তামার পরিচিতি
তামা (Cu) একটি লালচে-বাদামী ধাতব মৌল যা তার উচ্চ বৈদ্যুতিক ও তাপ পরিবাহিতা, নমনীয়তা এবং প্রসার্যতার জন্য পরিচিত। এটি সহস্রাব্দ ধরে মানবজাতি দ্বারা ব্যবহৃত হয়ে আসছে, প্রাচীন সরঞ্জাম এবং ভাস্কর্য থেকে শুরু করে আধুনিক বৈদ্যুতিক তার এবং প্লাম্বিং পর্যন্ত। ভারতে, ঐতিহ্যগতভাবে তামা্র পাত্র রান্না এবং জল সংরক্ষণের জন্য ব্যবহৃত হয় এবং এর ব্যবহার বাড়িঘর ও শিল্প জুড়ে বৈদ্যুতিক প্রয়োগে ব্যাপক।
পারমাণবিক সংখ্যা এবং ভর সংখ্যা
একটি মৌলের পারমাণবিক সংখ্যা, যা ‘Z’ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, একটি পরমাণুর নিউক্লিয়াসে প্রোটনের সংখ্যা নির্দেশ করে। তামার জন্য, পারমাণবিক সংখ্যা হল ২৯। এটি তামা্কে একটি অনন্য মৌল হিসেবে সংজ্ঞায়িত করে।
ভর সংখ্যা, যা ‘A’ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, নিউক্লিয়াসে মোট প্রোটন এবং নিউট্রনের সংখ্যা। তামা প্রাকৃতিকভাবে দুটি স্থিতিশীল আইসোটোপ হিসেবে পাওয়া যায়:
- কপার-৬৩ (Copper-63): এই আইসোটোপের ভর সংখ্যা ৬৩।
- কপার-৬৫ (Copper-65): এই আইসোটোপের ভর সংখ্যা ৬৫। এই আইসোটোপগুলির ভারিত গড় তামার পারমাণবিক ভর গঠনে অবদান রাখে, যা প্রায় ৬৩.৫৫ পারমাণবিক ভর একক (amu)।
তামার উপপারমাণবিক কণা
প্রোটন
একটি নিরপেক্ষ তামার পরমাণুতে প্রোটনের সংখ্যা তার পারমাণবিক সংখ্যার সমান। অতএব, একটি তামার পরমাণুতে ২৯টি প্রোটন থাকে। এই ধনাত্মক আধানযুক্ত কণাগুলি নিউক্লিয়াসে অবস্থিত।
ইলেকট্রন
একটি নিরপেক্ষ পরমাণুতে, ইলেকট্রনের সংখ্যা প্রোটনের সংখ্যার সমান। সুতরাং, একটি নিরপেক্ষ তামার পরমাণুতে ২৯টি ইলেকট্রন থাকে। এই ঋণাত্মক আধানযুক্ত কণাগুলি নির্দিষ্ট শক্তি স্তর বা কক্ষপথে নিউক্লিয়াসকে প্রদক্ষিণ করে।
নিউট্রন
নিউট্রনের সংখ্যা ভর সংখ্যা থেকে পারমাণবিক সংখ্যা (প্রোটনের সংখ্যা) বিয়োগ করে নির্ধারণ করা যায়।
- কপার-৬৩ (Copper-63) এর জন্য: নিউট্রনের সংখ্যা = ভর সংখ্যা - পারমাণবিক সংখ্যা = ৬৩ - ২৯ = ৩৪টি নিউট্রন।
- কপার-৬৫ (Copper-65) এর জন্য: নিউট্রনের সংখ্যা = ভর সংখ্যা - পারমাণবিক সংখ্যা = ৬৫ - ২৯ = ৩৬টি নিউট্রন। সবচেয়ে বেশি পরিমাণে প্রাপ্ত আইসোটোপ, কপার-৬৩, সাধারণত নিউট্রনের সাধারণ সংখ্যা আলোচনার সময় বিবেচনা করা হয়।
