ম্যাঙ্গানিজ পরিচিতি
ম্যাঙ্গানিজ (Mn) হলো একটি রূপালী-ধূসর ধাতব মৌল যা পর্যায় সারণীর ৭ নং গ্রুপ, ৪ নং পর্যায়-এ পাওয়া যায়। এটি প্রকৃতিতে মুক্ত অবস্থায় পাওয়া যায় না, বরং বিভিন্ন খনিজে পাওয়া যায়। একটি অবস্থান্তর ধাতু হিসেবে, ম্যাঙ্গানিজ জৈব পদ্ধতি এবং শিল্প অ্যাপ্লিকেশন উভয় ক্ষেত্রেই গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। ভারতের ম্যাঙ্গানিজ আকরিকের উল্লেখযোগ্য মজুদ রয়েছে, যেখানে ওড়িশা, মধ্যপ্রদেশ এবং মহারাষ্ট্রের মতো রাজ্যগুলিতে প্রধান খনিগুলি বিশ্বব্যাপী উৎপাদনে যথেষ্ট অবদান রাখে, মূলত ইস্পাত তৈরির জন্য।
ম্যাঙ্গানিজের মৌলিক পারমাণবিক কণা
ম্যাঙ্গানিজের পারমাণবিক গঠন এর পারমাণবিক সংখ্যা এবং ভর সংখ্যা দ্বারা সংজ্ঞায়িত হয়। সবচেয়ে প্রচলিত আইসোটোপ, ম্যাঙ্গানিজ-৫৫ ($^{55}$Mn) এর জন্য, এই মানগুলি এর উপ-পারমাণবিক কণার সংখ্যা নির্ধারণ করে।
প্রোটন
ম্যাঙ্গানিজের পারমাণবিক সংখ্যা (Z) ২৫। এই মানটি সরাসরি প্রতিটি ম্যাঙ্গানিজ পরমাণুর নিউক্লিয়াসে উপস্থিত প্রোটন সংখ্যা নির্দেশ করে। অতএব, প্রতিটি ম্যাঙ্গানিজ পরমাণুতে ২৫টি প্রোটন থাকে। প্রোটন সংখ্যা মৌলের পরিচয় নির্ধারণ করে।
ইলেকট্রন
একটি নিরপেক্ষ পরমাণুতে, ইলেকট্রন সংখ্যা প্রোটন সংখ্যার সমান হয়। যেহেতু একটি নিরপেক্ষ ম্যাঙ্গানিজ পরমাণুতে ২৫টি প্রোটন আছে, তাই এটিতে নিউক্লিয়াসের চারপাশে পরিভ্রমণকারী ২৫টি ইলেকট্রনও থাকে। এই ইলেকট্রনগুলি নিউক্লিয়াসের চারপাশে নির্দিষ্ট শক্তি স্তর বা কক্ষপথে অবস্থান করে।
নিউট্রন
ম্যাঙ্গানিজের সবচেয়ে প্রচলিত আইসোটোপের ভর সংখ্যা (A) হল ৫৫। ভর সংখ্যা নিউক্লিয়াসে প্রোটন এবং নিউট্রনের মোট সংখ্যাকে বোঝায়। নিউট্রন সংখ্যা নির্ণয় করতে, পারমাণবিক সংখ্যা (প্রোটন সংখ্যা) ভর সংখ্যা থেকে বিয়োগ করা হয়:
নিউট্রন সংখ্যা = ভর সংখ্যা - পারমাণবিক সংখ্যা নিউট্রন সংখ্যা = ৫৫ - ২৫ = ৩০
সুতরাং, একটি সাধারণ ম্যাঙ্গানিজ-৫৫ পরমাণুতে ৩০টি নিউট্রন থাকে।
ম্যাঙ্গানিজের ইলেকট্রন বিন্যাস
ইলেকট্রন বিন্যাস নিউক্লিয়াসের চারপাশে পারমাণবিক অরবিটালে ইলেকট্রনের বিন্যাস বর্ণনা করে। আউফবাউ নীতি, হুন্ডের নিয়ম এবং পাউলির বর্জন নীতি অনুসরণ করে, ম্যাঙ্গানিজের (২৫টি ইলেকট্রন সহ) ইলেকট্রন বিন্যাস হল:
