ক্লোরিন (Cl) - পারমাণবিক গঠন এবং রাসায়নিক বন্ধন

পারমাণবিক পরামিতিগুলির পরিচিতি

ক্লোরিন (Cl) একটি p-ব্লক মৌল এবং গ্রুপ 17, অর্থাৎ হ্যালোজেনগুলির সদস্য। এর পারমাণবিক গঠন এর রাসায়নিক ধর্ম নির্ধারণ করে।

• পারমাণবিক সংখ্যা (Z): 17
  • এর অর্থ হল একটি নিরপেক্ষ ক্লোরিন পরমাণুর নিউক্লিয়াসে 17টি প্রোটন এবং নিউক্লিয়াসের চারপাশে 17টি ইলেকট্রন প্রদক্ষিণ করে।
• ভর সংখ্যা (A):
  • ক্লোরিন প্রধানত দুটি স্থিতিশীল আইসোটোপ হিসাবে বিদ্যমান: ক্লোরিন-35 ($^\{35\}$Cl) এবং ক্লোরিন-37 ($^\{37\}$Cl)।
  • $^\{35\}$Cl প্রায় 75.77% গঠিত এবং এতে 18টি নিউট্রন আছে (35 - 17 = 18)।
  • $^\{37\}$Cl প্রায় 24.23% গঠিত এবং এতে 20টি নিউট্রন আছে (37 - 17 = 20)।
  • গড় পারমাণবিক ভর 35.453 amu, যা এই আইসোটোপগুলির ওজনযুক্ত গড়কে প্রতিফলিত করে। সাধারণ উদ্দেশ্যে, যদি নির্দিষ্ট না থাকে, তবে এটি গড়কে বোঝায়। নিউট্রনের সংখ্যার জন্য, সর্বাধিক প্রাচুর্যপূর্ণ আইসোটোপ ($^\{35\}$Cl) সাধারণত প্রতিনিধি হিসাবে বিবেচিত হয়।
  • নিউট্রন (in $^\{35\}$Cl): 18

উপস্তর ইলেকট্রন বিন্যাস

একটি নিরপেক্ষ ক্লোরিন পরমাণুর (17 ইলেকট্রন) বিভিন্ন শক্তি স্তর এবং উপস্তরে ইলেকট্রন বিতরণ এর বিক্রিয়াশীলতা বোঝার জন্য মৌলিক।

• পূর্ণ ইলেকট্রন বিন্যাস: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5$
• নিষ্ক্রিয় গ্যাস বিন্যাস: $[Ne] 3s^2 3p^5$
• কক্ষপথ চিত্র (যোজ্যতা কক্ষ): যোজ্যতা কক্ষ হল 3য় প্রধান শক্তি স্তর।

  3s:  ↑↓
  3p:  ↑↓  ↑↓  ↑
  3d:  _   _   _   _   _  (Empty, but available for octet expansion)
  

  এই বিন্যাসটি 3p উপস্তরে একটি অযুগ্ম ইলেকট্রন দেখায়, যা ক্লোরিনকে অত্যন্ত বিক্রিয়াশীল করে তোলে।

যোজ্যতা ইলেকট্রন এবং যোজ্যতা

• যোজ্যতা ইলেকট্রন: ক্লোরিনের 7টি যোজ্যতা ইলেকট্রন আছে (3s উপস্তরে 2টি এবং 3p উপস্তরে 5টি)।
• অষ্টক নিয়ম প্রবণতা: একটি স্থিতিশীল নিষ্ক্রিয় গ্যাস বিন্যাস (একটি অষ্টক) অর্জন করতে, ক্লোরিন সহজেই প্রবণতা দেখায়:
  1. একটি ইলেকট্রন গ্রহণ: এটি সবচেয়ে সাধারণ আচরণ, যা -1 জারণ অবস্থা সহ ক্লোরাইড আয়ন ($Cl^-$) গঠন করে। এটি এর 3p উপস্তর ($3s^2 3p^6$) সম্পূর্ণ করে।
  2. একটি ইলেকট্রন ভাগ করা: অন্যান্য অধাতুর সাথে সমযোজী যৌগগুলিতে, এটি অষ্টক অর্জনের জন্য ইলেকট্রন ভাগ করে নেয়।
• পরিবর্তনশীল যোজ্যতা (জারণ অবস্থা): তুলনীয় শক্তির শূন্য 3d কক্ষপথের উপস্থিতির কারণে, ক্লোরিন তার 3s এবং 3p উপস্তর থেকে ইলেকট্রনগুলিকে এই শূন্য 3d কক্ষপথগুলিতে উন্নীত করে ধনাত্মক জারণ অবস্থা প্রদর্শন করতে পারে, যার ফলে এর অষ্টক প্রসারিত হয়।
  • -1: ক্লোরাইডগুলিতে (যেমন, NaCl, HCl, CCl₄)। এটি সবচেয়ে স্থিতিশীল এবং সাধারণ জারণ অবস্থা।
  • +1: হাইপোক্লোরাইট এবং হাইপোক্লোরাস অ্যাসিডে (যেমন, HClO, Cl₂O)।
  • +3: ক্লোরাইট এবং ক্লোরাস অ্যাসিডে (যেমন, HClO₂, ClO₂⁻)।
  • +5: ক্লোরেট এবং ক্লোরিক অ্যাসিডে (যেমন, HClO₃, ClO₃⁻)।
  • +7: পারক্লোরেট এবং পারক্লোরিক অ্যাসিডে (যেমন, HClO₄, ClO₄⁻)।

