Terbium (Tb) - পারমাণবিক গঠন

টারবিয়ামের পরিচিতি

টারবিয়াম (Tb) হলো ৬৫ পারমাণবিক সংখ্যা বিশিষ্ট একটি রাসায়নিক মৌল এবং এটি ল্যান্থানাইড সিরিজের অন্তর্ভুক্ত, যা বিরল মৃত্তিকা মৌল (rare earth elements) নামে পরিচিত। তাদের নাম সত্ত্বেও, বিরল মৃত্তিকা মৌলগুলি পৃথিবীর ভূত্বকে খুব বিরল নয়; তবে, এগুলি প্রায়শই ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকে এবং নিষ্কাশন করা কঠিন। টারবিয়াম একটি নরম, রূপালী-সাদা ধাতু যা নমনীয় এবং প্রসারণশীল।

প্রাপ্তিস্থান ও ব্যবহার

টারবিয়াম প্রকৃতিতে মুক্ত মৌল হিসাবে পাওয়া যায় না তবে এটি বিভিন্ন খনিজে, প্রায়শই অন্যান্য বিরল মৃত্তিকা মৌলগুলির সাথে থাকে। গুরুত্বপূর্ণ উৎসগুলির মধ্যে রয়েছে মোনাজাইট, যা ভারতের কেরালা এবং ওড়িশার মতো অঞ্চলের সমুদ্র সৈকতের বালিতে পাওয়া যায় এবং বাস্টন্যাসাইট।

এর অনন্য অপটিক্যাল এবং চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্যের কারণে, টারবিয়াম বেশ কয়েকটি প্রযুক্তিগত ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়। এটি নিম্নলিখিতগুলিতে ব্যবহৃত হয়:

• ফ্লুরোসেন্ট ল্যাম্প এবং টেলিভিশন স্ক্রিনে সবুজ ফসফর হিসাবে, যা উজ্জ্বল সবুজ রঙে অবদান রাখে।
• ম্যাগনেটোস্ট্রিকটিভ সংকর ধাতুগুলিতে (যে উপাদানগুলি চৌম্বক ক্ষেত্রে আকৃতি পরিবর্তন করে), যেমন টারফেনল-ডি (Terfenol-D), যার সেন্সর এবং অ্যাকচুয়েটরে প্রয়োগ রয়েছে।
• ফুয়েল সেলগুলিতে স্ফটিক স্টেবিলাইজার হিসাবে।
• অপটিক্যাল ফাইবার এবং উপাদানগুলিতে।

টারবিয়ামের পারমাণবিক গঠন

পারমাণবিক গঠন একটি মৌলের মৌলিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে সংজ্ঞায়িত করে। টারবিয়ামের ক্ষেত্রে, এর উপাদান কণা এবং ইলেকট্রন বিন্যাস বোঝা এর রাসায়নিক আচরণ সম্পর্কে অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে।

প্রোটন, নিউট্রন এবং ইলেকট্রন

টারবিয়ামের পারমাণবিক সংখ্যা (Z) হলো ৬৫। এটি সরাসরি প্রতিটি টারবিয়াম পরমাণুর নিউক্লিয়াসে প্রোটনের সংখ্যা নির্দেশ করে।

• প্রোটনের সংখ্যা: ৬৫
• ইলেক্ট্রনের সংখ্যা: একটি নিরপেক্ষ টারবিয়াম পরমাণুতে, ইলেক্ট্রনের সংখ্যা প্রোটনের সংখ্যার সমান। অতএব, একটি নিরপেক্ষ টারবিয়াম পরমাণুতে ৬৫টি ইলেক্ট্রন থাকে।
• নিউট্রনের সংখ্যা: টারবিয়ামের সবচেয়ে সাধারণ এবং স্থিতিশীল আইসোটোপ (টারবিয়াম-১৫৯) এর ভর সংখ্যা (A) হলো ১৫৯। নিউট্রনের সংখ্যা ভর সংখ্যা থেকে পারমাণবিক সংখ্যা বিয়োগ করে গণনা করা হয়: নিউট্রনের সংখ্যা = ভর সংখ্যা (A) - পারমাণবিক সংখ্যা (Z) = ১৫৯ - ৬৫ = ৯৪। সুতরাং, একটি সাধারণ টারবিয়াম-১৫৯ পরমাণুতে ৯৪টি নিউট্রন থাকে।

