d- ব্লক মৌলসমূহের জ্ঞান মূলক, অনুধাবন মূলক, প্রয়োগ ও উচ্চতর দক্ষাতামূলক প্রশ্ন এবং উত্তর।

See full morden peridic tabl

প্রশ্ন:  অবস্থান্তর মৌল কী?

উত্তর:  যে সব মৌলের স্থিতিশীল আয়নের ইলেকট্রন বিন্যাস (n -1)d^1-9 তাদের অবস্থান্তর মৌল বলে।

প্রশ্ন: অবস্থান্তর মৌল কী? সকল অবস্থান্তর মৌলই d-ব্লক মৌল কিন্তু সকল d-ব্লক মৌল অবস্থান্তর মৌল নয় কেন ব্যাখ্যা করো।

উত্তর:  যে সব মৌলের ইলেকট্রন বিন্যাসে সর্বশেষ ইলেকট্রনটি d অরবিটালে প্রবেশ করে। সেগুলোকে d-ব্লক মৌল বলা হয়। পর্যায় সারণির সকল B গ্রুপ এবং VIII গ্রুপ ভুক্ত মৌলসমূহ d-ব্লকের অন্তর্ভুক্ত। এদের বহিঃস্তরের সাধারণ ইলেকট্রন বিন্যাস (n-1)d^1-10 ns^1-2। [n হলো প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা, যা পর্যায় সংখ্যা নির্দেশ করে]। যেমন- Fe (26) – 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶  3d⁶  4s²

Zn (30) – 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶  3d¹⁰ 4s² এদের মধ্যে কিছু মৌল অবস্থান্তর মৌল।

d-ব্লক ভুক্ত যে সব মৌলের সুস্থিত আয়নের ইলেকট্রন বিন্যাসে d অরবিটাল আংশিক পূর্ণ থাকে অর্থাৎ (n-1)s^1-2 d^(1-10) ns^(1-2) হয় তাদেরকে অবস্থান্তর মৌল (Transition Elements) বলা হয়। যেমন- Fe³⁺ এবং Cu²⁺ এর d অরবিটাল আংশিক পূর্ণ থাকে –

₂₆Fe³⁺   – 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶  3d⁵  4s⁰

₂₉Cu²⁺  – 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶  3d⁹  4s⁰

যে সব মৌলের স্থিতিশীল আয়নে d  অরবিটাল পূর্ণ থাকে বা সম্পূর্ণ ফাঁকা থাকে তারা অবস্থান্তর মৌল নয়। যেমন- Sc ও Zn। Sc ও Zn -এর স্থিতিশীল আয়ন নিম্নরূপ :

₂₁Sc³⁺   – 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶  3d⁰  4s⁰  [d অরবিটাল ফাঁকা]

   ₂₁Zn²⁺   – 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶  3d¹⁰  4s⁰  [d অরবিটাল পূর্ণ]

Fe ও Cu d-বুক মৌল ও অবস্থান্তর মৌল উভয়ই। আবার Sc ও Zn, d-ব্লক মৌল কিন্তু অবস্থান্তর মৌল নয়। এজন্য বলা হয় সকল অবস্থান্তর মৌলই d-ব্লক মৌল কিন্তু সকল d-ব্লক মৌল অবস্থান্তর মৌল নয়।

প্রশ্ন: অবস্থান্তর মৌলসমূহের বৈশিষ্ট্যপূর্ণ ধর্ম গুলি লিখ।

উত্তর: 

(i) এদের পরিবর্তনশীল যোজ্যতা থাকে

(ii) এরা রঙিন যৌগ গঠন করে 

(iii) এরা জটিল যৌগ গঠন করে 

(iv) এরা প্রভাবক হিসেবে কাজ করে

প্রশ্ন: d-ব্লক মৌলের সাধারণ বৈশিষ্ট্যসমূহ লিখ?

