ক্যালসিয়াম (Ca) - রাসায়নিক বিক্রিয়া ও ধর্ম

রাসায়নিক ধর্মের সংক্ষিপ্ত বিবরণ

ক্যালসিয়াম (Ca), একটি ক্ষারীয় মৃত্তিকা ধাতু (গ্রুপ 2), একটি মাঝারি সক্রিয় মৌল। এর রাসায়নিক আচরণ মূলত এর দুটি যোজ্যতা ইলেকট্রন সহজেই ত্যাগ করে একটি স্থিতিশীল নিষ্ক্রিয় গ্যাসের ইলেকট্রন বিন্যাস অর্জনের প্রবণতা দ্বারা নির্ধারিত হয়।

সক্রিয়তা সিরিজে অবস্থান

ক্যালসিয়াম হাইড্রোজেন এবং লোহা বা জিঙ্কের মতো ধাতুগুলির চেয়ে বেশি সক্রিয়, তবে কিছু ক্ষেত্রে ক্ষার ধাতু (গ্রুপ 1) এবং ম্যাগনেসিয়ামের চেয়ে কম সক্রিয়। এটি অ্যাসিড এবং জল থেকে হাইড্রোজেনকে প্রতিস্থাপন করতে পারে।

তড়িৎঋণাত্মকতা

ক্যালসিয়ামের একটি কম তড়িৎঋণাত্মকতা মান রয়েছে (পলিং স্কেল: ~1.00), যা এর শক্তিশালী ধাতব বৈশিষ্ট্য এবং ধনাত্মক প্রকৃতির ইঙ্গিত দেয়। এই ধর্মটি আয়নিক যৌগ গঠনে সাহায্য করে যেখানে ক্যালসিয়াম একটি Ca²⁺ ক্যাটায়ন হিসাবে বিদ্যমান থাকে।

সাধারণ সক্রিয়তা

• ইলেকট্রন বিন্যাস: [Ar] 4s²
• সাধারণ জারণ অবস্থা: +2
• বিজারক দ্রব্য: এর কম আয়নীকরণ শক্তি এবং উচ্চ তড়িৎধনাত্মকতার কারণে, ক্যালসিয়াম একটি শক্তিশালী বিজারক দ্রব্য হিসাবে কাজ করে।
• বন্ধন: প্রধানত দুটি ইলেকট্রন দান করে আয়নিক যৌগ গঠন করে।

বায়ু এবং অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া

ক্যালসিয়াম বায়ুর উপাদানগুলির সাথে বিক্রিয়া করে তার অক্সাইড এবং নাইট্রাইড উভয়ই তৈরি করে। বিশুদ্ধ অক্সিজেনে দহন করা হলে, এটি প্রধানত অক্সাইড তৈরি করে।

অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া

অক্সিজেন বা বায়ুতে উত্তপ্ত করলে, ক্যালসিয়াম একটি বৈশিষ্ট্যপূর্ণ ইটের মতো লাল শিখায় জ্বলে কঠিন ক্যালসিয়াম অক্সাইড উৎপন্ন করে।

সমীকরণ:

2Ca(s) + O₂(g) → 2CaO(s)

নাইট্রোজেনের সাথে বিক্রিয়া (বায়ু থেকে)

উচ্চ তাপমাত্রায়, ক্যালসিয়াম বায়ুর একটি প্রধান উপাদান নাইট্রোজেনের সাথে বিক্রিয়া করে কঠিন ক্যালসিয়াম নাইট্রাইড তৈরি করে।

সমীকরণ:

3Ca(s) + N₂(g) → Ca₃N₂(s)

জল এবং বাষ্পের সাথে বিক্রিয়া

ক্যালসিয়াম জলের সাথে বিক্রিয়া করে, যদিও বিক্রিয়ার তীব্রতা ক্ষার ধাতুগুলির তুলনায় কম। উচ্চ তাপমাত্রায় সক্রিয়তা বৃদ্ধি পায়।

ঠান্ডা জলের সাথে বিক্রিয়া

ক্যালসিয়াম ঠান্ডা জলের সাথে অবিচলিতভাবে বিক্রিয়া করে ক্যালসিয়াম হাইড্রক্সাইড উৎপন্ন করে এবং হাইড্রোজেন গ্যাস নির্গত করে। গ্রুপ 1 ধাতুগুলির তুলনায় বিক্রিয়াটি কম তীব্র হয় কারণ সৃষ্ট স্বল্প দ্রবণীয় ক্যালসিয়াম হাইড্রক্সাইড ধাতুর পৃষ্ঠকে আংশিকভাবে আবৃত করে আরও দ্রুত বিক্রিয়াকে বাধা দেয়।

সমীকরণ:

Ca(s) + 2H₂O(l) → Ca(OH)₂(aq) + H₂(g)

বাষ্পের সাথে বিক্রিয়া

যখন তপ্ত ক্যালসিয়ামকে বাষ্পের সংস্পর্শে আনা হয়, তখন আরও তীব্র বিক্রিয়া ঘটে, ক্যালসিয়াম অক্সাইড এবং হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন হয়।

সমীকরণ:

Ca(s) + H₂O(g) → CaO(s) + H₂(g)

অ্যাসিড এবং ক্ষারের সাথে বিক্রিয়া

অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া

ক্যালসিয়াম সহজে লঘু অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে সংশ্লিষ্ট ক্যালসিয়াম লবণ এবং হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন করে।

লঘু হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া

সমীকরণ:

