ক্যাডমিয়াম (Cd) - পরীক্ষার জন্য একটি বিস্তারিত অধ্যয়নের নির্দেশিকা

ভূমিকা: ক্যাডমিয়াম কেন গুরুত্বপূর্ণ

ক্যাডমিয়াম (Cd) একটি তুলনামূলকভাবে বিরল, নরম, রূপালী-সাদা এবং নমনীয় ধাতু। এটি একটি d-ব্লক মৌল, যা প্রায়শই জিঙ্ক আকরিকগুলিতে পাওয়া যায়। এর তাৎপর্য এর অনন্য রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য থেকে উদ্ভূত হয়, যা বিভিন্ন শিল্পে এর প্রয়োগের দিকে পরিচালিত করে, তবে এর উচ্চ বিষাক্ততা থেকেও আসে, যা উল্লেখযোগ্য পরিবেশগত এবং স্বাস্থ্যগত উদ্বেগের সৃষ্টি করে। d-ব্লক রসায়ন এবং পরিবেশ বিজ্ঞানকে বোঝার জন্য ক্যাডমিয়াম সম্পর্কে জ্ঞান অপরিহার্য।

CBSE/JEE দ্রুত পুনর্বিবেচনার নোট

• প্রতীক: Cd
• পারমাণবিক সংখ্যা: 48
• পারমাণবিক ভর: 112.41 u
• শ্রেণী: 12 (IIB)
• পর্যায়: 5
• ব্লক: d-ব্লক
• যোজ্যতা/সাধারণ জারণ অবস্থা: +2
• প্রকৃতি: নরম, রূপালী-সাদা ধাতব মৌল
• ঘনত্ব: 8.65 g/cm³ (20 °C তাপমাত্রায়)
• গলনাঙ্ক: 321.07 °C
• স্ফুটনাঙ্ক: 767 °C
• প্রাপ্তিস্থান: প্রধানত স্ফেলরাইট (ZnS) এর মতো জিঙ্ক আকরিকের একটি ক্ষুদ্র উপাদান হিসাবে পাওয়া যায়।

ইলেকট্রন বিন্যাস এবং বন্ধন আচরণ

ক্যাডমিয়ামের ইলেকট্রন বিন্যাস এর রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে।

• ভূমি অবস্থার ইলেকট্রন বিন্যাস: [Kr] 4d¹⁰ 5s²
• বন্ধন আচরণ:
  • ক্যাডমিয়াম সাধারণত এর দুটি 5s ইলেকট্রন হারানোর কারণে একটি +2 জারণ অবস্থা প্রদর্শন করে। সম্পূর্ণরূপে পূর্ণ 4d¹⁰ উপস্তর একটি স্থিতিশীল বিন্যাস প্রদান করে, যা d-কক্ষপথ থেকে ইলেকট্রন অপসারণ কঠিন করে তোলে।
  • সাধারণ রূপান্তর ধাতুর বিপরীতে, ক্যাডমিয়ামের 4d¹⁰ বিন্যাস মানে এর যৌগগুলি সাধারণত ডায়াম্যাগনেটিক এবং বর্ণহীন (যদি না অ্যানায়ন রঙিন হয়)।
  • ক্যাডমিয়াম প্রধানত সমযোজী যৌগ গঠন করে, বিশেষ করে হ্যালাইড এবং চালকোজেনের সাথে, যদিও অত্যন্ত তড়িৎঋণাত্মক মৌলগুলির সাথে এর লবণগুলির উল্লেখযোগ্য আয়নিক চরিত্র থাকতে পারে।
  • এটি অ্যামোনিয়া ([Cd(NH₃)₄]²⁺) এবং সায়ানাইডের ([Cd(CN)₄]²⁻) মতো লিগ্যান্ডগুলির সাথে জটিল যৌগ গঠন করে, সমন্বয়ের জন্য এর খালি 5p কক্ষপথ ব্যবহার করে।

গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক বিক্রিয়া

ক্যাডমিয়াম একটি সক্রিয় ধাতুর বৈশিষ্ট্যপূর্ণ বিক্রিয়া প্রদর্শন করে।

1. বায়ু/অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া: বায়ুতে উত্তপ্ত করলে ক্যাডমিয়াম পুড়ে ক্যাডমিয়াম অক্সাইড তৈরি করে। 2Cd(s) + O₂(g) → 2CdO(s) (বাদামী কঠিন)

2. অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া:

   • অ-জারক অ্যাসিডের সাথে (যেমন, HCl, লঘু H₂SO₄): ক্যাডমিয়াম হাইড্রোজেন গ্যাস এবং ক্যাডমিয়াম লবণ তৈরি করতে বিক্রিয়া করে। Cd(s) + 2HCl(aq) → CdCl₂(aq) + H₂(g) Cd(s) + H₂SO₄(aq, dilute) → CdSO₄(aq) + H₂(g)
   • জারক অ্যাসিডের সাথে (যেমন, HNO₃): বিক্রিয়াটি আরও জোরালো হয়, নাইট্রোজেনের অক্সাইড তৈরি হয়। 3Cd(s) + 8HNO₃(aq, dilute) → 3Cd(NO₃)₂(aq) + 2NO(g) + 4H₂O(l) Cd(s) + 4HNO₃(aq, conc.) → Cd(NO₃)₂(aq) + 2NO₂(g) + 2H₂O(l)