উত্তর: 

১. d-ব্লকের সমস্ত মৌলগুলো ধাতু। এদের ধাতব ধর্মের কারণ:

(a) এদের আয়নিকরণ শক্তি (L.E.) এর মান খুব কম।

(b) এদের সর্ববহিঃস্থ কক্ষের ইলেকট্রনের সংখ্যা খুব কম (1 অথবা 2) এবং ফাঁকা সর্ববহিঃস্থ কক্ষের উপস্থিতি।

২. এরা শক্ত এবং এদের উচ্চ গলনাঙ্ক ও স্ফুটনাঙ্ক আছে।

৩. এদের একাধিক যোজ্যতা (variable valency) এবং জারণ অবস্থা দেখা যায়। Zn এবং Cd-এর একাধিক যোজ্যতা দেখা যায় না।

৪. এরা তাপ ও বিদ্যুতের উত্তম পরিবাহী।

৫. এরা তড়িৎ ধনাত্মক মৌল কিন্তু s-ব্লকের মৌলগুলো অপেক্ষা কম।

৬. এরা আয়নিক এবং সমযোজী উভয় যৌগই গঠন করে।

৭. এদের আয়নিকরণ শক্তির মান s -ব্লকের মৌলগুলো অপেক্ষা বেশি, কিন্তু p-ব্লকের মৌলগুলো অপেক্ষা কম। কোনো

নির্দিষ্ট পর্যায়ে d-ব্লকের মৌলগুলোর আয়নিকরণ শক্তির মানের পরিবর্তন খুব সামান্য হয়।

৮. এরা জটিল লবণ (complex compounds) গঠন করে। কারণ হিসাবে বলা হয় এদের পরমাণুর বা আয়নের ক্ষুদ্রআকার, উচ্চ-নিউক্লিয়ার   আধান ও d-অরবিটালের উপস্থিতি।

৯. এরা রঙিন যৌগ (বা রঙিন জটিল যৌগ) গঠন করে। এদের খালি d-অরবিটাল আছে। ইলেকট্রনগুলো দৃশ্যমান অঞ্চল।

(visible region) থেকে শক্তি শোষণ করে উচ্চ শক্তিস্তরে উন্নীত হয়। ফিরে আসার সময় যে বর্ণের আলো বিকিরণ

করে, পদার্থটিকে সেই বর্ণের দেখায়।

১০. কোনো কোনো d-ব্লক মৌল প্যারাচুম্বক (paramagnetic) প্রকৃতির অর্থাৎ চৌম্বক ক্ষেত্র দ্বারা আকর্ষিত হয়। d-অরবিটালে অযুগ ইলেকট্রনের উপস্থিতি এদের প্যারাচৌম্বকত্বের (paramagnetic) কারণ।

১১. এদের কয়েকটি মৌল বা তাদের যৌগ অনুঘটক হিসেবে কাজ করতে পারে।

১২. এদের রাসায়নিক ধর্মের বিশেষ সাদৃশ্য দেখা যায়।

প্রশ্ন: ডিজেনারেট অরবিটাল কি?

উত্তর:  একই উপশক্তিস্তরের যেসব অরবিটালের শক্তি অভিন্ন হয়, তাদেরকে ডিজেনারেট অরবিটাল। যেমন- px, po, p, অরবিটালসমূহ ডিজেনারেট অরবিটাল।

প্রশ্ন: নন-ডিজেনারেট অরবিটাল কি?

উত্তর:  কোনো উপশক্তিস্তরে যেসব অরবিটালের শক্তি ভিন্ন হয় তাদেরকে নন-ডিজেনারেট অরবিটাল বলা হয়।

প্রশ্ন: অবস্থান্তর মৌলসমূহের পরিবর্তনশীল জারণ অবস্থা প্রদর্শন করে ব্যাখ্যা করো?

