এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “মূল উপাদান ধাতুগুলির চেয়ে সংকর ধাতুর কাঠিন্য বেশি হয় 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।
মূল উপাদান ধাতুগুলির চেয়ে সংকর ধাতুর কাঠিন্য বেশি হয় কেন?
মূল উপাদান ধাতুগুলির চেয়ে সংকর ধাতুর কাঠিন্য বেশি হয় কারণ –
- সংকর ধাতুর উপাদান ধাতুগুলির ধাতব আয়নগুলির আকারের বিভিন্নতার জন্য এরূপ হয়। একটি ধাতুর বৃহত্তর আকারের আয়ন অন্য ধাতুর কেলাস-ল্যাটিসে (crystal lattice) প্রবেশ করে। এই ল্যাটিসে বৃহত্তর আয়ন প্রসারিত এবং ক্ষুদ্রতর আয়ন সংকুচিত করার চেষ্টা করে। উভয় ক্ষেত্রেই সংকর ধাতুতে পীড়নের (stress) সৃষ্টি হয় বলে কাঠিন্য বাড়ে।
- ধাতুর তাপ এবং তড়িৎ পরিবহণ ক্ষমতা বাড়ানো বা কমানোর জন্য সংকর ধাতু ব্যবহার করা হয়। এক্ষেত্রে উল্লেখযোগ্য যে বিশুদ্ধ ধাতুর থেকে সংকর ধাতুর তাপ এবং তড়িৎ পরিবহণ ক্ষমতা সাধারণত কম হয়। এর কারণ সংকর ধাতুতে বিভিন্ন ধাতুর আয়ন বর্তমান থাকে যা মুক্ত ইলেকট্রনগুলির গতিবিধিতে বাধা দেয়।
- ধাতুর নমনীয়তা, ঘাতসহনশীলতা, প্রসারণশীলতা, ঘনত্ব প্রভৃতি নিয়ন্ত্রণ করার জন্য সংকর ধাতুর প্রয়োজন হয়।
- জারণ-ক্রিয়া কমানোর জন্য এবং জল, বায়ু প্রভৃতি দ্বারা ক্ষয় নিবারণ করার জন্য সংকর ধাতুর প্রয়োজন হয়।
- উপাদান ধাতুগুলির তুলনায় সংকর ধাতুর গলনাঙ্ক বেশি বা কম হতে পারে।
কিছু গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নোত্তর
সংকর ধাতু কী?
সংকর ধাতু হল দুই বা ততোধিক ধাতু (বা একটি ধাতু ও একটি অধাতুর) মিশ্রণ, যেখানে মিশ্রণটি একটি দ্রবণ বা কঠিন মিশ্রণ হিসেবে থাকে। যেমন – পিতল (তামা ও দস্তা), ইস্পাত (লোহা ও কার্বন)।
বিশুদ্ধ ধাতুর চেয়ে সংকর ধাতু শক্ত ও কঠিন হয় কেন?
সংকর ধাতুতে বিভিন্ন আকারের পরমাণু (আয়ন) থাকে। যখন একটি বড় আকারের পরমাণু অন্য একটি ধাতুর স্ফটিক জালিকায় (crystal lattice) প্রবেশ করে, তখন এটি জালিকাটিকে প্রসারিত ও বিকৃত করে। আবার ছোট আকারের পরমাণু সংকুচিত হওয়ার চেষ্টা করে। এর ফলে জালিকার ভিতরে এক ধরনের অভ্যন্তরীণ পীড়ন (stress) সৃষ্টি হয়। এই পীড়ন ধাতব স্তরগুলিকে একে অপরের উপর দিয়ে সহজে পিছলে যেতে বাধা দেয়, ফলে সংকর ধাতুটি মূল ধাতুর চেয়ে বেশি শক্ত ও কঠিন হয়ে ওঠে।
সংকর ধাতুর তাপ ও বিদ্যুৎ পরিবাহিতা বিশুদ্ধ ধাতুর চেয়ে কম হয় কেন?
সংকর ধাতুতে বিভিন্ন ধাতুর ভিন্ন ভিন্ন আকারের পরমাণু থাকে। এই পরমাণুগুলি স্ফটিক জালিকায় অসামঞ্জস্যতা তৈরি করে, যা মুক্ত ইলেকট্রনগুলোর গতিপথে বাধা সৃষ্টি করে। যেহেতু তাপ ও বিদ্যুৎ পরিবহনের জন্য এই মুক্ত ইলেকট্রনগুলিই প্রধানত দায়ী, তাই তাদের গতিপথে বাধা পড়ায় সংকর ধাতুর পরিবাহিতা হ্রাস পায়।
সংকর ধাতু ব্যবহারের প্রধান উদ্দেশ্যগুলো কী কী?
সংকর ধাতু ব্যবহারের প্রধান উদ্দেশ্যগুলো হলো —
1. যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য নিয়ন্ত্রণ – যেমন কাঠিন্য, নমনীয়তা, ঘাতসহনশীলতা, প্রসারণক্ষমতা ইত্যাদি বাড়ানো বা কমানো।
2. জারণ ও ক্ষয়রোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি – জল, বায়ু বা অম্লের সংস্পর্শে ক্ষয় রোধ করতে (যেমন – স্টেইনলেস স্টিল)।
3. পরিবাহিতা নিয়ন্ত্রণ – প্রয়োজন অনুযায়ী তাপ ও বিদ্যুৎ পরিবাহিতা হ্রাস করা।
4. গলনাঙ্ক নিয়ন্ত্রণ – কিছু সংকর ধাতুর গলনাঙ্ক মূল ধাতুর চেয়ে কম হয়, যা নির্দিষ্ট কাজে (যেমন – সোল্ডার) উপযোগী।
সব সংকর ধাতুরই কি গলনাঙ্ক বিশুদ্ধ ধাতুর চেয়ে বেশি হয়?
না, সব সংকর ধাতুর গলনাঙ্ক বেশি হয় না। সংকর ধাতুর গলনাঙ্ক মূল ধাতুর চেয়ে বেশি বা কম — উভয়ই হতে পারে। এটি নির্ভর করে সংকরটিতে ব্যবহৃত ধাতুগুলোর প্রকার ও অনুপাতের উপর। উদাহরণস্বরূপ, সোল্ডার (টিন ও সীসার সংকর)-এর গলনাঙ্ক বিশুদ্ধ টিন বা সীসার চেয়ে কম।
সংকর ধাতু ক্ষয়রোধী হয় কীভাবে?
সংকর ধাতুতে ক্রোমিয়াম, নিকেল, অ্যালুমিনিয়াম ইত্যাদি উপাদান মিশিয়ে একটি প্রতিরক্ষামূলক অক্সাইড স্তর তৈরি করা হয়। এই স্তরটি বায়ু ও জলের সাথে বিক্রিয়া করে একটি অদৃশ্য আস্তরণ তৈরি করে, যা ভেতরের ধাতুকে ক্ষয় থেকে রক্ষা করে। স্টেইনলেস স্টিল এর একটি উৎকৃষ্ট উদাহরণ।
এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “মূল উপাদান ধাতুগুলির চেয়ে সংকর ধাতুর কাঠিন্য বেশি হয় 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