আর্সেনিক (As): ধর্মাবলী, বিক্রিয়া এবং গুরুত্ব

ভূমিকা: আর্সেনিকের প্রাসঙ্গিকতা

আর্সেনিক (As) একটি রাসায়নিক মৌল যা ধাতুকল্প (metalloid) হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ। এর অনন্য ধর্মাবলী সেমিকন্ডাক্টর প্রযুক্তি, সংকর ধাতু এবং ঐতিহাসিকভাবে কীটনাশকে এর প্রয়োগের কারণে এর গুরুত্ব সৃষ্টি করেছে। সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ হলো, এর তীব্র বিষাক্ততা এবং কার্সিনোজেনিক প্রকৃতি এটিকে একটি উল্লেখযোগ্য পরিবেশগত এবং স্বাস্থ্যগত উদ্বেগের কারণ করে তোলে। আর্সেনিকের রসায়ন বোঝা এর উপকারী প্রযুক্তিগত ভূমিকা এবং ক্ষতিকারক পরিবেশগত প্রেক্ষাপট উভয়ই অনুধাবন করার জন্য অপরিহার্য।

CBSE/JEE কুইক রিভিশন নোটস

• প্রতীক: As
• পারমাণবিক সংখ্যা: 33
• পারমাণবিক ভর: 74.92 g/mol
• শ্রেণী: 15 (নিকটোজেন)
• পর্যায়: 4
• ব্লক: p-ব্লক
• প্রকৃতি: ধাতুকল্প
• সাধারণ জারণ অবস্থা: -3, +3, +5
• যোজ্যতা: 3, 5
• তড়িৎ ঋণাত্মকতা (পাউলিং): 2.18
• বহুরূপতা: ধূসর (ধাতব), হলুদ (আণবিক As₄), কালো (অনির্দিষ্টাকার)
• ঘনত্ব (ধূসর As): 5.72 g/cm³
• গলনাঙ্ক (ধূসর As): 817 °C (28 atm চাপে)
• ঊর্ধ্বপাতন বিন্দু: 615 °C (1 atm চাপে)

ইলেকট্রন বিন্যাস ও বন্ধন আচরণ

ইলেকট্রন বিন্যাস

আর্সেনিকের ভূমি দশার ইলেকট্রন বিন্যাস হলো: [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p³

বন্ধন বৈশিষ্ট্য

• যোজ্যতা কক্ষের বিন্যাস: 4s² 4p³
• জারণ অবস্থা:
  • +3 জারণ অবস্থা: তিনটি 4p ইলেকট্রন ব্যবহার করে এই অবস্থা অর্জিত হয়। “নিষ্ক্রিয় যুগল প্রভাব” (inert pair effect) এর কারণে এই অবস্থাটি সাধারণ এবং স্থিতিশীল, যেখানে 4s ইলেকট্রনগুলি বন্ধনের জন্য কম উপলব্ধ। AsCl₃ এবং As₂O₃ এর মতো যৌগগুলিতে এই অবস্থা দেখা যায়। As-এর উপর একটি নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন যুগল থাকার কারণে জ্যামিতি সাধারণত ত্রিভুজাকার পিরামিডীয় (trigonal pyramidal) হয়।
  • +5 জারণ অবস্থা: পাঁচটি যোজ্যতা ইলেকট্রন (4s² 4p³) ব্যবহার করে এই অবস্থা অর্জিত হয়। এর জন্য একটি 4s ইলেকট্রনকে একটি খালি 4d অরবিটালে উন্নীত করা বা বন্ধনে পাঁচটি যোজ্যতা ইলেকট্রনেরই অংশগ্রহণ প্রয়োজন। AsF₅ এবং As₂O₅ এর মতো যৌগগুলিতে এই অবস্থা দেখা যায়। জ্যামিতি প্রায়শই ত্রিভুজাকার দ্বিপিরামিডীয় (trigonal bipyramidal) হয়।
  • -3 জারণ অবস্থা: অত্যন্ত তড়িৎধনাত্মক ধাতুগুলির সাথে গঠিত আর্সেনাইডগুলিতে (যেমন, Na₃As) দেখা যায়, যেখানে আর্সেনিক একটি স্থিতিশীল অষ্টক পূরণের জন্য তিনটি ইলেকট্রন গ্রহণ করে।
• সমযোজী বন্ধন: আর্সেনিক মূলত সমযোজী যৌগ গঠন করে। এটি কম তড়িৎ ঋণাত্মক মৌলগুলির সাথে শক্তিশালী সমযোজী বন্ধন তৈরি করে।
• সন্নিবেশ সংখ্যা: পরিবর্তনশীল হতে পারে, সাধারণত 3 বা 5 হয়।

গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক বিক্রিয়া

1. অক্সিজেন (বায়ু) এর সাথে বিক্রিয়া

উত্তপ্ত করলে আর্সেনিক সহজেই অক্সিজেনের সাথে যুক্ত হয়।

• আর্সেনিক(III) অক্সাইড (আর্সেনিক ট্রাইঅক্সাইড) গঠন: 4As (s) + 3O₂ (g) → 2As₂O₃ (s)
• উচ্চ তাপমাত্রা/অক্সিজেন চাপে আর্সেনিক(V) অক্সাইড (আর্সেনিক পেন্টাক্সাইড) গঠন: 4As (s) + 5O₂ (g) → 2As₂O₅ (s)

2. হ্যালোজেনগুলির সাথে বিক্রিয়া

আর্সেনিক হ্যালোজেনগুলির সাথে তীব্রভাবে বিক্রিয়া করে, সাধারণত ট্রাইহ্যালাইড এবং পেন্টাহ্যালাইড গঠন করে।

• ক্লোরিনের সাথে (ট্রাইহ্যালাইড): 2As (s) + 3Cl₂ (g) → 2AsCl₃ (l)
• ফ্লোরিনের সাথে (পেন্টাহ্যালাইড, F এর উচ্চ তড়িৎ ঋণাত্মকতার কারণে): 2As (s) + 5F₂ (g) → 2AsF₅ (g)

3. ধাতুগুলির সাথে বিক্রিয়া

আর্সেনিক তড়িৎধনাত্মক ধাতুগুলির সাথে আর্সেনাইড গঠন করে।

• সোডিয়ামের সাথে: 2As (s) + 6Na (s) → 2Na₃As (s)

4. অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া

আর্সেনিক সাধারণত অন-জারক অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে না। এটি জারক অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে।

• গাঢ় নাইট্রিক অ্যাসিডের সাথে: 2As (s) + 6HNO₃ (conc) → 2H₃AsO₃ (aq) + 6NO₂ (g) + 2H₂O (l) (আর্সেনিক(III) অ্যাসিড গঠন করে, তারপর ধীরে ধীরে আর্সেনিক(V) অ্যাসিডে জারিত হয়)
• লঘু নাইট্রিক অ্যাসিডের সাথে: 2As (s) + 10HNO₃ (dil) → 2H₃AsO₄ (aq) + 10NO (g) + 4H₂O (l) (আর্সেনিক(V) অ্যাসিড গঠন করে)

5. মার্শ পরীক্ষা (আর্সেনিক শনাক্তকরণ)

এটি আর্সেনিক শনাক্তকরণের একটি অত্যন্ত সংবেদনশীল পদ্ধতি।

• আর্সেনিক যৌগগুলি নবজাতক হাইড্রোজেন (Zn + HCl দ্বারা উৎপন্ন) দ্বারা বিজারিত হয়ে আর্সিন গ্যাস (AsH₃) উৎপন্ন করে। As₂O₃ (s) + 6Zn (s) + 12HCl (aq) → 2AsH₃ (g) + 6ZnCl₂ (aq) + 3H₂O (l)
• আর্সিন গ্যাসকে একটি উত্তপ্ত টিউবের মধ্য দিয়ে চালিত করা হয়, যেখানে এটি বিয়োজিত হয়ে মৌলিক আর্সেনিক তৈরি করে, যা একটি বৈশিষ্ট্যপূর্ণ চকচকে কালো আয়নার মতো দেখায়। 2AsH₃ (g) --(heat)--> 2As (s, mirror) + 3H₂ (g)