উত্তর:  3d-ব্লকভুক্ত মৌলসমূহের ইলেকট্রন বিন্যাস হলো (Ar)-3d^1-10 4s^1-2

এসব ধাতুর 4s অরবিটাল হতেও ইলেকট্রন অপসারণের সুযোগ থাকে। এটি সম্ভব হয় অবস্থান্তর ধাতুর বহিঃস্থস্তরে ফাঁকা d অরবিটালের উপস্থিতির জন্য । অবস্থান্তর ধাতুগুলোর পরমাণুর সর্বশেষ স্তরের 3d ও 4s অরবিটালের শক্তি পার্থক্য কম হওয়ার কারণে এবং ফাঁকা d অরবিটাল থাকায় যৌগ গঠনকালে মৌলগুলো বিভিন্ন অবস্থায় বিভিন্ন সংখ্যক ইলেকট্রন ত্যাগ করে প্রায় সমান স্থায়িত্বের আয়ন গঠন করতে পারে । এজন্যই অবস্থান্তর মৌলগুলো পরিবর্তনশীল জারণ অবস্থা দেখায় ।

প্রশ্ন: অবস্থান্তর মৌল রঙিন আয়ন বা যৌগ গঠন করে ব্যাখ্যা করো?

উত্তর: অবস্থান্তর ধাতু ও এদের আয়নে অপূর্ণ d-অরবিটাল থাকে বলে তারা রঙিন হয়। এদের মুক্ত একক পরমাণুতে পাঁচটি d-অরবিটাল সমশক্তিস্তরে থাকে যা ডিজেনারেট (degenerate) অবস্থা নামে পরিচিত। জটিল আয়ন গঠনের সময় লিগান্ডের অরবিটাল ধাতুর d-অরবিটালের কাছে আসলে বিকর্ষণের কারণে d-অরবিটালে শক্তির সামান্য উর্ধ্বমুখী ও নিম্নমুখী পার্থক্য ঘটে। একে নন-ডিজেনারেট (non-degenerate) অবস্থা বলা হয়। দুটি শক্তি স্তরের পার্থক্যের, তরঙ্গ দৈর্ঘের মান যাদি দৃশ্যমান আলোর বর্ণালীর নির্দিষ্ট তরঙ্গ দৈর্ঘের মানের সাথে সঙ্গতি পূর্ণ হয় তবে, বিজোর d- ইলেকট্রন ঐ আলো শোষন করে নন-ডিজেনারেট অবস্থার সৃষ্টি করে এবং অবশিষ্ট বর্ণ গুলো মিলে পরিপূরক বর্ণ হিসাবে রঙ্গিন বর্ণ প্রতিফলিত করে যা আমাদের চোখে দৃশ্যমান হয়।

তবে ₍₂₁₎Sc ও ₍₂₁₎Zn  d ব্লক মৌল হলেও অবস্থান্তর মৌল না হওয়ার কারণে এদের যৌগ যেমন ScCl₃, ZnSO₄ প্রভৃতি যৌগ রঙিন নয়। কারণ ন ScCl₃ যৌগে Sc⁺³ আয়নের d  অরবিটালে কোন ইলেকট্রন থাকে না। আবার ZnSO₄ যৌগের Zn⁺²  আয়নে কোন ফাঁকা d অরবিটাল নাই।

প্রশ্ন: অবস্থান্তর মৌলের প্রভাবন ধর্ম ব্যাখ্যা করো?

উত্তর: অবস্থান্তর মৌলসমূহ বিভিন্ন রাসায়নিক বিক্রিয়ায় প্রভাবকরূপে কাজ করে। অবস্থান্তর মৌলগুলো অপূর্ণ অরবিটাল ব্যবহার করে প্রভাবন ক্ষমতা দেখায়। এদের বিভিন্ন জারণ অবস্থা থাকায় বিক্রিয়ক অণুসমূহের সক্রিয়করণের মাধ্যমে বিভিন্ন অস্থায়ী মধ্যম উৎপাদ (Intermediate product) সৃষ্টি করা সম্ভব। মধ্যম উৎপাদ গঠনের মাধ্যমে এরা সংশ্লিষ্ট বিক্রিয়ার জন্য নিম্নশক্তিসম্পন্ন পথ সৃষ্টি করে। ফলে বিক্রিয়া সহজে ঘটতে পারে।

প্রশ্ন: অবস্থান্তর মৌলের জটিল যৌগ ও আয়নের গঠনাকৃতি ব্যাখ্যা করো?