তামার ইলেকট্রন বিন্যাস
ইলেকট্রন বিন্যাস একটি পরমাণুর পারমাণবিক কক্ষপথে ইলেকট্রনের বিতরণকে বর্ণনা করে। তামা (Z=২৯) এর জন্য, ইলেকট্রন পূরণের ক্ষেত্রে আউফবাউ নীতি, হুন্ডের সূত্র এবং পাউলির বর্জন নীতি অনুসরণ করা হয়, তবে একটি গুরুত্বপূর্ণ ব্যতিক্রম রয়েছে।
অরবিটাল নোটেশন
তামার ভূমি অবস্থার ইলেকট্রন বিন্যাস হল: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s¹
সংক্ষিপ্ত নোটেশনে, তামার পূর্ববর্তী নিষ্ক্রিয় গ্যাস (আর্গন, [Ar]) ব্যবহার করে: [Ar] 3d¹⁰ 4s¹
এই বিন্যাসটি সাধারণ পূরণের নিয়মের একটি ব্যতিক্রম যেখানে [Ar] 3d⁹ 4s² প্রত্যাশিত হতে পারে। এই ব্যতিক্রমের কারণ হল সম্পূর্ণরূপে পূর্ণ (3d¹⁰) ইলেকট্রন সাবশেলের সাথে যুক্ত উন্নত স্থিতিশীলতা। একটি সম্পূর্ণরূপে পূর্ণ সাবশেল আংশিকভাবে পূর্ণ সাবশেলের চেয়ে বেশি স্থিতিশীল। অতএব, 4s অরবিটাল থেকে একটি ইলেকট্রন 3d অরবিটালে স্থানান্তরিত হয় স্থিতিশীল 3d¹⁰ বিন্যাস অর্জনের জন্য।
যোজ্যতা ইলেকট্রন
যোজ্যতা ইলেকট্রন হল পরমাণুর বাইরেরতম কক্ষপথের ইলেকট্রন, যা মূলত রাসায়নিক বন্ধনে জড়িত থাকে। তামার জন্য, যোজ্যতা ইলেকট্রনগুলি সর্বোচ্চ প্রধান শক্তি স্তরে অবস্থিত, যা চতুর্থ কক্ষপথ।
[Ar] 3d¹⁰ 4s¹ বিন্যাস থেকে, বাইরেরতম কক্ষপথ হল 4s কক্ষপথ।
সুতরাং, তামার সাধারণত 4s অরবিটালে ১টি যোজ্যতা ইলেকট্রন থাকে।
তবে, তামা্র মতো অবস্থান্তর ধাতুগুলিতে 3d এবং 4s অরবিটালের শক্তি স্তর খুব কাছাকাছি থাকার কারণে, 3d সাবশেলের ইলেকট্রনগুলিও বন্ধনে অংশগ্রহণ করতে পারে। এটি ব্যাখ্যা করে যে কেন তামা সাধারণত +1 (4s ইলেকট্রন হারানোর ফলে) এবং +2 (4s ইলেকট্রন এবং একটি 3d ইলেকট্রন হারানোর ফলে) জারণ অবস্থা প্রদর্শন করে।
প্রয়োগ এবং প্রাসঙ্গিকতা
তামার ইলেকট্রনিক গঠন, বিশেষ করে 4s অরবিটালে তার একক যোজ্যতা ইলেকট্রন এবং সম্পূর্ণরূপে পূর্ণ 3d সাবশেল, এর বৈশিষ্ট্যগত ধর্মগুলিতে উল্লেখযোগ্যভাবে অবদান রাখে। এর চমৎকার বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা, যা ভারতীয় বাড়িঘর এবং শিল্পে বৈদ্যুতিক তারের জন্য অপরিহার্য, এই শিথিলভাবে ধারণ করা বাইরের ইলেকট্রনগুলির প্রত্যক্ষ ফল। বিভিন্ন জারণ অবস্থা গঠনের ক্ষমতা এটিকে বিভিন্ন প্রয়োগ সহ সংকর ধাতু এবং যৌগগুলিতে ব্যবহার করা সম্ভব করে তোলে।