ইলেকট্রন বিন্যাস

ইলেকট্রন বিন্যাস নিউক্লিয়াসের চারপাশে পারমাণবিক অরবিটালে ইলেকট্রনের বিন্যাস বর্ণনা করে। টারবিয়ামের (Z=65) জন্য, ইলেকট্রন বিন্যাস আউফবাউ নীতি (Aufbau principle) এবং হুন্ডের সূত্র (Hund’s rule) অনুসরণ করে। একটি ল্যান্থানাইড হিসাবে, এর 4f সাবশেল পূর্ণ হচ্ছে।

টারবিয়ামের জন্য নোবেল গ্যাস কোর হলো জেনন (Xe), যার ৫৪টি ইলেক্ট্রন রয়েছে। জেননের বিন্যাস হলো $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^2 4p^6 4d^{10} 5s^2 5p^6$।

জেনন কোরের পরে, অবশিষ্ট ১১টি ইলেক্ট্রন (৬৫ - ৫৪ = ১১) পরবর্তী অরবিটালগুলি পূরণ করে। প্রথমে 6s অরবিটাল পূর্ণ হয়, তারপরে 4f অরবিটাল।

• 6s অরবিটালে ২টি ইলেক্ট্রন থাকতে পারে: $6s^2$।
• অবশিষ্ট ৯টি ইলেক্ট্রন (১১ - ২ = ৯) 4f অরবিটালে প্রবেশ করে: $4f^9$।

সুতরাং, একটি নিরপেক্ষ টারবিয়াম পরমাণুর সম্পূর্ণ ইলেকট্রন বিন্যাস হলো: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^2 4p^6 4d^{10} 5s^2 5p^6 4f^9 6s^2$

সংক্ষিপ্ত বা নোবেল গ্যাস বিন্যাস হলো: $[Xe] 4f^9 6s^2$

যোজ্যতা ইলেক্ট্রন

যোজ্যতা ইলেক্ট্রন হলো পরমাণুর বাইরের কক্ষপথের ইলেক্ট্রন যা রাসায়নিক বন্ধনে জড়িত। ট্রানজিশন ধাতু এবং ল্যান্থানাইডগুলির জন্য, d এবং f অরবিটালের জড়িত থাকার কারণে মূল-গ্রুপের মৌলগুলির চেয়ে যোজ্যতা ইলেক্ট্রন শনাক্ত করা কিছুটা বেশি জটিল হতে পারে।

টারবিয়ামের ক্ষেত্রে, বাইরের 6s অরবিটালের ইলেক্ট্রনগুলি ($6s^2$) রাসায়নিক বিক্রিয়ার জন্য সহজেই উপলব্ধ। এই দুটি ইলেক্ট্রন যোজ্যতা ইলেক্ট্রন হিসাবে বিবেচিত হয়।

ল্যান্থানাইডগুলি সাধারণত +3 এর একটি সাধারণ জারণ অবস্থা (oxidation state) প্রদর্শন করে। এতে দুটি 6s ইলেক্ট্রন এবং ভেতরের 4f সাবশেল থেকে একটি ইলেক্ট্রন হারানো জড়িত। অতএব, যদিও 6s² ইলেক্ট্রনগুলি সবচেয়ে সহজলভ্য, টারবিয়ামের রাসায়নিক সক্রিয়তা এবং সাধারণ যোজ্যতা তিনটি ইলেক্ট্রনকে জড়িত করে।