অ্যালুমিনিয়ামের (Al) রাসায়নিক ধর্মাবলী এবং বিক্রিয়া

রাসায়নিক ধর্মাবলীর সংক্ষিপ্ত বিবরণ

অ্যালুমিনিয়াম (Al) একটি রূপালী-সাদা, হালকা ওজনের ধাতু যা গ্রুপ 13 এর অন্তর্ভুক্ত। এর রাসায়নিক ধর্মাবলী মূলত এর সক্রিয়তা সিরিজে অবস্থান এবং এর উভধর্মী প্রকৃতি দ্বারা প্রভাবিত হয়।

সক্রিয়তা সিরিজে অবস্থান

• অ্যালুমিনিয়াম একটি সক্রিয় ধাতু, সক্রিয়তা সিরিজে হাইড্রোজেনের উপরে অবস্থিত।
• এর উচ্চ সক্রিয়তা প্রায়শই এর পৃষ্ঠে একটি অত্যন্ত স্থিতিশীল, শক্ত এবং অভেদ্য প্রতিরক্ষামূলক অক্সাইড স্তর গঠনের কারণে আড়াল হয়ে যায়।

তড়িৎঋণাত্মকতা

• অ্যালুমিনিয়ামের আপেক্ষিকভাবে কম তড়িৎঋণাত্মকতা রয়েছে (পাউলিং স্কেল: ~1.61), যা এর ধাতব চরিত্র এবং ইলেক্ট্রন হারিয়ে Al³⁺ আয়ন গঠনের প্রবণতা নির্দেশ করে।

সাধারণ সক্রিয়তা

• অত্যন্ত সক্রিয়, কিন্তু একটি অক্সাইড স্তর দ্বারা নিষ্ক্রিয় করা হয়।
• উভধর্মী: তীব্র অ্যাসিড এবং তীব্র ক্ষার উভয়টির সাথে বিক্রিয়া করে।
• একটি শক্তিশালী বিজারক পদার্থ, বিশেষ করে যখন সূক্ষ্মভাবে বিভক্ত অবস্থায় বা উচ্চ তাপমাত্রায় থাকে।

বায়ু এবং অক্সিজেনের ক্রিয়া

অ্যালুমিনিয়াম বায়ু এবং অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া করে অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড (Al₂O₃) তৈরি করে।

শুষ্ক বায়ুর সাথে বিক্রিয়া

• কক্ষ তাপমাত্রায়, অ্যালুমিনিয়ামের পৃষ্ঠে অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইডের (Al₂O₃) একটি পাতলা, নিশ্ছিদ্র এবং অত্যন্ত প্রতিরক্ষামূলক স্তর গঠিত হয়। এই স্তরটি আরও জারণ প্রতিরোধ করে, অ্যালুমিনিয়ামকে ক্ষয়রোধী করে তোলে।

আর্দ্র বায়ুর সাথে বিক্রিয়া

• শুষ্ক বায়ুর মতো, একটি আর্দ্র অক্সাইড স্তর গঠিত হয়, যা ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদান করে।

বিশুদ্ধ অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া

• সূক্ষ্মভাবে বিভক্ত অ্যালুমিনিয়াম বা উচ্চ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত (প্রজ্বলিত) অ্যালুমিনিয়াম বিশুদ্ধ অক্সিজেনে তীব্রভাবে জ্বলে।

সুষম রাসায়নিক সমীকরণ:

$$ 4\text{Al(s)} + 3\text{O}_2\text{(g)} \xrightarrow{\text{Heat}} 2\text{Al}_2\text{O}_3\text{(s)} $$

জল এবং বাষ্পের ক্রিয়া

জলের সাথে অ্যালুমিনিয়ামের বিক্রিয়াও এর প্রতিরক্ষামূলক অক্সাইড স্তর দ্বারা প্রভাবিত হয়।

ঠান্ডা জলের সাথে বিক্রিয়া

• প্যাসিভ অক্সাইড স্তরের কারণে কক্ষ তাপমাত্রায় ঠান্ডা জলের সাথে কোনো বিক্রিয়া ঘটে না।

