এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “কোনো মৌলের পরমাণুর আকার অপেক্ষা সংশ্লিষ্ট ক্যাটায়নের আকার ছোটো হয় কেন? অথবা, Na ও Na+ -এর মধ্যে কোনটির ব্যাসার্ধ বড়ো এবং কেন?” — নিয়ে আলোচনা করব। এই প্রশ্নটি মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞানের অষ্টম অধ্যায় “পদার্থের ভৌত ও রাসায়নিক ধর্মসমূহ” -এর “পর্যায়-সারণি এবং মৌলদের ধর্মের পর্যাবৃত্ততা” অংশ থেকে নেওয়া হয়েছে। মাধ্যমিক পরীক্ষা এবং বিভিন্ন চাকরির পরীক্ষায় এই প্রশ্নটি প্রায়ই আসে, তাই এটি শিক্ষার্থীদের জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ।
কোনো মৌলের পরমাণুর আকার অপেক্ষা সংশ্লিষ্ট ক্যাটায়নের আকার ছোটো হয় কেন?
অথবা, Na ও Na+ -এর মধ্যে কোনটির ব্যাসার্ধ বড়ো এবং কেন?
মৌলের পরমাণুর আকার অপেক্ষা সংশ্লিষ্ট ক্যাটায়নের আকার ছোটো হওয়ার কারণ – কোনো মৌলের পরমাণুর যোজ্যতা কক্ষ থেকে এক বা একাধিক ইলেকট্রন অপসারিত হলে ক্যাটায়ন উৎপন্ন হয়। উৎপন্ন ক্যাটায়নে ইলেকট্রন সংখ্যা অপেক্ষা প্রোটন সংখ্যা অধিক হওয়ায় ইলেকট্রনের প্রতি নিউক্লিয়াসের আকর্ষণ বল বৃদ্ধি পায়। ফলে ক্যাটায়নের সর্ববহিস্থ কক্ষের ইলেকট্রনগুলি নিউক্লিয়াস দ্বারা তীব্রভাবে আকর্ষিত হয়। ফলে কোনো মৌলের পরমাণুর আকার অপেক্ষা ক্যাটায়নের আকার ছোটো হয়।
উদাহরণ – Na-পরমাণুর ব্যাসার্ধ = 1.54 Å কিন্তু Na+ আয়নের ব্যাসার্ধ = 0.95 Å
কিছু গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নোত্তর
Na ও Na⁺ -এর মধ্যে কোনটির ব্যাসার্ধ বড়ো এবং কেন?
Na (সোডিয়াম পরমাণু) এর ব্যাসার্ধ (1.54 Å) Na⁺ (সোডিয়াম আয়ন) এর ব্যাসার্ধ (0.95 Å) থেকে বড়ো।
কারণ – Na পরমাণুর যোজ্যতা স্তরে 1টি ইলেকট্রন থাকে (ইলেকট্রন বিন্যাস – 2, 8, 1)। এটি সেই একটি ইলেকট্রন হারিয়ে Na⁺ আয়নে রূপান্তরিত হয়, যার ইলেকট্রন বিন্যাস হয় 2, 8 (নিয়ন গ্যাসের মতো)। তিনটি স্তরের পরিবর্তে দুটি স্তর থাকায় এবং নিউক্লিয়াসের আকর্ষণ বল বৃদ্ধি পাওয়ায় আয়নটির আকার সংকুচিত হয়ে যায়।
কোনো মৌলের পরমাণুর আকার অপেক্ষা সংশ্লিষ্ট অ্যানায়নের আকার বড়ো হয় কেন?
কোনো পরমাণু যখন এক বা একাধিক ইলেকট্রন গ্রহণ করে অ্যানায়ন তৈরি হয়, তখন –
1. ইলেকট্রন-প্রোটন অনুপাত বৃদ্ধি – ইলেকট্রনের সংখ্যা বেড়ে যায় কিন্তু প্রোটনের সংখ্যা একই থাকে। ফলে, নিউক্লিয়াসের আকর্ষণ বল একই সংখ্যক প্রোটন দ্বারা বেশি সংখ্যক ইলেকট্রনের উপর পড়ে।
2. ইলেকট্রন-ইলেকট্রন বিকর্ষণ – অতিরিক্ত ইলেকট্রনের কারণে ইলেকট্রন মেঘে বিকর্ষণ বল বৃদ্ধি পায়।
এই দুটি প্রভাবের ফলে নিউক্লিয়াসের আকর্ষণ বল তুলনামূলকভাবে দুর্বল হয়ে পড়ে এবং ইলেকট্রন মেঘ ফুলে ওঠে। তাই অ্যানায়নের আকার মূল পরমাণুর আকারের চেয়ে বড়ো হয়।
Na⁺ এবং F⁻ আয়নের ইলেকট্রন বিন্যাস একই (2,8) হওয়া সত্ত্বেও তাদের আকার সমান নয় কেন?
