

1. क्लोरिनेशन (Chlorination):

• अतिनील किरणांच्या उपस्थितीत 250°C ते 400°C तापमानाला मिथेन व क्लोरीन वायूंमध्ये अभिक्रिया होऊन प्रामुख्याने मिथिल क्लोराइड (क्लोरोमिथेन) व हायड्रोजन क्लोराइड तयार होतात.
• या अभिक्रियेला मिथेनचे क्लोरिनेशन म्हणतात.
• अभिक्रिया: \(CH_4 + Cl_2 \xrightarrow{\text{प्रकाश}} CH_3Cl + HCl\)

उपयोग:

1. नैसर्गिक वायू स्वरूपातील मिथेनचा उपयोग वस्त्रोद्योग, कागदनिर्मिती, अन्नप्रक्रिया उद्योग, पेट्रोल शुद्धीकरण इत्यादी उद्योगात करतात.
2. सर्वात लहान लांबीचा हायड्रोकार्बन असल्यामुळे मिथेनच्या ज्वलनातून बाहेर पडणाऱ्या CO2 चे प्रमाण खूप कमी असते, म्हणून याचा वापर घरगुती इंधन म्हणून केला जातो (स्वच्छ इंधन).
3. इथेनॉल, मिथिल क्लोराइड, मिथिलिन क्लोराइड तसेच अमोनिया व ॲसिटिलीन या कार्बनी संयुगांच्या निर्मितीसाठी मिथेनचा वापर करतात.

शोध: 1776 ते 1778 या दरम्यान ॲलेझॅन्ड्रो व्होल्टा यांना दलदलीतील वायूचा अभ्यास करताना मिथेन वायूचा शोध लागला.

बायोगॅस:

• बायोगॅस संयंत्रामध्ये जनावरांचे शेण, पालापाचोळा, ओला कचरा यांचे विनॉक्सि जीवाणूंमार्फत विघटन होते.
• त्यापासून मिथेन वायू तयार होतो, यालाच बायोगॅस असे म्हणतात.
• बायोगॅस हा स्वयंपाकाच्या इंधनाची मागणी भागवणारा अतिशय स्वस्त व पर्यावरणास अनुकूल इंधन पर्याय आहे.
• बायोगॅस संयंत्र वीजनिर्मितीसाठी देखील वापरले जाते.
• बायोगॅसमध्ये सुमारे 55 ते 60% मिथेन व उर्वरित भाग कार्बन डायऑक्साइडचा असतो.
• बायोगॅस हे वापरासाठी अधिक सोयीचे इंधन ठरते, शिवाय गॅस तयार होताना उत्तम खतही तयार होते.

बायोगॅस निर्मिती प्रक्रिया (विनॉक्सि प्रक्रिया - Anaerobic Process): ही प्रक्रिया दोन टप्प्यांमध्ये घडते:

1. आम्लनिर्मिती (Production of Acids):

• कचऱ्यातील जैवविघटनयोग्य जटिल सेंद्रिय संयुगांवर जीवाणू अभिक्रिया करतात.
• या अभिक्रियेतून सेंद्रिय आम्ल (Organic Acids) तयार होतात.

1. मिथेन वायू निर्मिती (Methane Gas Production):

• मिथॅनोजेनिक जीवाणू (Methanogenic bacteria) सेंद्रिय आम्लांवर अभिक्रिया करतात.
• या अभिक्रियेतून मिथेन वायू बनवतात.
• अभिक्रिया: \(CH_3COOH \rightarrow CH_4 + CO_2\) (ॲसिटिक आम्लापासून मिथेन व CO2)

बायोगॅस संयंत्राचे फायदे:

• स्वस्त इंधन उपलब्ध होते.
• पर्यावरणाची काळजी घेतली जाते (कचरा व्यवस्थापन).
• उत्तम सेंद्रिय खत मिळते.
• वीजनिर्मितीसाठी वापरता येते.