d-ব্লক মৌল সমূহের রসায়ন

সাধারণ তথ্য :

যে সকল মৌলের d অরবিটালে ক্রমান্বয়ে ইলেক্ট্রন প্রবেশ করতে থাকে, তাদেরকে d-ব্লক মৌল বলে।

অবস্থান্তর মৌলের d-অরবিটাল ইলেক্ট্রন দ্বারা আংশিক পূর্ণ থাকে।

অবস্থান্তর মৌলসমূহের নিম্নোক্ত বৈশিষ্ট্য থাকে-

পরিবর্তনশীল জারণ অবস্থা

প্রভাবকরূপে ক্রিয়া

জটিল আয়ণ গঠন

বর্ণযুক্ত আয়ন সৃষ্টি

প্যারা চুম্বকীয় ধর্ম

d-ব্লক মৌলের শ্রেণীবিভাগ :

3d-ব্লক মৌল বা ১ম অবস্থান্তর সিরিজ :

Sc(21) থেকে Zn(30)

4d-ব্লক মৌল বা ২য় অবস্থান্তর সিরিজ :

Y(39) থেকে Cd(48)

5d-ব্লক মৌল বা ৩য় অবস্থান্তর সিরিজ :

La(57) এবং Hf(72) থেকে Hg(80)

6d-ব্লক মৌল বা ৪র্থ অবস্থান্তর সিরিজ :

Ac(89) এবং Rf(104) থেকে Mt(109)

১ম সিরিজের d-ব্লক মৌলগুলোর ইলেক্ট্রন বিন্যাস :

Sc(21)⟶1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹

Ti(22) ⟶1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d²

V(23) ⟶1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d³

Cr(24) ⟶1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d⁵

Mn(25) ⟶1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁵

Fe(26) ⟶1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶

Co(27) ⟶1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁷

Ni(28) ⟶1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁸

Cu(29) ⟶1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d¹⁰

Zn(30) ⟶1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰

গুরুত্বপূর্ণ তথ্য :

• মহাশূণ্য ক্যাপসুল টাইটেনিয়াম ধাতু দ্বারা তৈরি করা হয়
• লিগ্যান্ড হল নিঃসঙ্গ ইলেক্ট্রন যুগলধারী আয়ন বা যৌগ অণু
• সাধারণ লিগ্যান্ড হল- :NH₃, :OH₂, :CL^– প্রভৃতি
• ফেরোক্রোম ইস্পাত শিল্পে বিভিন্ন শ্রেণীর মরিচাহীন ইস্পাত প্রস্তুতিতে ব্যবহৃত হয়।
• ক্রোমিয়ামের সবচেয়ে সুস্থিত জারণ অবস্থা হল Cr(+3)
• রং শিল্পে ও ক্রোম ট্যানিং এর কাজে ডাইক্রোমেট ব্যবহৃত হয়
• ভূত্বকের প্রায় 4.15% হল লৌহের যৌগ
• জিংক ধাতুকে প্রধানত ইস্পাতের গ্যালভানাইজিং করতে ব্যবহার করা হয়
• ম্যাঙ্গানিজের (+2) জারণ অবস্থা অত্যন্ত স্থায়ী অবস্থা
• নিকেল ম্যাটে Ni থাকে 55%
• স্কেন্ডিয়ামকে অবস্থান্তর মৌল বলা যায় না
• আয়রন, কোবাল্ট ও নিকেল হল ফেরোম্যাগনেটিক
• ম্যাগনেটাইট এর সংকেত- Fe₃O₄
• মরিচার সংকেত- 2Fe₂O₃.3H₂O
• ব্লিস্টার কপারে কপার থাকে
• ভস্মীকৃত লৌহ আকরিক, কোক কার্বন ও চুনাপাথরকে যথাক্রমে 8:4:1 অনুপাতে মিশ্রিত করে মিশ্রণটিকে বাত্যাচুল্লীতে যোগ করা হয়
• ZnO একটি উভধর্মী অক্সাইড
• ZnCl₂ এর জলীয় দ্রবণে অম্লীয়
• জিংক ও ZnO এর মিশ্রণকে জিংক ডাস্ট বলে
• স্পেল্টারে জিংক থাকে 97-98%
• সোডিয়াম জিংকেট- Na₂ZnO₂
• ZnO কে ফিলোসোফার উল বলে
• এর ৫টি জারণ মান আছে। এই জারণ মানগুলো যথাক্রমে +2, +3, +4, +6, +7 নিম্নজারণ অবস্থার অক্সাইড ক্ষারধর্মী, উচ্চ জারণ অবস্থার অক্সাইড অম্লধর্মী।