বন্ধন আচরণ

ক্লোরিনের উচ্চ তড়িৎ ঋণাত্মকতা (পাউলিং স্কেলে 3.16) এবং ইলেকট্রন গ্রহণ বা ভাগ করার প্রবণতা এর বৈচিত্র্যময় বন্ধন আচরণ নিয়ন্ত্রণ করে।

1. আয়নিক বন্ধন

• ক্লোরিন প্রধানত উচ্চ তড়িৎধনাত্মক মৌলগুলির (গ্রুপ 1 এবং গ্রুপ 2 ধাতু) সাথে আয়নিক বন্ধন গঠন করে।
• এই ধরনের বন্ধনে, ক্লোরিন ধাতু থেকে একটি ইলেকট্রন গ্রহণ করে, একটি সম্পূর্ণ অষ্টক সহ একটি স্থিতিশীল ক্লোরাইড আয়ন ($Cl^-$) গঠন করে।
• উদাহরণ: সোডিয়াম ক্লোরাইড (NaCl)
  • $\text\{Na\} \xrightarrow\{\text\{lose \} 1e^-\} \text\{Na\}^+$
  • $\text\{Cl\} \xrightarrow\{\text\{gain \} 1e^-\} \text\{Cl\}^-$
  • $Na^+$ এবং $Cl^-$ এর মধ্যে স্থিরতড়িৎ আকর্ষণ আয়নিক বন্ধন তৈরি করে।

2. সমযোজী বন্ধন

ক্লোরিন ইলেকট্রন ভাগ করে অন্যান্য অধাতু এবং ধাতুকল্পের সাথে সমযোজী বন্ধন গঠন করে।

• অপোলার সমযোজী বন্ধন:
  • যখন অন্য একটি ক্লোরিন পরমাণুর সাথে বন্ধন তৈরি করে, তখন ইলেকট্রনগুলি সমানভাবে ভাগ হয়।
  • উদাহরণ: ক্লোরিন অণু (Cl₂)
    • প্রতিটি Cl পরমাণু একটি একক সমযোজী বন্ধন (Cl-Cl) গঠনের জন্য একটি ইলেকট্রন দান করে।
• পোলার সমযোজী বন্ধন:
  • যখন একটি কম তড়িৎ ঋণাত্মক অধাতুর সাথে বন্ধন তৈরি করে, তখন ইলেকট্রনগুলি অসমভাবে ভাগ হয়, যার ফলে একটি পোলার বন্ধন তৈরি হয়।
  • উদাহরণ: হাইড্রোজেন ক্লোরাইড (HCl)
    • H এবং Cl এর মধ্যে বন্ধনটি পোলার, যেখানে Cl-এর উপর আংশিক ঋণাত্মক চার্জ ($\delta^-$) এবং H-এর উপর আংশিক ধনাত্মক চার্জ ($\delta^+$) থাকে ক্লোরিনের উচ্চ তড়িৎ ঋণাত্মকতার কারণে।
  • উদাহরণ: কার্বন টেট্রাক্লোরাইড (CCl₄)
    • কার্বন sp³ সংকরিত, চারটি একক C-Cl বন্ধন তৈরি করে। প্রতিটি C-Cl বন্ধন পোলার, কিন্তু প্রতিসম টেট্রাহেড্রাল জ্যামিতির কারণে, আণবিক ডাইপোল মোমেন্টগুলি একে অপরের সাথে বাতিল হয়ে যায়, যার ফলে অণু সামগ্রিকভাবে অপোলার হয়।
• অষ্টক প্রসারণ সহ সমযোজী বন্ধন:
  • যে যৌগগুলিতে ক্লোরিন ধনাত্মক জারণ অবস্থা প্রদর্শন করে (যেমন, অক্সিঅ্যাসিড বা তাদের সংশ্লিষ্ট অ্যানায়নগুলিতে), সেখানে এটি তার শূন্য 3d কক্ষপথ ব্যবহার করে তার অষ্টক প্রসারিত করে।
  • উদাহরণ: পারক্লোরিক অ্যাসিড (HClO₄)
    • ক্লোরিন একটি অক্সিজেন পরমাণুর (যা হাইড্রোজেনের সাথেও আবদ্ধ) সাথে একটি একক বন্ধন এবং অন্যান্য তিনটি অক্সিজেন পরমাণুর সাথে তিনটি দ্বিবন্ধন গঠন করে। এতে পরমাণুগুলিতে আনুষ্ঠানিক চার্জ কমানোর জন্য ক্লোরিনের অষ্টককে 14টি ইলেকট্রন ধারণের জন্য প্রসারিত করা হয়।
    • $ClO_4^-$ এ ক্লোরিন sp³ সংকরিত হয়, একটি টেট্রাহেড্রাল জ্যামিতি গ্রহণ করে।

