হিলিয়াম এবং এর রাসায়নিক বিক্রিয়াশীলতার পরিচিতি
হিলিয়াম (He), যার পারমাণবিক সংখ্যা 2, দৃশ্যমান মহাবিশ্বের দ্বিতীয় হালকা এবং দ্বিতীয় সর্বাধিক প্রাচুর্যপূর্ণ মৌল। এটি পর্যায় সারণীর 18 নম্বর গ্রুপের সদস্য, যা নিষ্ক্রিয় গ্যাস নামে পরিচিত। এই মৌলগুলি তাদের চরম রাসায়নিক নিষ্ক্রিয়তার জন্য পরিচিত।
ইলেকট্রন বিন্যাস এবং স্থিতিশীলতা
হিলিয়ামের পারমাণবিক কাঠামোতে দুটি প্রোটন, সাধারণত দুটি নিউট্রন এবং দুটি ইলেকট্রন থাকে। এর ইলেকট্রন বিন্যাস হলো 1s²। এর অর্থ হলো এর সবচেয়ে বাইরের এবং একমাত্র ইলেকট্রন শেল (K শেল) সম্পূর্ণরূপে পূর্ণ। অষ্টক সূত্র (বা প্রথম শেলের জন্য ডুপ্লেট সূত্র) অনুসারে, পরমাণুগুলি একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাসের মতো স্থিতিশীল ইলেকট্রন বিন্যাস অর্জন করতে চায়। যেহেতু হিলিয়ামের ইতিমধ্যেই একটি পূর্ণ যোজ্যতা শেল সহ এই স্থিতিশীল বিন্যাস রয়েছে, তাই এটি অন্যান্য পরমাণুর সাথে ইলেকট্রন গ্রহণ, ত্যাগ বা ভাগ করার খুব কম প্রবণতা দেখায়। এই সহজাত স্থিতিশীলতাই এর কম রাসায়নিক বিক্রিয়াশীলতার প্রধান কারণ।
গ্রুপ 18 এর মৌলসমূহ
গ্রুপ 18 এর সমস্ত মৌল (হিলিয়াম, নিয়ন, আর্গন, ক্রিপ্টন, জেনন, রেডন) উচ্চ আয়নাইজেশন শক্তি এবং খুব কম ইলেকট্রন আসক্তি প্রদর্শন করে, যা রাসায়নিক বন্ধনে অংশ নিতে তাদের অনীহা আরও নির্দেশ করে। এদের মধ্যে, হিলিয়াম তার ছোট আকার এবং এর নিউক্লিয়াস দ্বারা দুটি ইলেকট্রনকে দৃঢ়ভাবে ধরে রাখার কারণে সবচেয়ে কম বিক্রিয়াশীল।
জল এবং বায়ুর সাথে মিথস্ক্রিয়া
এর চরম রাসায়নিক নিষ্ক্রিয়তার কারণে, হিলিয়াম স্বাভাবিক অবস্থায় জল বা বায়ুর কোনো উপাদানের (যেমন অক্সিজেন, নাইট্রোজেন, বা কার্বন ডাই অক্সাইড) সাথে বিক্রিয়া করে না। এটি কার্যত জলে অদ্রবণীয় এবং তরলের সংস্পর্শে এলে গ্যাস হিসাবেই থাকে। বায়ুমণ্ডলে নিঃসৃত হলে, হিলিয়াম কেবল ছড়িয়ে পড়ে এবং এর কম ঘনত্বের কারণে অবশেষে মহাকাশে চলে যায়।
নিরাপত্তা প্রোফাইল: বিষাক্ততা, তেজস্ক্রিয়তা এবং দাহ্যতা
হিলিয়ামের রাসায়নিক ও ভৌত বৈশিষ্ট্যের ক্ষেত্রে একটি অত্যন্ত নিরাপদ প্রোফাইল রয়েছে, যা এটিকে বিভিন্ন প্রয়োগের জন্য মূল্যবান করে তোলে, যার মধ্যে বায়ুমণ্ডলীয় গবেষণার জন্য ভারত আবহাওয়া বিভাগ দ্বারা ব্যবহৃত আবহাওয়া বেলুন স্ফীত করাও অন্তর্ভুক্ত।
বিষাক্ততা
হিলিয়াম একটি অ-বিষাক্ত, নিষ্ক্রিয় গ্যাস। এটি জৈবিক টিস্যু বা তরলগুলির সাথে বিক্রিয়া করে না এবং শরীর দ্বারা বিপাকিত হয় না। হিলিয়ামের সাথে সম্পর্কিত প্রাথমিক বিপদ, বিশেষ করে আবদ্ধ স্থানগুলিতে, শ্বাসরোধের ঝুঁকি। এটি রাসায়নিক বিষক্রিয়ার কারণে ঘটে না, বরং হিলিয়াম বাতাসে অক্সিজেনকে স্থানচ্যুত করে, যার ফলে শ্বাসপ্রশ্বাসের জন্য অক্সিজেনের অভাব হয়।