Ca(s) + 2HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂(g)

লঘু সালফিউরিক অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া

সমীকরণ:

Ca(s) + H₂SO₄(aq) → CaSO₄(s/aq) + H₂(g)

দ্রষ্টব্য: ক্যালসিয়াম সালফেট (CaSO₄) জলে স্বল্প দ্রবণীয়। এর গঠন ক্যালসিয়ামের পৃষ্ঠের প্যাসিভেশন ঘটাতে পারে, বিশেষ করে গাঢ় সালফিউরিক অ্যাসিডের ক্ষেত্রে, ফলে আরও বিক্রিয়া প্রতিরোধ করে।

লঘু নাইট্রিক অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া

সমীকরণ:

Ca(s) + 2HNO₃(aq) → Ca(NO₃)₂(aq) + H₂(g)

দ্রষ্টব্য: গাঢ় বা উষ্ণ নাইট্রিক অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়াটি আরও জটিল হতে পারে, নাইট্রিক অ্যাসিডের জারক ধর্মের কারণে হাইড্রোজেন গ্যাসের পরিবর্তে নাইট্রোজেনের অক্সাইড উৎপন্ন হতে পারে।

ক্ষারের সাথে বিক্রিয়া (ক্ষারীয় পদার্থ)

ক্যালসিয়াম, একটি তড়িৎধনাত্মক ধাতু হওয়ায়, শক্তিশালী ক্ষারগুলির (যেমন, NaOH, KOH) জলীয় দ্রবণের সাথে বিক্রিয়া করে না।

প্রধান পরীক্ষাগার পরীক্ষা/শনাক্তকরণ বিক্রিয়া

ক্যালসিয়াম আয়ন (Ca²⁺) গুণগত অজৈব বিশ্লেষণে বৈশিষ্ট্যপূর্ণ শিখা রঙ এবং নির্দিষ্ট অধঃক্ষেপণ বিক্রিয়াগুলির মাধ্যমে শনাক্ত করা হয়।

শিখা পরীক্ষা

যখন একটি প্লাটিনাম তারের মাধ্যমে অল্প পরিমাণ ক্যালসিয়াম লবণের দ্রবণ একটি অনুজ্জ্বল বুন্সেন শিখায় প্রবেশ করানো হয়, তখন এটি শিখায় একটি স্বতন্ত্র ইটের মতো লাল রঙ প্রদান করে। এই ঘটনাটি ক্যালসিয়ামের যোজ্যতা ইলেকট্রনগুলির উত্তেজনা এবং পরবর্তী ডি-উত্তেজনা থেকে ঘটে।

অ্যামোনিয়াম অক্সালেট দ্রবণের সাথে বিক্রিয়া

একটি নিরপেক্ষ বা ক্ষারীয় মাধ্যমে, ক্যালসিয়াম আয়নগুলি সাদা ক্যালসিয়াম অক্সালেট (CaC₂O₄) হিসাবে অধঃক্ষিপ্ত হয়। এই অধঃক্ষেপ অ্যাসিটিক অ্যাসিডে অদ্রবণীয় তবে লঘু খনিজ অ্যাসিডে (যেমন, HCl, HNO₃) সহজেই দ্রবীভূত হয়।

সমীকরণ:

Ca²⁺(aq) + (NH₄)₂C₂O₄(aq) → CaC₂O₄(s) + 2NH₄⁺(aq)

সাদা অধঃক্ষেপ হিসাবে দেখা যায়।

অ্যামোনিয়াম কার্বনেট দ্রবণের সাথে বিক্রিয়া

অ্যামোনিয়াম কার্বনেট দ্রবণ যোগ করলে ক্যালসিয়াম আয়নগুলি সাদা ক্যালসিয়াম কার্বনেট (CaCO₃) হিসাবে অধঃক্ষিপ্ত হয়। যদি ম্যাগনেসিয়াম আয়নও উপস্থিত থাকে, তবে ম্যাগনেসিয়াম কার্বনেটের অধঃক্ষেপ প্রতিরোধ করার জন্য সাধারণত অ্যামোনিয়াম ক্লোরাইড যোগ করা হয়। অধঃক্ষেপটি অ্যাসিডে দ্রবণীয়।

সমীকরণ:

Ca²⁺(aq) + (NH₄)₂CO₃(aq) → CaCO₃(s) + 2NH₄⁺(aq)

সাদা অধঃক্ষেপ হিসাবে দেখা যায়।

ডাইসোডিয়াম হাইড্রোজেন ফসফেট দ্রবণের সাথে বিক্রিয়া

একটি অ্যামোনিয়াকাল দ্রবণে, ক্যালসিয়াম আয়নগুলি সাদা ক্যালসিয়াম হাইড্রোজেন ফসফেট (CaHPO₄) হিসাবে অধঃক্ষিপ্ত হয়। যদি অতিরিক্ত অ্যামোনিয়া উপস্থিত থাকে, তবে ট্রাইক্যালসিয়াম ফসফেট (Ca₃(PO₄)₂) গঠিত হতে পারে।

সমীকরণ (সরলীকৃত):

Ca²⁺(aq) + HPO₄²⁻(aq) → CaHPO₄(s)

সাদা অধঃক্ষেপ হিসাবে দেখা যায়। দ্রষ্টব্য: এই পরীক্ষাটি সাধারণত অন্যান্য বাধাদানকারী ক্যাটায়নগুলিকে আলাদা করার পরে করা হয়।