ক্যালসিয়াম মৌলকে বোঝা
ক্যালসিয়াম (Ca) একটি রূপালী-সাদা, তুলনামূলকভাবে নরম এবং প্রতিক্রিয়াশীল ধাতব মৌল। এটি পর্যায় সারণীর ২য় গ্রুপে অবস্থিত একটি ক্ষারীয় মৃত্তিকা ধাতু। ক্যালসিয়াম পৃথিবীর ভূত্বকে প্রচুর পরিমাণে পাওয়া যায়, প্রায়শই চুনাপাথর (ক্যালসিয়াম কার্বনেট), জিপসাম (ক্যালসিয়াম সালফেট ডাইহাইড্রেট), এবং ফ্লুরাইট (ক্যালসিয়াম ফ্লোরাইড) এর মতো খনিজ রূপে পাওয়া যায়। এর যৌগগুলি বিভিন্ন জৈব এবং শিল্প প্রয়োগের জন্য অপরিহার্য। উদাহরণস্বরূপ, ক্যালসিয়াম মানুষ ও প্রাণীদের হাড় ও দাঁতের একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান, এবং ক্যালসিয়াম কার্বনেট সিমেন্ট উৎপাদনের একটি প্রাথমিক কাঁচামাল, যা ভারতে একটি গুরুত্বপূর্ণ শিল্প।
পারমাণবিক সংখ্যা এবং ভর সংখ্যা
প্রতিটি পরমাণু তার পারমাণবিক সংখ্যা (Z) দ্বারা স্বতন্ত্রভাবে চিহ্নিত হয়, যা তার নিউক্লিয়াসে প্রোটনের সংখ্যা নির্দেশ করে। ভর সংখ্যা (A) নিউক্লিয়াসে প্রোটন এবং নিউট্রনের মোট সংখ্যাকে বোঝায়।
- ক্যালসিয়ামের পারমাণবিক সংখ্যা (Z): ২০
- ক্যালসিয়ামের সবচেয়ে সাধারণ আইসোটোপের ভর সংখ্যা (A): ৪০ (বিশেষত, ক্যালসিয়াম-৪০ এর জন্য, যা $^{40}\text{Ca}$ দ্বারা চিহ্নিত)
যদিও ক্যালসিয়ামের বেশ কয়েকটি আইসোটোপ রয়েছে, ক্যালসিয়াম-৪০ সবচেয়ে বেশি পরিমাণে পাওয়া যায়, যা প্রাকৃতিকভাবে প্রাপ্ত ক্যালসিয়ামের ৯৬% এর বেশি।
ক্যালসিয়াম পরমাণুতে উপ-পারমাণবিক কণা
একটি নিরপেক্ষ পরমাণুর জন্য, ইলেকট্রনের সংখ্যা প্রোটনের সংখ্যার সমান। নিউট্রনের সংখ্যা ভর সংখ্যা থেকে পারমাণবিক সংখ্যা বিয়োগ করে গণনা করা যেতে পারে (A - Z)।
- প্রোটনের সংখ্যা: ক্যালসিয়ামের পারমাণবিক সংখ্যা ২০, তাই একটি ক্যালসিয়াম পরমাণুতে ২০টি প্রোটন থাকে।
- ইলেকট্রনের সংখ্যা: যেহেতু একটি নিরপেক্ষ ক্যালসিয়াম পরমাণুতে ২০টি প্রোটন থাকে, তাই ধনাত্মক চার্জকে ভারসাম্যপূর্ণ করতে এটিতে ২০টি ইলেকট্রনও থাকে।
- নিউট্রনের সংখ্যা: সবচেয়ে সাধারণ আইসোটোপ, ক্যালসিয়াম-৪০ ($^{40}\text{Ca}$) এর জন্য, নিউট্রনের সংখ্যা হল ৪০ (ভর সংখ্যা) - ২০ (পারমাণবিক সংখ্যা) = ২০টি নিউট্রন।
ইলেকট্রন বিন্যাস
ইলেকট্রন বিন্যাস একটি পরমাণুর নিউক্লিয়াসের চারপাশে পারমাণবিক অরবিটাল এবং সাবশেলে ইলেকট্রনের বিন্যাসকে বর্ণনা করে। আউফবাউ নীতি, হুন্ডের নিয়ম এবং পাউলির বর্জন নীতি অনুসারে ইলেকট্রন অরবিটাল পূরণ করে।
ক্যালসিয়ামের জন্য, ২০টি ইলেকট্রন সহ, ইলেকট্রন বিন্যাস দুটি উপায়ে লেখা যেতে পারে:
-
পূর্ণ ইলেকট্রন বিন্যাস: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2$
- এটি নির্দেশ করে যে:
- ২টি ইলেকট্রন $1s$ অরবিটালে (K শেল) থাকে।
- ২টি ইলেকট্রন $2s$ অরবিটালে এবং ৬টি ইলেকট্রন $2p$ অরবিটালে (L শেল) থাকে।
- ২টি ইলেকট্রন $3s$ অরবিটালে এবং ৬টি ইলেকট্রন $3p$ অরবিটালে (M শেল) থাকে।
- ২টি ইলেকট্রন $4s$ অরবিটালে (N শেল) থাকে।
- এটি নির্দেশ করে যে:
-
নোবেল গ্যাস বিন্যাস: $[\text{Ar}] 4s^2$
- এই সংক্ষিপ্ত লিখন পদ্ধতি পূর্ববর্তী নোবেল গ্যাস (আর্গন, যার ১৮টি ইলেকট্রন রয়েছে) এর প্রতীক ব্যবহার করে অভ্যন্তরীণ মূল ইলেকট্রনগুলিকে বোঝায়। আর্গনের বিন্যাস হল $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$। ক্যালসিয়ামের অবশিষ্ট ২টি ইলেকট্রন তখন $4s$ অরবিটালে স্থাপন করা হয়।
যোজ্যতা ইলেকট্রন
যোজ্যতা ইলেকট্রন হল একটি পরমাণুর সবচেয়ে বাইরের প্রধান শক্তি স্তর (শেল) এর ইলেকট্রন। এই ইলেকট্রনগুলি প্রাথমিকভাবে রাসায়নিক বন্ধনে জড়িত থাকে এবং একটি মৌলের রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য ও বিক্রিয়াশীলতা নির্ধারণ করে।
ক্যালসিয়ামের জন্য, এর ইলেকট্রন বিন্যাস $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2$ এর উপর ভিত্তি করে:
- সবচেয়ে বাইরের প্রধান শক্তি স্তর হল $n=4$।
- এই $n=4$ শেলে, $4s$ অরবিটালে ২টি ইলেকট্রন থাকে।
অতএব, ক্যালসিয়ামের ২টি যোজ্যতা ইলেকট্রন রয়েছে। যখন ক্যালসিয়াম আয়নিক যৌগ গঠন করে, তখন এই দুটি যোজ্যতা ইলেকট্রন সহজেই হারিয়ে যায়, যার ফলে একটি স্থিতিশীল $\text{Ca}^{2+}$ আয়নে পরিণত হয়, যা রাজস্থানের রক ফসফেট জমাতে পাওয়া ক্যালসিয়াম ফসফেট বা সামুদ্রিক প্রাণীর খোসায় থাকা ক্যালসিয়াম কার্বনেটের মতো সাধারণ যৌগগুলিতে দেখা যায়।