তেজস্ক্রিয়তা
প্রাকৃতিকভাবে প্রাপ্ত হিলিয়াম তেজস্ক্রিয় নয়। সবচেয়ে সাধারণ আইসোটোপ, হিলিয়াম-4 ($^4$He), এবং বিরল হিলিয়াম-3 ($^3$He) উভয়ই স্থিতিশীল আইসোটোপ। হিলিয়াম প্রায়শই তেজস্ক্রিয় ক্ষয়ের একটি উৎপাদিত উপাদান (আলফা কণা হল হিলিয়ামের নিউক্লিয়াস), কিন্তু মৌলিক হিলিয়াম নিজে তেজস্ক্রিয় নয়।
দাহ্যতা
হিলিয়াম একটি অদাহ্য গ্যাস। এটি জ্বলে না এবং দহনকে সমর্থন করে না। এই বৈশিষ্ট্যটি ডিরিজিবল এবং পার্টি বেলুন পূরণের মতো প্রয়োগগুলিতে এর ব্যবহারের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, যেখানে হাইড্রোজেনের (পূর্বে বেলুনের জন্য ব্যবহৃত) দাহ্য প্রকৃতি উল্লেখযোগ্য নিরাপত্তা ঝুঁকি তৈরি করেছিল।
হিলিয়ামের রাসায়নিক বিক্রিয়া
চরম নিষ্ক্রিয়তা
হিলিয়ামের সম্পূর্ণ ইলেকট্রন শেল এবং শক্তিশালী নিউক্লীয় আকর্ষণের কারণে, এটিকে রাসায়নিক বন্ধন তৈরি করানো অত্যন্ত কঠিন। স্বাভাবিক পরীক্ষাগার পরিস্থিতিতে, হিলিয়াম কোনো স্থিতিশীল রাসায়নিক যৌগ তৈরি করে না। এটি এটিকে মৌলগুলির মধ্যে অনন্য করে তোলে।
হিলিয়াম হাইড্রাইড আয়ন (HeH$^+$)
এর চরম নিষ্ক্রিয়তা সত্ত্বেও, অত্যন্ত বিশেষায়িত এবং চরম পরিস্থিতিতে, হিলিয়াম জড়িত ক্ষণস্থায়ী রাসায়নিক প্রজাতি পর্যবেক্ষণ করা হয়েছে। এর একটি উদাহরণ হলো হিলিয়াম হাইড্রাইড আয়ন (HeH$^+$)। এই ক্যাটায়নটি তখন গঠিত হয় যখন একটি হিলিয়াম পরমাণু একটি প্রোটনের (H$^+$) সাথে উচ্চ শক্তির পরিস্থিতিতে বিক্রিয়া করে, যেমন গ্যাস ডিসচার্জ টিউবে বা আন্তঃনাক্ষত্রিক মাধ্যমে পাওয়া যায়। বিক্রিয়াটিকে এভাবে উপস্থাপন করা যেতে পারে:
He + H$^+$ → HeH$^+$
HeH$^+$ কে সরলতম হেটেরোনিউক্লিয়ার অণু হিসাবে বিবেচনা করা হয় এবং এটি প্রথম 1925 সালে পরীক্ষাগারে পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল। এটি অত্যন্ত অস্থির এবং বিক্রিয়াশীল, সহজে বিয়োজিত হয়। যদিও এটি দৈনন্দিন রসায়ন বা সাধারণ পরীক্ষাগার পরিবেশে সম্মুখীন হওয়া কোনো সাধারণ রাসায়নিক বিক্রিয়া নয়, এর অস্তিত্ব প্রমাণ করে যে এমনকি হিলিয়ামকেও অস্বাভাবিক পরিস্থিতিতে রাসায়নিক মিথস্ক্রিয়ায় বাধ্য করা যেতে পারে। এটি লক্ষণীয় যে এটি একটি আয়ন, কোনো নিরপেক্ষ স্থিতিশীল যৌগ নয়, এবং এর গঠন একটি সাধারণ, সহজে পুনরুৎপাদনযোগ্য রাসায়নিক পরিবর্তনের অর্থে “বিখ্যাত রাসায়নিক বিক্রিয়া” নয়।