 উত্তর: একটি ধাতব পরমাণু বা আয়নের সঙ্গে নির্দিষ্ট সংখ্যক ইলেকট্রন জোড় দাতা আয়ন বা অণু সন্নিবেশ বন্ধন দ্বারা যুক্ত হয়ে যে জটিল কাঠামো গঠন করে তাকে জটিল আয়ন বা জটিল যৌগ বলে। ইলেকট্রন জোড় দাতা আয়ন বা অণুকে লিগ্যান্ড (Ligand) বলা হয়। অবস্থান্তর ধাতব পরমাণু বা আয়নের বহিস্থ স্তরে ফাঁকা বা অপূর্ণ d-অরবিটাল থাকায় এরা লিগ্যান্ড প্রদত্ত ইলেকট্রন জোড়কে এই ফাঁকা অরবিটালে গ্রহণ করে সন্নিবেশ বন্ধন। বিজ্ঞানী পলিং প্রদত্ত যোজনী-বন্ধন (Valence-Bond) তত্ত্ব মতে জটিল যৌগের কেন্দ্রীয় পরমাণু বা আয়নের খালি অরবিটালে লিগ্যান্ড প্রদত্ত ইলেকট্রন যুগলসমূহ বিভিন্ন প্রকার অরবিটাল সংকরণ ঘটায়। চতুর্থ পর্যায়ের অর্থাৎ 3d অবস্থান্তর ধাতুর বেলায় খালি 3d, 4s, 4p ও 4d অরবিটালসমূহে সংকরণ ঘটতে পারে। জ্যামিতিক চতুস্তলকীয় গঠনের জন্য sp³ সংকরণ, সমতলীয় বর্গাকার গঠনের জন্য dsp² অথবা sp²d সংকরণ এবং অষ্টতলকীয় গঠনের জন্য d²sp³ অথবা sp³d² সংকরণ প্রয়োজন হয়। নিম্নে এরূপ তিন প্রকার জ্যামিতিক গঠনের অরবিটাল সংকরণ জটিল আয়নে ও যৌগে দেখানো হলো :-

১. [Cu(NH₃)₄]²⁺ আয়নটি প্যারাম্যাগনেটিক অর্থাৎ Cu²⁺ আয়নে বিজোড় ইলেকট্রন আছে এবং রঞ্জনরশ্মি পরীক্ষা মতে সমতলীয় বর্গাকার। তাই এতে নিমোক্ত ইলেকট্রন বিন্যাস সহযোগে চারটি লিগ্যান্ড (:NH₃) প্রদত্ত চারটি ইলেকট্রন যুগলে sp²d সংকরণ ঘটে। যেমন:-

[Cu(NH₃)₄]²⁺ এর সংকরণ

২. [Fe(CN)₆]^4- আয়নটি ডায়াম্যাগনেটিক অর্থাৎ Fe²⁺ আয়নে বিজোড় ইলেকট্রন নেই এবং রঞ্জনরশ্মি পরীক্ষা মতে আয়নটি অষ্টতলকীয় গঠনযুক্ত। তাই এতে নিমোক্ত ইলেকট্রন বিন্যাস সহযোগে ছয়টি লিগ্যান্ড (:CN^–)। প্রদত্ত ছয়টি ইলেকট্রন যুগলে d²sp³ সংকরণ ঘটে। যেমন:-

• 

• 

৩. [Fe(CN)₆]^{3 –} আয়নটি প্যারাম্যাগনেটিক অর্থাৎ Fe ³⁺ আয়নে বিজোড় ইলেকট্রন আছে এবং রঞ্জনরশ্মি পরীক্ষা মতে মতে আয়নটি অষ্টতলকীয় গঠনযুক্ত। তাই এতে নিমোক্ত ইলেকট্রন বিন্যাস সহযোগে ছয়টি লিগ্যান্ড (:NH₃) প্রদত্ত ছয়টি ইলেকট্রন যুগলে sp²d সংকরণ ঘটে। যেমন:-