আকরিকসমূহ :

টাইটানিয়াম-র আকরিক :

রুটাইল- TiO₂

ইলমেনাইট- FeTiO₃

ক্রোমিয়াম-র আকরিক :

ক্রোমাইট- FeO.Cr₂O₃

ক্রোম ওকোর- Cr₂O₃

ক্রোকইট- PbCrO₄

ম্যাঙ্গানিজ-র আকরিক :

পাইরোলুসাইট- MnO₂

ব্রিউনাইট- Mn₂O₃

ম্যাঙ্গানাইট- Mn₂O₃.H₂O

হুসম্যানাইট- Mn₃O₄

আয়রন-র আকরিক :

ম্যাগনেটাইট- Fe₃O₄

রেড হিমাটাইট- Fe₂O₃

লিমোনাইট- 2Fe₂O₃.3H₂O

সাইডেরাইট- FeCO₃

আয়রন পাইরাইটস- FeS₂

কপার–র আকরিক

কপার গ্লান্স- Cu₂S

কপার পাইরাইটস- CuFeS₂

কিউপ্রাইট- Cu₂O

ম্যালাকাইট- CuCO₃.Cu(OH)₂

জিংক-র আকরিক :

জিংক ব্লেড- ZnS

কেলামিন- ZnCO₃

জিংকাইট- ZnO

নিকেল-র আকরিক :

নিকেল গ্লান্স- NiAsS

নিকোলাইট- NiAs

পেন্টল্যানডাইট- (Ni.Cu.Fe)S

মিলিরাইট- NiS

স্মলটাইট- (Ni.Co.Fe)As₂

ফোরোক্রোম :

Cr- 65%

Fe- 35%

ঢালাই লৌহ :

C- 2-4.5%

Si- 1-1.5%

Mn- 0.4%

P- 0.1%

কপারের ধাতু সংকর :

১. ব্রাস বা পিতল : Cu (60-80%) + Zn (40-20%)

ব্যবহার- কলস, পানির ট্যাপ, শীতল নল ও কার্টুজের খোলস তৈরিতে

২. জার্মান সিলভার : Cu (30-50%) + Zn (35-40%) + Ni (10-35%)

ব্যবহার- বাসনপত্র, অলংকার ও রেজিস্ট্যান্স বক্স তৈরিতে

৩. ব্রোঞ্জ বা কাঁসা : Cu (75-90%) + Sn(টিন) (10-25%)

ব্যবহার- থালা বাসন, ঘণ্টা বা বেল, ধাতব মূর্তি, ধোপার ইস্ত্রি তৈরিতে

৪. মোনেল মেটাল : Cu (30%) + Ni (67%) + I ও Mn (আয়রন ও ম্যাঙ্গানিজ) (3%)

ব্যবহার- রাসায়নিক ক্রিয়ারোধী, তাই ক্ষারশিল্পে ব্যবহৃত পাত্র, ইঞ্জিনের যন্ত্রাংশ ও বৈদ্যুতিক রোধক তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।

৫. সিলিকা ব্রোঞ্জ :

ব্যবহার- খুবই শক্ত, ক্ষয়রোধী ও উত্তম বিদ্যুৎ-পরিবাহী, তাই টেলিফোন, টেলিগ্রাফ প্রভৃতির ঝুলন্ত তার তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।

জিংকের ধাতু সংকর :

১. ব্রাস বা পিতল : Cu (60-80%) + Zn (40-20%)

ব্যবহার- কলস, পানির ট্যাপ, শীতল নল ও কার্টুজের খোলস তৈরিতে

২. জার্মান সিলভার : Cu (30-50%) + Zn (35-40%) + Ni (10-35%)

ব্যবহার- বাসনপত্র, অলংকার ও রেজিস্ট্যান্স বক্স তৈরিতে

৩. গান মেটাল : Cu (88%) + Zn (2%) + Sn (টিন) (10%)

ব্যবহার- সমরাস্ত্র যেমন- গান, কামান, যন্ত্রাংশ- পাইপ ফিটিং ভালব, পাম্পের পিস্টন, গিয়ার, বল-বিয়ারিং, প্রভৃতি তৈরিতে

অবস্থান্তর ধাতুসমূহের আয়নের বর্ণ :

আয়ন	বর্ণ	আয়ন	বর্ণ
Sc3+	বর্ণহীন	Fe2+	সবুজ
Ti3+	রক্ত বর্ণ	Fe3+	হালকা বাদামী
V3+	সবুজ	Co2+	গোলাপী
Cr3+	হালকা সবুজ	Ni2+	সবুজ
Mn3+	বেগুনী	Cu2+	নীল
Mn2+	হালকা গোলাপী/ বর্ণহীন	Zn2+	বর্ণহীন

