ক্যালসিয়াম (Ca) অধ্যয়ন নির্দেশিকা: ধর্মাবলী, বিক্রিয়া ও গুরুত্ব

পরিচিতি: বাস্তব জীবনের গুরুত্ব

ক্যালসিয়াম (Ca) ভূত্বকের ভর অনুসারে পঞ্চম সর্বাধিক প্রচুর মৌল। এর যৌগগুলি বিভিন্ন জৈবিক প্রক্রিয়া এবং শিল্প প্রক্রিয়ার জন্য মৌলিক। জীববিজ্ঞানে, ক্যালসিয়াম আয়ন হাড় ও দাঁতের গঠন ও রক্ষণাবেক্ষণ, পেশী সংকোচন, স্নায়ু উদ্দীপনা সংক্রমণ এবং রক্ত জমাট বাঁধার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। শিল্পক্ষেত্রে, ক্যালসিয়াম যৌগ নির্মাণ (সিমেন্ট, প্লাস্টার), ধাতুবিদ্যা এবং কৃষিক্ষেত্রে অপরিহার্য।

CBSE/JEE দ্রুত পুনর্বিবেচনার নোট

প্রতীক: Ca
পারমাণবিক সংখ্যা (Z): 20
পারমাণবিক ভর: 40.08 u (প্রায়)
শ্রেণী: 2 (ক্ষারীয় মৃত্তিকা ধাতু)
পর্যায়: 4
ব্লক: s-ব্লক
যোজ্যতা: 2
সাধারণ জারণ অবস্থা: +2
প্রকৃতি: নরম, রূপালী-সাদা, সক্রিয় ধাতু।
ঘনত্ব: 1.55 g/cm³
গলনাঙ্ক: 842 °C
স্ফুটনাঙ্ক: 1484 °C

ইলেকট্রন বিন্যাস ও বন্ধন আচরণ

ক্যালসিয়ামের ইলেকট্রন বিন্যাস এর রাসায়নিক সক্রিয়তা নির্ধারণ করে।

ভূমি অবস্থা ইলেকট্রন বিন্যাস (পূর্ণ): 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²
ভূমি অবস্থা ইলেকট্রন বিন্যাস (সংক্ষিপ্ত): [Ar] 4s² একটি শ্রেণী 2 মৌল হিসাবে, ক্যালসিয়ামের সর্ববহিঃস্থ কক্ষে দুটি যোজ্যতা ইলেকট্রন (4s²) থাকে। এটি সহজেই এই দুটি ইলেকট্রন ত্যাগ করে একটি স্থিতিশীল নিষ্ক্রিয় গ্যাসের বিন্যাস (আর্গনের) অর্জন করে, একটি দ্বিপজিটিভ কেশন, Ca²⁺ গঠন করে। এই প্রবণতা ক্যালসিয়ামকে একটি শক্তিশালী বিজারক পদার্থে পরিণত করে এবং প্রাথমিকভাবে আয়নিক যৌগ গঠনে পরিচালিত করে।

গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক বিক্রিয়া

1. বায়ু/অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া (জারণ)

ক্যালসিয়াম বায়ুতে মরিচা ধরে, অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া করে ক্যালসিয়াম অক্সাইড তৈরি করে। উত্তপ্ত করলে এটি বায়ুতে প্রবলভাবে জ্বলে ওঠে, ক্যালসিয়াম অক্সাইড (প্রধানত) এবং কিছু ক্যালসিয়াম নাইট্রাইড উৎপন্ন করে।

অক্সিজেনের সাথে: 2Ca(s) + O₂(g) → 2CaO(s)
নাইট্রোজেনের সাথে (উচ্চ তাপমাত্রায়): 3Ca(s) + N₂(g) → Ca₃N₂(s)

2. জলের সাথে বিক্রিয়া

ক্যালসিয়াম ঠান্ডা জলের সাথে পরিমিতভাবে বিক্রিয়া করে, হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন করে এবং ক্যালসিয়াম হাইড্রক্সাইড তৈরি করে। এটি জলে ডুবে যায়।

Ca(s) + 2H₂O(l) → Ca(OH)₂(aq) + H₂(g)

3. অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া

ক্যালসিয়াম লঘু অ্যাসিড যেমন HCl এবং H₂SO₄ এর সাথে প্রবলভাবে বিক্রিয়া করে, হাইড্রোজেন গ্যাস এবং সংশ্লিষ্ট ক্যালসিয়াম লবণ উৎপন্ন করে।

হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিডের সাথে: Ca(s) + 2HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂(g)
সালফিউরিক অ্যাসিডের সাথে: Ca(s) + H₂SO₄(aq) → CaSO₄(s) + H₂(g) (দ্রষ্টব্য: CaSO₄ স্বল্প দ্রবণীয়, যা একটি প্রতিরক্ষামূলক স্তর তৈরি করে যা ঘনীভূত H₂SO₄ ব্যবহার করা হলে পরবর্তী বিক্রিয়াকে বাধা দিতে পারে।)

4. হ্যালোজেনের সাথে বিক্রিয়া

ক্যালসিয়াম সরাসরি হ্যালোজেনের সাথে বিক্রিয়া করে ক্যালসিয়াম হ্যালাইড তৈরি করে।

ক্লোরিনের সাথে: Ca(s) + Cl₂(g) → CaCl₂(s)

5. ক্যালসিয়াম কার্বনেটের বিয়োজন (চুনাপাথর)

ক্যালসিয়াম কার্বনেট (চুনাপাথর) উত্তপ্ত করা একটি মূল শিল্প প্রক্রিয়া, যা ক্যালসিয়াম অক্সাইড (কুইকলাইম) এবং কার্বন ডাই অক্সাইড উৎপন্ন করে।

CaCO₃(s) \xrightarrow\{\Delta\} CaO(s) + CO₂(g)

6. ক্যালসিয়াম হাইড্রক্সাইড গঠন (চুনের স্লেকিং)

ক্যালসিয়াম অক্সাইড (কুইকলাইম) জলের সাথে তাপোৎপাদী বিক্রিয়া করে ক্যালসিয়াম হাইড্রক্সাইড (কলিচুন) তৈরি করে।

CaO(s) + H₂O(l) → Ca(OH)₂(s)

শিল্প ও জৈবিক গুরুত্ব

শিল্প গুরুত্ব

সিমেন্ট ও কংক্রিট: ক্যালসিয়াম কার্বনেট সিমেন্ট উৎপাদনের একটি প্রাথমিক কাঁচামাল। ক্যালসিয়াম অক্সাইড এবং ক্যালসিয়াম হাইড্রক্সাইড কংক্রিট এবং মর্টারে অপরিহার্য উপাদান।
ইস্পাত উৎপাদন: ইস্পাত তৈরির সময় সিলিকা এবং ফসফরাসের মতো অপদ্রব্য অপসারণের জন্য ক্যালসিয়াম যৌগ ফ্লাক্সিং এজেন্ট হিসাবে ব্যবহৃত হয়।
কৃষি: ক্যালসিয়াম হাইড্রক্সাইড (কলিচুন) অম্লীয় মাটি নিরপেক্ষ করতে ব্যবহৃত হয়। ক্যালসিয়ামযুক্ত সার মাটির ক্যালসিয়াম পূরণ করে।
কাঁচ ও সিরামিক: বিভিন্ন ধরণের কাঁচ এবং সিরামিক পণ্য তৈরিতে ক্যালসিয়াম যৌগ ব্যবহৃত হয়।
প্লাস্টার অফ প্যারিস: ক্যালসিয়াম সালফেট হেমিহাইড্রেট (CaSO₄·½H₂O), জিপসাম (CaSO₄·2H₂O) থেকে প্রাপ্ত, ঢালাই, ভাস্কর্য এবং নির্মাণে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

জৈবিক গুরুত্ব

হাড় ও দাঁত: ক্যালসিয়াম ফসফেট (হাইড্রক্সিঅ্যাপাটাইট) হাড় ও দাঁতের প্রাথমিক খনিজ উপাদান, যা কাঠামোগত দৃঢ়তা ও শক্তি প্রদান করে।
পেশী সংকোচন: ক্যালসিয়াম আয়ন (Ca²⁺) নিয়ন্ত্রক প্রোটিনের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে পেশী সংকোচন শুরু করে।
স্নায়ু উদ্দীপনা সংক্রমণ: স্নায়ু প্রান্তে Ca²⁺ এর আগমন নিউরোট্রান্সমিটার মুক্তির জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, যা স্নায়ু উদ্দীপনা সংক্রমণকে সহজ করে।
রক্ত জমাট বাঁধা: রক্ত জমাট বাঁধার জটিল প্রক্রিয়ায় জড়িত বেশ কয়েকটি এনজাইমের জন্য ক্যালসিয়াম আয়ন অপরিহার্য সহ-উপাদান।
এনজাইম সহ-উপাদান: অনেক এনজাইমের কার্যকলাপ এবং সঠিক কার্যকারিতার জন্য Ca²⁺ প্রয়োজন।