3. সন্নিবেশ সমযোজী বন্ধন

সাধারণ অণুগুলিতে ক্লোরিনের দৃষ্টিকোণ থেকে সরাসরি একটি সন্নিবেশ বন্ধন দাতা হিসাবে কম বর্ণিত হলেও, অক্সোঅ্যানায়নগুলিতে আনুষ্ঠানিক চার্জ এবং অষ্টক প্রসারণের ধারণাটি প্রায়শই ইলেকট্রন ভাগ করে নেওয়ার এমন ধরণগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করে যা কার্যকরভাবে সন্নিবেশ বন্ধন বা d-কক্ষপথের অংশগ্রহণের ফলে প্রাপ্ত দ্বিবন্ধনের মতো উপস্থাপন করা যেতে পারে।

• $ClO_3^-$ বা $ClO_4^-$ এর মতো কাঠামোতে, যদি অক্সিজেনের উপর অষ্টক নিয়ম পূরণ করার জন্য শুধুমাত্র একক বন্ধন দিয়ে আঁকা হয়, তাহলে ক্লোরিনের উপর একটি উল্লেখযোগ্য ধনাত্মক আনুষ্ঠানিক চার্জ থাকবে। সাধারণ উপস্থাপনা প্রায়শই দ্বিবন্ধন ব্যবহার করে (উদাহরণস্বরূপ, $ClO_4^-$ এ, একটি একক Cl-O বন্ধন, তিনটি Cl=O দ্বিবন্ধন) যা একটি অষ্টকের বাইরে বন্ধনের জন্য ক্লোরিনের d-কক্ষপথের ব্যবহার বোঝায়, এইভাবে এই অতিরিক্ত বন্ধনগুলিকে দাতা-সদৃশ প্রকৃতির করে তোলে, যদিও প্রচলিতভাবে দ্বিবন্ধন হিসাবে আঁকা হয়।
• উদাহরণ: ক্লোরেট আয়ন ($ClO_3^-$)
  • ক্লোরিনের একটি নিঃসঙ্গ জোড় ইলেকট্রন থাকে এবং এটি তিনটি অক্সিজেন পরমাণুর সাথে বন্ধন গঠন করে।
  • আনুষ্ঠানিক চার্জ কমানোর জন্য, এটিকে প্রায়শই একটি একক বন্ধন এবং দুটি দ্বিবন্ধন দিয়ে চিত্রিত করা হয় (অথবা রেজোনেন্স কাঠামো যেখানে দ্বিবন্ধন বৈশিষ্ট্য বিতরণ করা হয়)।
  • $ClO_3^-$ এ ক্লোরিন sp³ সংকরিত হয়, একটি নিঃসঙ্গ জোড় ইলেকট্রনের উপস্থিতির কারণে একটি ত্রিভুজাকার পিরামিডাল আণবিক জ্যামিতি প্রদর্শন করে।

ক্লোরিনের বিভিন্ন জারণ অবস্থা এবং বন্ধন ধরণ প্রদর্শনের ক্ষমতা এটিকে অজৈব রসায়নে একটি বহুমুখী মৌল করে তোলে।