3. হ্যালোজেনের সাথে বিক্রিয়া: ক্যাডমিয়াম সরাসরি হ্যালোজেনের সাথে বিক্রিয়া করে ক্যাডমিয়াম হ্যালাইড তৈরি করে। Cd(s) + Cl₂(g) → CdCl₂(s) (ক্যাডমিয়াম ক্লোরাইড) Cd(s) + Br₂(g) → CdBr₂(s) (ক্যাডমিয়াম ব্রোমাইড)

4. সালফারের সাথে বিক্রিয়া: সালফারের সাথে উত্তপ্ত করলে ক্যাডমিয়াম সালফাইড তৈরি হয়। Cd(s) + S(s) → CdS(s) (হলুদ কঠিন, রঞ্জক হিসাবে ব্যবহৃত)

5. হাইড্রক্সাইড গঠন: ক্যাডমিয়াম লবণগুলি শক্তিশালী ক্ষারের সাথে ক্যাডমিয়াম হাইড্রোক্সাইডের অধঃক্ষেপ তৈরি করে। Cd²⁺(aq) + 2OH⁻(aq) → Cd(OH)₂(s) (সাদা অধঃক্ষেপ, অতিরিক্ত ক্ষারে সামান্য দ্রবণীয়)

শিল্পগত এবং জৈবিক গুরুত্ব

শিল্পগত গুরুত্ব

1. ব্যাটারি: ক্যাডমিয়াম নিকেল-ক্যাডমিয়াম (Ni-Cd) রিচার্জেবল ব্যাটারির একটি মূল উপাদান। এই ব্যাটারিগুলি কম তাপমাত্রায় এবং উচ্চ ডিসচার্জ হারে ভালো কর্মক্ষমতা প্রদান করে।
2. রঞ্জক: ক্যাডমিয়াম যৌগ, বিশেষ করে ক্যাডমিয়াম সালফাইড (CdS) এবং ক্যাডমিয়াম সালফোসেলেনাইড (CdSSe), তাদের তাপীয় স্থায়িত্ব এবং উজ্জ্বল রঙের কারণে পেইন্ট, প্লাস্টিক এবং সিরামিকগুলিতে উজ্জ্বল হলুদ, কমলা এবং লাল রঞ্জক হিসাবে ব্যবহৃত হয়।
3. ক্ষয়-প্রতিরোধী আবরণ: ক্যাডমিয়াম প্লেটিং ইস্পাতকে চমৎকার ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদান করে, বিশেষ করে সামুদ্রিক পরিবেশে, একটি আত্মত্যাগমূলক আবরণ হিসাবে কাজ করে।
4. পারমাণবিক চুল্লিতে নিয়ন্ত্রণ দণ্ড: এর উচ্চ নিউট্রন শোষণ ক্রস-সেকশনের কারণে, ক্যাডমিয়াম পারমাণবিক ফিশন চুল্লিতে ফিশন হার নিয়ন্ত্রণ করতে নিয়ন্ত্রণ দণ্ডগুলিতে ব্যবহৃত হয়।
5. PVC এর জন্য স্থিতিশীলকারী: ক্যাডমিয়াম যৌগগুলি পলিভিনাইল ক্লোরাইড (PVC) প্লাস্টিকগুলিতে তাপ এবং আলো স্থিতিশীলকারী হিসাবে ব্যবহৃত হয়।

জৈবিক গুরুত্ব এবং বিষাক্ততা

1. আবশ্যকতা: ক্যাডমিয়ামের মানুষ বা অন্যান্য জীবের জন্য একটি অপরিহার্য উপাদান হিসাবে কোনো পরিচিত জৈবিক ভূমিকা নেই।
2. বিষাক্ততা: ক্যাডমিয়াম এবং এর যৌগগুলি অত্যন্ত বিষাক্ত।
   • সঞ্চয়: এটি শরীরে, প্রধানত কিডনি এবং লিভারে জমা হয়, যার একটি দীর্ঘ জৈবিক অর্ধ-জীবন রয়েছে।
   • স্বাস্থ্য প্রভাব: দীর্ঘস্থায়ী এক্সপোজার কিডনির ক্ষতি, হাড়ের খনিজ হ্রাস (অস্টিওম্যালাসিয়া, অস্টিওপোরোসিস, “ইটাই-ইটাই রোগ”), ফুসফুসের ক্ষতি ঘটাতে পারে এবং এটি একটি মানব কার্সিনোজেন (ফুসফুস, প্রোস্টেট এবং কিডনি ক্যান্সার) হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ।
   • পরিবেশ দূষণকারী: ক্যাডমিয়াম একটি উল্লেখযোগ্য পরিবেশ দূষণকারী, যা প্রায়শই খনন, গলন এবং উৎপাদন প্রক্রিয়া থেকে নির্গত হয় এবং দূষিত মাটি ও জলের মাধ্যমে খাদ্য শৃঙ্খলে প্রবেশ করে।