ফুটন্ত জলের সাথে বিক্রিয়া

• ফুটন্ত জলের সাথে খুব ধীর বিক্রিয়া ঘটতে পারে, যা একটি আর্দ্র অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড তৈরি করে। প্রতিরক্ষামূলক স্তরের কারণে এই বিক্রিয়া সাধারণত তাৎপর্যপূর্ণ নয়।

বাষ্পের সাথে বিক্রিয়া

• যখন প্রতিরক্ষামূলক অক্সাইড স্তর সরানো হয় (যেমন, পারদের সাথে অ্যামালগামেশন দ্বারা), অথবা যখন সূক্ষ্মভাবে বিভক্ত অ্যালুমিনিয়ামকে বাষ্পে রক্তিম তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করা হয়, তখন এটি অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড এবং হাইড্রোজেন গ্যাস তৈরি করতে বিক্রিয়া করে।

সুষম রাসায়নিক সমীকরণ:

$$ 2\text{Al(s)} + 3\text{H}_2\text{O(g)} \xrightarrow{\text{Red Heat}} \text{Al}_2\text{O}_3\text{(s)} + 3\text{H}_2\text{(g)} $$

অ্যাসিড এবং ক্ষারের ক্রিয়া

অ্যালুমিনিয়াম উভধর্মী আচরণ প্রদর্শন করে, অ্যাসিড এবং তীব্র ক্ষার উভয়ের সাথেই বিক্রিয়া করে।

অ্যাসিডের ক্রিয়া

1. লঘু অন-অক্সিডাইজিং অ্যাসিড (যেমন, HCl, H₂SO₄)

• অ্যালুমিনিয়াম দ্রুত লঘু অন-অক্সিডাইজিং অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে (যদি এর অক্সাইড স্তর সরানো বা ক্ষতিগ্রস্ত হয়) হাইড্রোজেন গ্যাস মুক্ত করে।

সুষম রাসায়নিক সমীকরণ:

• লঘু হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিডের সাথে:

  $$ 2\text{Al(s)} + 6\text{HCl(aq)} \rightarrow 2\text{AlCl}_3\text{(aq)} + 3\text{H}_2\text{(g)} $$
  

• লঘু সালফিউরিক অ্যাসিডের সাথে:

  $$ 2\text{Al(s)} + 3\text{H}_2\text{SO}_4\text{(aq)} \rightarrow \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3\text{(aq)} + 3\text{H}_2\text{(g)} $$
  

2. গাঢ় নাইট্রিক অ্যাসিড (HNO₃)

• গাঢ় নাইট্রিক অ্যাসিড অ্যালুমিনিয়ামকে একটি খুব শক্তিশালী, সুসংহত এবং অভেদ্য অক্সাইড স্তর গঠনের মাধ্যমে নিষ্ক্রিয় করে তোলে। এই স্তরটি ধাতুকে আরও আক্রমণ থেকে রক্ষা করে।

3. গাঢ় সালফিউরিক অ্যাসিড (H₂SO₄)

• উত্তপ্ত করলে, অ্যালুমিনিয়াম গাঢ় সালফিউরিক অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে, যা একটি জারক পদার্থ হিসাবে কাজ করে, সালফার ডাই অক্সাইড গ্যাস উৎপন্ন করে।

সুষম রাসায়নিক সমীকরণ:

$$ 2\text{Al(s)} + 6\text{H}_2\text{SO}_4\text{(conc)} \xrightarrow{\text{Heat}} \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3\text{(aq)} + 3\text{SO}_2\text{(g)} + 6\text{H}_2\text{O(l)} $$

ক্ষারের (Alkalis) ক্রিয়া

• অ্যালুমিনিয়াম তার উভধর্মী প্রকৃতির কারণে তীব্র জলীয় ক্ষার (যেমন, NaOH, KOH) এর সাথে বিক্রিয়া করে, দ্রবণীয় অ্যালুমিনেট (যেমন, সোডিয়াম টেট্রাহাইড্রক্সোঅ্যালুমিনেট(III)) গঠন করে এবং হাইড্রোজেন গ্যাস মুক্ত করে।

সুষম রাসায়নিক সমীকরণ:

$$ 2\text{Al(s)} + 2\text{NaOH(aq)} + 6\text{H}_2\text{O(l)} \rightarrow 2\text{Na}[\text{Al(OH)}_4]\text{(aq)} + 3\text{H}_2\text{(g)} $$