৪. Ni(CO)₄ যৌগটি ডায়াম্যাগনেটিক অর্থাৎ ধাতব নিকেল পরমাণুতে দুটি বিজোড় ইলেকট্রন থাকলেও এ জটিল যৌগের Ni পরমাণুতে বিজোড় ইলেকট্রন নেই এবং রঞ্জনরশ্যি পরীক্ষায় জানা যায় এ যৌগের গঠন চতুস্তলকীয়। তাই এতে নিমোক্ত ইলেকট্রন বিন্যাস সংযোগে চারটি লিগ্যান্ড (:CO) প্রদত্ত চারটি ইলেকট্রন যুগলে sp³ সংকরণ ঘটে। যেমন:-

Ni(CO)₄ এর সংকরণ

৫. [Zn(NH₃)₄]²⁺ আয়নটি ডায়াম্যাগনেটিক অর্থাৎ Zn²⁺ আয়নে বিজোড় ইলেকট্রন নেই এবং রঞ্জনরশ্মি পরীক্ষা মতে আয়নটি চতুস্তলকীয় গঠনযুক্ত। তাই এতে নিমোক্ত ইলেকট্রন বিন্যাস সহযোগে চারটি লিগ্যান্ড (:NH₃)। প্রদত্ত চারটি ইলেকট্রন যুগলে sp³ সংকরণ ঘটে। যেমন:-

৬. Fe(CO)₅ যৌগটি ডায়াম্যাগনেটিক অর্থাৎ ধাতব আয়রন পরমাণুতে ৪ টি বিজোড় ইলেকট্রন থাকলেও এ জটিল যৌগের Fe পরমাণুতে বিজোড় ইলেকট্রন নেই এবং রঞ্জনরশ্যি পরীক্ষায় জানা যায় এ যৌগের গঠন ত্রিকোণ দ্বি-পিরামিডীয়। তাই এতে নিমোক্ত ইলেকট্রন বিন্যাস সংযোগে ৫ টি লিগ্যান্ড (:CO) প্রদত্ত ৫ টি ইলেকট্রন যুগলে dsp³ সংকরণ ঘটে। যেমন:-

৭. [Co(NH₃)₆]³⁺ যৌগটি ডায়াম্যাগনেটিক অর্থাৎ ধাতব আয়রন পরমাণুতে ৪ টি বিজোড় ইলেকট্রন থাকলেও এ জটিল যৌগের Fe পরমাণুতে বিজোড় ইলেকট্রন নেই এবং রঞ্জনরশ্যি পরীক্ষায় জানা যায় এ যৌগের অষ্টতলকীয় গঠন । তাই এতে নিমোক্ত ইলেকট্রন বিন্যাস সংযোগে ৬ টি লিগ্যান্ড (:CO) প্রদত্ত ৬ টি ইলেকট্রন যুগলে dsp³ সংকরণ ঘটে। যেমন:-

৮. [Ag(NH₃)₂]⁺ যৌগটি ডায়াম্যাগনেটিক অর্থাৎ ধাতব আয়রন পরমাণুতে ১ টি বিজোড় ইলেকট্রন থাকলেও এ জটিল যৌগের Ag পরমাণুতে বিজোড় ইলেকট্রন নেই এবং রঞ্জনরশ্যি পরীক্ষায় জানা যায় এ যৌগের গঠন সরল রৈখিক। তাই এতে নিমোক্ত ইলেকট্রন বিন্যাস সংযোগে ২টি লিগ্যান্ড (:CO) প্রদত্ত ২ টি ইলেকট্রন যুগলে dsp³ সংকরণ ঘটে। যেমন:-

বাড়ির কাজ:

১.