এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “অ্যালুমিনা থেকে কার্বন-বিজারণ প্রক্রিয়ায় অ্যালুমিনিয়াম ধাতু নিষ্কাশন করা হয় না কেন?” — নিয়ে আলোচনা করব। এই প্রশ্নটি মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞানের অষ্টম অধ্যায় “পদার্থের ভৌত ও রাসায়নিক ধর্মসমূহ” -এর “ধাতুবিদ্যা” অংশ থেকে নেওয়া হয়েছে। মাধ্যমিক পরীক্ষা এবং বিভিন্ন চাকরির পরীক্ষায় এই প্রশ্নটি প্রায়ই আসে, তাই এটি শিক্ষার্থীদের জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ।
অ্যালুমিনা থেকে কার্বন-বিজারণ প্রক্রিয়ায় অ্যালুমিনিয়াম ধাতু নিষ্কাশন করা হয় না কেন?
অ্যালুমিনিয়াম ধাতুর সক্রিয়তা শ্রেণিতে হাইড্রোজেনের অনেক ওপরে অবস্থিত হওয়ায় এর তড়িৎ ধনাত্মকতা ও সক্রিয়তা অত্যন্ত বেশি। অ্যালুমিনিয়ামের অক্সিজেনের প্রতি তীব্র আসক্তির জন্য অ্যালুমিনা (Al₂O₃) অত্যন্ত সুস্থিত যৌগ। সেইজন্য কার্বন Al₂O₃ থেকে অক্সিজেনকে বিচ্ছিন্ন করে অ্যালুমিনিয়াম ধাতু উৎপন্ন করতে পারে না। এ ছাড়া উচ্চ উষ্ণতায় অ্যালুমিনিয়াম ও কার্বন পরস্পর বিক্রিয়া করে অ্যালুমিনিয়াম কার্বাইড (Al₄C₃) উৎপন্ন করে।
\(2Al₂O₃+9C\xrightarrow\Delta Al₄C₃+6CO\uparrow\)
সেই কারণে অ্যালুমিনা থেকে কার্বন-বিজারণ প্রক্রিয়ায় অ্যালুমিনিয়াম ধাতু নিষ্কাশন করা হয় না।
কিছু গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নোত্তর
কার্বন বিজারণ একটি বহুল ব্যবহৃত ধাতু নিষ্কাশন পদ্ধতি। লোহার (আয়রন) ক্ষেত্রে এটি কাজ করলেও অ্যালুমিনিয়ামের ক্ষেত্রে কেন কাজ করে না?
কার্বন বিজারণ তখনই কার্যকর হয় যখন ধাতব অক্সাইড কার্বনের চেয়ে কম সক্রিয় বা কম তড়িৎ-ধনাত্মক হয়। লোহার অক্সাইড (Fe₂O₃) তুলনামূলকভাবে কম স্থিতিশীল, তাই কার্বন সহজেই এর থেকে অক্সিজেন নিয়ে লোহা মুক্ত করতে পারে। কিন্তু অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড (Al₂O₃) অত্যন্ত সুস্থিত একটি যৌগ, কার্বনের চেয়ে অ্যালুমিনিয়ামের অক্সিজেনের প্রতি আকর্ষণ অনেক বেশি শক্তিশীল। ফলে, কার্বন Al₂O₃-এর অক্সিজেনকে সরিয়ে নিতে পারে না।
অ্যালুমিনা থেকে অ্যালুমিনিয়াম নিষ্কাশনের জন্য ব্যবহৃত সঠিক পদ্ধতিটি কী?
অ্যালুমিনা থেকে অ্যালুমিনিয়াম নিষ্কাশনের জন্য গলিত অ্যালুমিনার তড়িৎ-বিশ্লেষণ (Electrolysis of Molten Alumina) পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়। এই প্রক্রিয়াটি হল-হেরৌল্ট প্রক্রিয়া (Hall-Héroult Process) নামে পরিচিত। এতে অ্যালুমিনাকে ক্রায়োলাইট (Na₃AlF₆)-এর সাথে গলিয়ে একটি তড়িৎ-বিশ্লেষ্য কোষে রাখা হয় এবং তড়িৎপ্রবাহ প্রয়োগ করে Al³⁺ আয়নগুলিকে ক্যাথোডে ধাতব অ্যালুমিনিয়ামে পরিণত করা হয়।
অ্যালুমিনিয়ামের সক্রিয়তা শ্রেণিতে অবস্থানই কি একমাত্র কারণ?