$1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^5$
এই বিন্যাস নির্দেশ করে:
- 1s সাবশেলে 2টি ইলেকট্রন
- 2s সাবশেলে 2টি ইলেকট্রন
- 2p সাবশেলে 6টি ইলেকট্রন
- 3s সাবশেলে 2টি ইলেকট্রন
- 3p সাবশেলে 6টি ইলেকট্রন
- 4s সাবশেলে 2টি ইলেকট্রন
- 3d সাবশেলে 5টি ইলেকট্রন
পূর্ববর্তী নিষ্ক্রিয় গ্যাস আর্গন ([Ar]) ব্যবহার করে একটি সংক্ষিপ্ত রূপও ব্যবহার করা যেতে পারে:
$[Ar] 4s^2 3d^5$
এই সংক্ষিপ্ত রূপটি মূল ইলেকট্রন ($1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$) কে আর্গনের বিন্যাস হিসাবে উপস্থাপন করে, যা বাইরের ইলেকট্রনগুলির বিন্যাসকে সরল করে।
ম্যাঙ্গানিজের যোজ্যতা ইলেকট্রন
যোজ্যতা ইলেকট্রন হলো পরমাণুর সবচেয়ে বাইরের কক্ষপথে অবস্থিত ইলেকট্রন এবং এগুলি মূলত রাসায়নিক বন্ধনে জড়িত থাকে। ম্যাঙ্গানিজের মতো অবস্থান্তর ধাতুগুলির ক্ষেত্রে, যোজ্যতা ইলেকট্রনগুলিতে সাধারণত সবচেয়ে বাইরের ‘s’ সাবশেলের ইলেকট্রন এবং উপান্ত কক্ষপথের আংশিকভাবে পূর্ণ ‘d’ সাবশেলের ইলেকট্রন অন্তর্ভুক্ত থাকে।
ম্যাঙ্গানিজের ক্ষেত্রে ($[Ar] 4s^2 3d^5$), সবচেয়ে বাইরের কক্ষপথ হল ৪র্থ কক্ষপথ, যেখানে $4s$ সাবশেলে ২ টি ইলেকট্রন থাকে। উপরন্তু, $3d$ সাবশেল, যদিও তৃতীয় কক্ষপথের অন্তর্গত, সম্পূর্ণরূপে পূর্ণ নয় এবং এর ইলেকট্রনগুলি $4s$ ইলেকট্রনের শক্তির কাছাকাছি থাকে, যা সক্রিয়ভাবে রাসায়নিক বিক্রিয়ায় অংশ নেয়।
অতএব, ম্যাঙ্গানিজের মোট ৭টি যোজ্যতা ইলেকট্রন রয়েছে ($4s$ থেকে ২ টি এবং $3d$ থেকে ৫ টি)। এই উচ্চ সংখ্যক যোজ্যতা ইলেকট্রন ম্যাঙ্গানিজের +২ থেকে +৭ পর্যন্ত একাধিক জারণ অবস্থা প্রদর্শনের ক্ষমতাতে অবদান রাখে। উদাহরণস্বরূপ, ভারতে তৈরি সাধারণ ড্রাই সেল ব্যাটারিতে, ম্যাঙ্গানিজ ডাই অক্সাইড (MnO$_2$) একটি ডিপোলারাইজার হিসাবে কাজ করে, যেখানে ম্যাঙ্গানিজ একটি +৪ জারণ অবস্থা প্রদর্শন করে। আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ যৌগ, পটাশিয়াম পারম্যাঙ্গানেট (KMnO$_4$), যা ভারতীয় পরিবারগুলিতে অ্যান্টিসেপটিক এবং জীবাণুনাশক হিসাবে এবং জল বিশুদ্ধকরণে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, ম্যাঙ্গানিজকে এর +৭ জারণ অবস্থায় দেখায়।