4টি জটিল যৌগের নাম ও সংকেত :

জটিল যৌগের নাম	সংকেত
টেট্রা অ্যামিন কপার (ii) সালফেট	[Cu(NH3)4]SO4
পটাশিয়াম হেক্সা সায়ানো ফেরেট (iii)	K­3[Fe(CN)6]
পটাশিয়াম হেক্সা সায়ানো ফেরেট (ii)	K4[Fe(CN)6]
ডাই অ্যামিন সিলভার (i) ক্লোরাইড	[Ag(NH3)2]Cl

কিছু গুরুত্বপূর্ণ ইস্পাতের সংকর :

ইস্পাতের সংকর	ধর্ম	ব্যবহার
টাংস্টেন ইস্পাত (18% W, 81% Fe, 1% C)	উচ্চ গলনাংক বিশিষ্ট ও শক্ত	উচ্চ ঘূর্ণন যন্ত্রপাতি তৈরিতে
ক্রোমিয়াম ইস্পাত (2% Cr, 97% Fe, 1% C)	শক্ত, ঘর্ষণরোধী	বল বিয়ারিং পস্তুতিতে
ম্যাঙ্গানিজ ইস্পাত (13% Mn, 86% Fe, 1% C)	ঘর্ষণরোধী ও অত্যন্ত শক্ত	উপগ্রহের যন্ত্রপাতি, রেললাইন প্রস্তুতিতে
মরিচাহীন ইস্পাত (18% Cr, 8% Ni, 73% Fe, 1% C)	মরিচারোধী	কাটলারি, গাড়ির যন্ত্রাংশ, সিংক, খাদ্যবস্তু, ওষুধাদি ও রাসায়নিক বস্তুর শিল্পক্ষেত্রে

Fe⁺⁺ ও Fe⁺⁺⁺ এর রাসায়নিক বিক্রিয়ায় পার্থক্য :

NH4OH	FeSO4+NH4OH⟶Fe(OH)2↓+(NH4)2SO4 সবুজ	FeCl3+NH4OH⟶Fe(OH)3↓+NH4CL বাদামী
NH4CNS	কোন বিক্রিয়া ঘটে না	FeCl3+NH4CNS⟶(CNS)Cl2↓+NH4Cl রক্ত লাল

অবস্থান্তর ধাতুর হাইড্রক্সাইড ও তাদের বর্ণ :

ক্যাটায়ন	অধঃক্ষিপ্ত ধাতব হাইড্রক্সাইড	অধঃক্ষেপের বর্ণ
Cr3+	Cr(OH)3	সবুজ
Mn2+	Mn(OH)2	ধূসর
Fe2+	Fe(OH)2	সবুজ
Fe3+	Fe(OH)3	বাদামী
Co2+	Co(OH)2	গোলাপী
Ni2+	Ni(OH)2	সবুজ
Cu2+	Cu(OH)2	হালকা নীল
Zn2+	Zn(OH)2	সাদা

• ফেরিক ক্লোরাইড এর হলুদ দ্রবণ সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড দ্রবণের সাথে বিক্রিয়া করে বাদামী বর্ণের ফেরিক হাইড্রক্সাইড অধঃক্ষিপ্ত হয়

FeCl₃+3NaOH⟶Fe(OH)₃+3NaCl

• জিংক সালফেটের ক্ষারীয় দ্রবণে H₂S চালনা করিলে ZnS এর সাদা অধঃক্ষেপ পড়ে

ZnSO₄+NH₄OH+H₂S⟶ZnS+(NH₄)₂+SO₄+2H₂O

• Al গুঁড়া দ্বারা ক্রোমিয়ামের অক্সাইডের বিজারণ :

Cr₂O₃+2Al Al₂O₃+2Cr

• দ্রবণে Cu⁺⁺ আয়নের পরীক্ষা : Cu⁺⁺ লবণের দ্রবণে পটাশিয়াম ফেরো সায়ানাইড দ্রবণ যোগ করলে লালচে বাদামী বর্ণের অধঃক্ষেপ পড়ে।

CuSO₄+K₄[Fe(CN)₆]⟶Cu₂[Fe(CN)₆]+K₂SO₄+H₂O

দ্রবণে Cu⁺⁺ সনাক্তকরণ :