বিকল্পভাবে, একটি সরলীকৃত উপস্থাপনা (সোডিয়াম মেটা-অ্যালুমিনেট) কখনও কখনও ব্যবহৃত হয়:

$$ 2\text{Al(s)} + 2\text{NaOH(aq)} + 2\text{H}_2\text{O(l)} \rightarrow 2\text{NaAlO}_2\text{(aq)} + 3\text{H}_2\text{(g)} $$

Al³⁺ আয়নের জন্য প্রধান পরীক্ষাগার পরীক্ষা / শনাক্তকরণ বিক্রিয়া

অ্যালুমিনিয়াম আয়ন (Al³⁺) সাধারণত গুণগত বিশ্লেষণে শনাক্ত করা হয়।

1. অ্যামোনিয়াম হাইড্রোক্সাইডের (NH₄OH) ক্রিয়া

• যখন Al³⁺ আয়ন ধারণকারী দ্রবণে অ্যামোনিয়াম হাইড্রোক্সাইড যোগ করা হয়, তখন অ্যালুমিনিয়াম হাইড্রোক্সাইডের, Al(OH)₃, একটি সাদা জিলাটিনাস অধঃক্ষেপ তৈরি হয়। এই অধঃক্ষেপ অতিরিক্ত অ্যামোনিয়াম হাইড্রোক্সাইডে অদ্রবণীয়।

সুষম রাসায়নিক সমীকরণ:

$$ \text{Al}^{3+}\text{(aq)} + 3\text{NH}_4\text{OH(aq)} \rightarrow \text{Al(OH)}_3\text{(s)}\downarrow + 3\text{NH}_4^{+}\text{(aq)} $$

2. সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইডের (NaOH) ক্রিয়া

• যখন Al³⁺ আয়ন ধারণকারী দ্রবণে ফোঁটা ফোঁটা করে সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড যোগ করা হয়, তখন প্রথমে অ্যালুমিনিয়াম হাইড্রোক্সাইডের, Al(OH)₃, একটি সাদা জিলাটিনাস অধঃক্ষেপ তৈরি হয়।
• অতিরিক্ত সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড যোগ করলে, অধঃক্ষেপটি দ্রবীভূত হয়ে দ্রবণীয় সোডিয়াম টেট্রাহাইড্রক্সোঅ্যালুমিনেট(III) এর একটি স্বচ্ছ দ্রবণ তৈরি করে, যা অ্যালুমিনিয়ামের উভধর্মী প্রকৃতি প্রমাণ করে।

সুষম রাসায়নিক সমীকরণ:

• প্রাথমিক অধঃক্ষেপণ:

  $$ \text{Al}^{3+}\text{(aq)} + 3\text{NaOH(aq)} \rightarrow \text{Al(OH)}_3\text{(s)}\downarrow + 3\text{Na}^{+}\text{(aq)} $$
  

• অতিরিক্ত NaOH এ দ্রবণ:

  $$ \text{Al(OH)}_3\text{(s)} + \text{NaOH(aq)} \rightarrow \text{Na}[\text{Al(OH)}_4]\text{(aq)} $$
  

3. লেক পরীক্ষা (লিটমাস বা কঙ্গো রেড সহ)

• এই পরীক্ষাটি Al(OH)₃ এর অধঃক্ষেপের পরে করা হয়। অ্যালুমিনিয়াম হাইড্রোক্সাইডের নির্দিষ্ট জৈব রঞ্জক পদার্থ শোষণ করার ধর্ম রয়েছে।
• যদি Al(OH)₃ এর সাদা জিলাটিনাস অধঃক্ষেপে নীল লিটমাস দ্রবণ যোগ করা হয় এবং তারপর মিশ্রণটিকে আলতোভাবে উত্তপ্ত করা হয়, তবে Al(OH)₃ নীল রঞ্জক শোষণ করে একটি নীল “লেক” (একটি ভাসমান নীল অধঃক্ষেপ) তৈরি করে।
• একইভাবে, কঙ্গো রেড দ্রবণের সাথে একটি লাল লেক গঠিত হয়।