শিল্প ও জৈব গুরুত্ব

শিল্পে গুরুত্ব

• সেমিকন্ডাক্টর শিল্প: গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (GaAs) একটি গুরুত্বপূর্ণ সেমিকন্ডাক্টর উপাদান যা সিলিকনের তুলনায় উন্নত ইলেকট্রন সচলতার কারণে উচ্চ-গতির ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট, LED, লেজার ডায়োড এবং ফটোভোলটাইক ডিভাইসে ব্যবহৃত হয়।
• সংকর ধাতু: আর্সেনিক সীসার সংকর ধাতুগুলিকে শক্ত করতে ব্যবহৃত হয়, যেমন সীসার বুলেট, ব্যাটারির গ্রিড এবং তারের আবরণীর জন্য।
• কাঠ সংরক্ষণকারী (ঐতিহাসিক/সীমাবদ্ধ): ক্রোমিয়ামযুক্ত কপার আর্সেনেট (CCA) পচন এবং পোকামাকড়ের বিরুদ্ধে কাঠকে রক্ষা করতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হত। পরিবেশগত এবং স্বাস্থ্যগত উদ্বেগের কারণে অনেক অঞ্চলে এর ব্যবহার এখন অত্যন্ত সীমাবদ্ধ বা নিষিদ্ধ।
• কীটনাশক ও আগাছানাশক (ঐতিহাসিক/সীমাবদ্ধ): আর্সেনিকের যৌগগুলি (যেমন, লেড আর্সেনেট, সোডিয়াম আর্সেনাইট) ঐতিহাসিকভাবে কীটনাশক এবং আগাছানাশক হিসাবে ব্যবহৃত হত। বিষাক্ততার কারণে বেশিরভাগ কৃষি ব্যবহার পর্যায়ক্রমে বন্ধ করা হয়েছে।
• কাচ উৎপাদন: কাচ উৎপাদনে আর্সেনিক যৌগগুলি একটি শোধনকারী এবং বর্ণ দূরকারী এজেন্ট হিসাবে কাজ করে, যা বুদবুদ অপসারণ করে এবং অবাঞ্ছিত আভা প্রশমিত করে।

জৈব গুরুত্ব

• বিষাক্ততা: আর্সেনিকের যৌগগুলি বেশিরভাগ জীবের জন্য কুখ্যাতভাবে বিষাক্ত।
  • কার্যপ্রণালী: অজৈব আর্সেনিক কোষীয় শ্বসন, এনজাইমের কার্যকলাপ (বিশেষ করে সালফাইড্রিল গ্রুপ ধারণকারী এনজাইম), এবং অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশনে বাধা দেয়, যার ফলে একাধিক অঙ্গের ক্ষতি হয়।
  • কার্সিনোজেনিক প্রকৃতি: ইন্টারন্যাশনাল এজেন্সি ফর রিসার্চ অন ক্যান্সার (IARC) দ্বারা আর্সেনিককে গ্রুপ 1 মানব কার্সিনোজেন হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়েছে, যা বিভিন্ন ক্যান্সারের (ত্বক, ফুসফুস, মূত্রাশয়, যকৃত, কিডনি) সাথে সম্পর্কিত।
• ঔষধীয় ব্যবহার: এর বিষাক্ততা সত্ত্বেও, আর্সেনিক ট্রাইঅক্সাইড (As₂O₃) চিকিৎসাবিদ্যায় একটি নির্দিষ্ট স্থান করে নিয়েছে। এটি এক ধরণের রক্ত ​​ক্যান্সার, অ্যাকিউট প্রোমাইলসাইটিক লিউকেমিয়া (APL) এর চিকিৎসার জন্য অনুমোদিত, যা একটি লক্ষ্যযুক্ত থেরাপিউটিক এজেন্ট হিসাবে এর সম্ভাবনা প্রমাণ করে।
• পরিবেশ দূষণ: প্রাকৃতিক ভূতাত্ত্বিক উৎস থেকে ভূগর্ভস্থ জলে উচ্চ মাত্রার আর্সেনিক দেখা দিতে পারে, যা বিশ্বের অনেক অংশে, বিশেষ করে দক্ষিণ ও দক্ষিণ-পূর্ব এশিয়ায় (যেমন, বাংলাদেশ, ভারতের পশ্চিমবঙ্গ) একটি গুরুতর জনস্বাস্থ্য সংকট সৃষ্টি করে। দূষিত পানীয় জলের মাধ্যমে দীর্ঘস্থায়ী এক্সপোজার আর্সেনিকোসিস সৃষ্টি করে, যা ত্বকের ক্ষত, স্নায়বিক প্রভাব এবং ক্যান্সারের ঝুঁকি বৃদ্ধির দ্বারা চিহ্নিত।