হ্যাঁ, এটি মৌলিক কারণ। রাসায়নিক সক্রিয়তার ক্রমে অ্যালুমিনিয়াম হাইড্রোজেনেরও অনেক ওপরে অবস্থিত, যা প্রমাণ করে এটি অত্যন্ত তড়িৎ-ধনাত্মক ও প্রতিক্রিয়াশীল। এই উচ্চ সক্রিয়তার কারণেই এটি অক্সিজেনের সাথে খুব শক্তিশালী বন্ধন গঠন করে, ফলে তার অক্সাইড (Al₂O₃) অত্যন্ত স্থিতিশীল হয় এবং কার্বনের মতো দুর্বল বিজারক দ্বারা সহজে বিজারিত করা যায় না।
কার্বন বিজারণের পরিবর্তে তড়িৎ-বিশ্লেষণ ব্যবহারের সুবিধা কী?
তড়িৎ-বিশ্লেষণের প্রধান সুবিধা হলো এটি একটি শক্তিশালী বিজারক হিসেবে কাজ করে। তড়িৎশক্তির সাহায্যে সরাসরি Al³⁺ আয়নকে ইলেকট্রন দান করে ধাতব অ্যালুমিনিয়ামে রূপান্তর করা যায়। কার্বনের পক্ষে যা অসম্ভব, তড়িৎশক্তির মাধ্যমে তা সহজেই করা সম্ভব। তাই এটি অত্যন্ত সক্রিয় ধাতু নিষ্কাশনের একমাত্র কার্যকর পদ্ধতি।
অ্যালুমিনিয়ামের নিষ্কাশন এত শক্তি-সাপেক্ষ কেন?
নিম্নলিখিত কারণগুলির জন্য অ্যালুমিনিয়াম নিষ্কাশন শক্তি-সাপেক্ষ —
1. অ্যালুমিনার গলনাঙ্ক খুবই বেশি (ক্রায়োলাইট ব্যবহারের পরেও প্রায় 950°C তাপ দিতে হয়)।
2. তড়িৎ-বিশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় Al³⁺ আয়ন ভাঙতে প্রচুর তড়িৎশক্তি প্রয়োজন।
3. Al–O বন্ধন অত্যন্ত শক্তিশালী, যা ভাঙতে অনেক শক্তি ব্যয় হয়।
এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “অ্যালুমিনা থেকে কার্বন-বিজারণ প্রক্রিয়ায় অ্যালুমিনিয়াম ধাতু নিষ্কাশন করা হয় না কেন?” — নিয়ে আলোচনা করেছি। এই প্রশ্নটি মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞানের অষ্টম অধ্যায় “পদার্থের ভৌত ও রাসায়নিক ধর্মসমূহ” -এর “ধাতুবিদ্যা” অংশ থেকে নেওয়া হয়েছে। মাধ্যমিক পরীক্ষা এবং বিভিন্ন চাকরির পরীক্ষায় এই প্রশ্নটি প্রায়ই আসে, তাই এটি শিক্ষার্থীদের জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ। আশা করি এই আর্টিকেলটি আপনাদের জন্য উপকারী হয়েছে। আপনাদের কোনো প্রশ্ন বা অসুবিধা থাকলে, আমাদের সাথে টেলিগ্রামে যোগাযোগ করতে পারেন, আমরা উত্তর দেওয়ার চেষ্টা করব। তাছাড়া, নিচে আমাদের এই পোস্টটি আপনার প্রিয়জনের সাথে শেয়ার করুন, যাদের এটি প্রয়োজন হতে পারে। ধন্যবাদ।
মন্তব্য করুন