CuSO₄+NH₄OH⟶(NH₄)₂SO₄+Cu(OH)₂CuSO₄

হালকা নীল

(NH₄)₂SO₄+Cu(OH)₂CuSO₄+NH₄OH⟶[Cu(NH₃)₄]SO₄+H₂O

গাঢ় নীল দ্রবণ

বাত্যাচুল্লীতে সংঘটিত বিক্রিয়া :

বাত্যাচুল্লীর যে অংশে বিক্রিয়া সংঘটিত হয়	তাপমাত্রা	বিক্রিয়া
চুল্লীর উপরের অংশ বা স্টক কলামে	400-900°C	Fe2O3+3CO⟶2Fe+3CO2 Fe3O4+4CO⟶3Fe+4CO2
চুল্লীর মধ্যভাগ বা বসের সামান্য উপরে	900-1000°C	CaCO3⟶CaO+CO2 CaO+SiO2⟶CaSiO3
চুল্লীর নিম্নাংশে বা বসের কাছে	1300-1400°C	Ca3(PO4)2⟶3CaO+P2O5 CaO+SiO2⟶CaSiO3 P2O5+5C⟶2P+5CO SiO2+2C⟶Si+2CO Mn2O3+3C⟶2Mn+3CO MnO2+2C⟶Mn+2CO

প্রয়োজনীয় তথ্য :

১. পারমাণবিক সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে সাথে বাড়তি ইলেক্ট্রন স্তরে প্রবেশ করে

২. সব মৌলের সর্ববহিঃস্থ স্তরের ইলেক্ট্রনের কাঠামো একই (4s²) ; যেটি এদের ধর্ম নিয়ন্ত্রণ করে। এ কারণে এদের রাসায়নিক ধর্ম মিল সম্পন্ন।

৩. সকলেই শক্ত ও উচ্চ ঘনত্বের ধাতু

৪. তাপ ও বিদ্যুৎ সুপরিবাহী ও উচ্চ মেকানিক্যাল বৈশিষ্ট্যের অধিকারী

৫. মৌলগুলোর ধাতব বন্ধন বেশ দৃঢ়

৬. এদের লবণসমূহ জটিল ও রঙিন

৭. বিভিন্ন বিক্রিয়ায় প্রভাবক হিসেবে ব্যবহৃত হয়

৮. পরিবর্তনশীল যোজ্যতা প্রদর্শন করে

৯. Sc ও Zn 3d সারির মৌল হলেও অবস্থান্তর নয়

কপার নিষ্কাশন :

1. কপার পিরাইট থেকে কপার নিষ্কাশন করা হয়। এতে 2-3% Cu থাকে। এক্ষেত্রে ৫ ধাপে কপার নিষ্কাশিত হয়।
2. আকরিককে গাঢ়ীকরণ ও তাপজারণের পর যে মিশ্রণ পাওয়া যায়, তাকে ক্যালসাইন বলে। এতে 80% কপার থাকে।
3. তাপজারিত আকরিককে বাত্যাচুল্লীতে বিগলিত করে বেশ কিছু FeS কে FeO এবং FeSiO₃ ধাতুমল তৈরি করে অপসারণ করা হয়। ধাতুমল অপসারণ করার পর এ অবশেষকে কপার ম্যাট বলে। এতে 50% Cu থাকে।
4. সবশেষে উৎপন্ন Cu অপরিবর্তিত Cu₂S দ্বারা স্ববিজারণ পদ্ধতিতে বিজারিত হয়ে ধাতব Cu-এ পরিণত হয়।
5. এভাবে প্রাপ্ত Cu কে ব্লিস্টার কপার বলে। এটি 97-98% প্রায় বিশুদ্ধ।

নিষ্কাশনের জটিলতা :

১. আকরিকে অপদ্রব্যের আধিক্যের কারণে মাত্র 2-3% Cu থাকে।

২. সালফারের প্রতি আয়রন অপেক্ষা কপারের আসক্তি বেশি। ফলে খুব অল্প Cu₂S জারিত হয়ে Cu₂O উৎপণ্ন করে। অধিকাংশ Cu­₂S অপরিবর্তিত থাকে। যেটুকু Cu₂O তৈরি হয় তা FeS এর সাথে বিক্রিয়া করে Cu₂O তৈরি করে। তাই Fe দূরীভূত না করে Cu₂O পাওয়া যায় না।

৩. তাপ জারণের সময় Cu₂O সিলিকার সাথে যুক্ত হয়ে FeSiO₃-এর মত কিউপ্রাস সিলিকেট তৈরি করে। ফলে Cu অপচয় রোধ হয়। এজন্য ধাতুমল গঠন কয়েকধাপে আংশিকভাবে করতে হয়। ফলে নিষ্কাশন প্রক্রিয়া দীর্ঘ হয়।