Na⁺ এবং F⁻ উভয়েরই ইলেকট্রন সংখ্যা 10 এবং ইলেকট্রন বিন্যাস একই হলেও তাদের নিউক্লীয় আধান (প্রোটন সংখ্যা) ভিন্ন।
1. Na⁺ আয়নে প্রোটন সংখ্যা 11।
2. F⁻ আয়নে প্রোটন সংখ্যা 9।
Na⁺ আয়নের নিউক্লিয়াসে প্রোটন সংখ্যা বেশি হওয়ায় এটি ইলেকট্রনগুলিকে F⁻ আয়নের তুলনায় অধিক শক্তিতে আকর্ষণ করে। ফলে, Na⁺ আয়নের আকার F⁻ আয়নের চেয়ে ছোটো হয়।
Al³⁺ এবং Mg²⁺ আয়নের মধ্যে কোনটির ব্যাসার্ধ কম হবে?
Al³⁺ আয়নের ব্যাসার্ধ Mg²⁺ আয়নের চেয়ে কম হবে।
কারণ – Al (অ্যালুমিনিয়াম) এবং Mg (ম্যাগনেসিয়াম) উভয়েই তৃতীয় পর্যায়ে অবস্থিত। Al -এর পারমাণবিক সংখ্যা 13 এবং Mg-এর 12।
1. Mg²⁺ আয়নে প্রোটন সংখ্যা 12, ইলেকট্রন সংখ্যা 10।
2. Al³⁺ আয়নে প্রোটন সংখ্যা 13, ইলেকট্রন সংখ্যা 10।
উভয় আয়নই সমইলেকট্রনিক (isoelectronic) হলেও, Al³⁺ আয়নের নিউক্লিয়াসে প্রোটন সংখ্যা বেশি (13 > 12) থাকায় এটি ইলেকট্রনগুলিকে বেশি শক্তিশালীভাবে আকর্ষণ করে। ফলে Al³⁺ আয়নের আকার আরও সংকুচিত হয়।
একই পর্যায়ের (Period) মৌলগুলোর পরমাণুর আকার বাম থেকে ডানে যেতে কেন ছোটো হয়?
একটি পর্যায়ে বাম থেকে ডানে যাওয়ার সময় –
1. নিউক্লীয় আধান বৃদ্ধি – পরমাণু ক্রমাঙ্ক (atomic number) বৃদ্ধির সাথে সাথে নিউক্লিয়াসে প্রোটনের সংখ্যা বাড়ে।
2. যোজ্যতা স্তর একই থাকে – নতুন ইলেকট্রনগুলো একই প্রধান শক্তিস্তরে (যেমন – n = 2 বা n = 3) যোগ হয়।
3. কার্যকরী নিউক্লীয় আধান – প্রোটন সংখ্যা বৃদ্ধির ফলে নিউক্লিয়াসের আকর্ষণ বল বৃদ্ধি পায়। অন্তরস্থ ইলেকট্রনগুলি (core electrons) আংশিকভাবে এই আকর্ষণকে আড়াল করে (shielding effect), কিন্তু নিউক্লীয় আধান বৃদ্ধির প্রভাব বেশি হওয়ায় নিউক্লিয়াস বহিস্থ ইলেকট্রনগুলোকে আরও শক্তভাবে নিজের দিকে টানে। এর ফলে পরমাণুর ব্যাসার্ধ হ্রাস পায়।
Cl এবং Cl⁻ -এর মধ্যে আকারের পার্থক্যের কারণ কী?
Cl⁻ আয়নের আকার Cl পরমাণুর চেয়ে বড়ো।
কারণ – Cl পরমাণু তার যোজ্যতা স্তরে (3p অরবিটাল) একটি অতিরিক্ত ইলেকট্রন গ্রহণ করে Cl⁻ আয়নে পরিণত হয়।
এই অতিরিক্ত ইলেকট্রনের কারণে—
1. ইলেকট্রন-ইলেকট্রন বিকর্ষণ বেড়ে যায়, ফলে ইলেকট্রন মেঘ “ফুলে ওঠে”।
2. প্রোটন সংখ্যা অপরিবর্তিত থেকে 17-ই থাকে, কিন্তু ইলেকট্রন বেড়ে 18 হয়। ফলে প্রতিটি ইলেকট্রনে গড়ে কম আকর্ষণ বল কাজ করে।
এই দুটি কারণে Cl⁻ আয়নের আকার Cl পরমাণুর তুলনায় বড়ো হয়।
Na+ এবং Ne -এর মধ্যে কোনটির আয়নন বিভব বেশি ও কেন?
Na+ এবং Ne দুটি সমসংখ্যক ইলেকট্রনবিশিষ্ট বস্তু। কিন্তু Na+ -এ নিউক্লীয় আধানের মান বেশি হওয়ায় এক্ষেত্রে বহিস্থ ইলেকট্রনগুলি Na+ -এর নিউক্লিয়ারের প্রতি অধিক আকর্ষণ অনুভব করে। ফলে Na+ -এর আয়নন বিভব বেশি।
এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “কোনো মৌলের পরমাণুর আকার অপেক্ষা সংশ্লিষ্ট ক্যাটায়নের আকার ছোটো হয় কেন? অথবা, Na ও Na+ -এর মধ্যে কোনটির ব্যাসার্ধ বড়ো এবং কেন?” — নিয়ে আলোচনা করেছি। এই প্রশ্নটি মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞানের অষ্টম অধ্যায় “পদার্থের ভৌত ও রাসায়নিক ধর্মসমূহ” -এর “পর্যায়-সারণি এবং মৌলদের ধর্মের পর্যাবৃত্ততা” 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