নিকেল নিস্কাশন :

1. পেন্টল্যান্ডইট [(Ni,Cu,Fe)S] হতে Ni নিষ্কাশিত হয়।
2. আকরিকের তাপজারণ, বিগলন ও বেসিমারীকরণের পর অপদ্রব্য দূরীভূত করলে NiS, CuS ও FeS এর যে মিশ্রণ পাওয়া যায় তাকে নিকেল ম্যাট বলে। এতে 55% Ni, 25-30% Cu, 14-17% S এবং 0.1-0.5% Fe থাকে।
3. প্রাপ্ত এ নিকেল ম্যাট হতে মণ্ড বা অরফোর্ড প্রক্রিয়ায় Ni সংগ্রহ করা হয়।

প্রভাবক হিসেবে অবস্থান্তর ধাতু :

অধঃক্ষিপ্ত ধাতু	প্রভাবক	যে বিক্রিয়া প্রভাবিত হয়	বিক্রিয়ার শর্ত
Ti	TiCl3	ONC2H4⟶[H2C-CH2]n	তাপ
V/ Pt	V2O5/Pt	2SO2+O2⟶2SO3	450°C
Fe	Fe	N2+3H2⟶2NH3	550°C; 200 atm
Ni	Ni	⎤ ⎤ ⎤ ⎤ C=C+H2⟶CH-CH ⎤ ⎤ ⎤ ⎤	150°C
Pt	Pt	4NH3+5O2⟶4NO+6H2O	500°C
Cr	Cr2O3+ZnO	CO+2H2⟶CH3OH	400°C; 200atm
Mn	MnO2	2KClO3⟶2KCl+3O2	300°C
Fe	FeCl3	C6H6+Cl2⟶C6H5Cl+HCl	কক্ষ তাপমাত্রা
Mn	(CH3COO)2Mn	2CH3CHO+O2⟶2CH3COOH	কক্ষ তাপমাত্রা
Pd, cu	Pd2+, Cu2+	⎤R ⎤R C=C+H2O RCHO/R-CO-R ⎤ ⎤	দ্রবণে

গুরুত্বপূর্ণ তথ্য :

• সোয়েটজার বিকারক : সোয়েটজার বিকারক হল অ্যামোনিয়া যুক্ত কপার সালফেট [Cu(NH₃)_4­]SO₄

স্পেল্টার Zn : 97-98% Zn

• কণাকৃত Zn : গলিত Zn ধাতুকে ধারায় ঠাণ্ডা পানি যোগ করলে কণাকৃত জিংক পাওয়া যায়।
• Zn ডাস্ট : (Zn+ZnO)
• লিথোফেন : ZnS+BaSO₄
• ইঁদুর মারার বিষ : Zn₃P₂
• Cold Short : লৌহের মধ্যে P থাকলে ইহা শীতল অবস্থায় ভঙ্গুর হয়। একে Cold Short বলে।
• Res Short : লৌহের মধ্যে S এর পরিমাণ বেশি থাকলে ইহা গরম অবস্থায় ভঙ্গুর হয়। একে Red Short বলে।
• স্পাইজেল : 79%-89% Fe, 5%-15% Mn এবং 6% C
• টিংচার অব আয়রন : FeCl₃ এর অ্যালকোহলীয় দ্রবণ।
• S, d ও f মৌলসমূহ হল ধাতু এবং P ব্লক মৌলসমূহ প্রধানত অধাতু।
• Cr(24) এবং Cu(29) মৌল দুটির ইলেক্ট্রন বিন্যাস ব্যতিক্রম।
• Fe, Co, Ni হল ফেরোম্যাগনেটিক এবং Zn ডায়াম্যাগনেটিক।
• S-ব্লক মৌলের তুলনায় d-ব্লক মৌলসমূহে ধাতব বন্ধন অধিক শক্তিশালী।
• আয়রন সবচেয়ে বেশি ব্যবহায ধাতু।
• ক্রল পদ্ধতিতে প্রাপ্ত উত্তপ্ত গলিত টাইটেনিয়ামকে শীতল করলে টাইটেনিয়াম স্পঞ্জ পাওয়া যায়।

নোট : ভর্তি প্রক্রিয়ায় প্রায় প্রতি বছরেই এই অধ্যায় থেকে প্রশ্ন থাকে । তাই এখানের প্রতিটি টপিকসই গুরুত্বপূর্ণ ।