ক্লোরিন (Cl) - ধর্মাবলি, বিক্রিয়া ও গুরুত্ব

ভূমিকা

ক্লোরিন (Cl) পর্যায় সারণীর গ্রুপ 17 (হ্যালোজেন) এর অন্তর্গত একটি অত্যন্ত প্রতিক্রিয়াশীল অধাতব মৌল। এটি বিভিন্ন শিল্প প্রক্রিয়া এবং জৈবিক ব্যবস্থায় অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। একটি সবুজাভ-হলুদ গ্যাস (Cl₂) হিসাবে, এর শক্তিশালী জারক ধর্ম এটিকে জল শোধন, স্যানিটেশন, এবং অসংখ্য জৈব ও অজৈব যৌগ সংশ্লেষণে একটি অপরিহার্য উপাদান করে তোলে। এর ব্যাপক প্রয়োগ আধুনিক রসায়ন এবং দৈনন্দিন জীবনে এর গুরুত্ব তুলে ধরে।

CBSE/JEE দ্রুত পুনর্বিবেচনা নোট

• পারমাণবিক সংখ্যা (Z): 17
• পারমাণবিক ভর: 35.45 u
• ইলেকট্রন বিন্যাস: [Ne] 3s² 3p⁵
• পর্যায়: 3
• শ্রেণী: 17 (হ্যালোজেন)
• ব্লক: p-ব্লক
• যোজ্যতা: সাধারণত -1; অক্সোঅ্যাসিড এবং অক্সাইডে +1, +3, +5, +7 প্রদর্শন করে।
• তড়িৎ ঋণাত্মকতা (পাউলিং): 3.16 (উচ্চ)
• ভৌত অবস্থা (কক্ষ তাপমাত্রায়): সবুজাভ-হলুদ গ্যাস (Cl₂)
• প্রকৃতি: অত্যন্ত প্রতিক্রিয়াশীল অধাতু, শক্তিশালী জারক।
• আইসোটোপ: দুটি প্রধান স্থিতিশীল আইসোটোপ, ³⁵Cl (75%) এবং ³⁷Cl (25%)।

ইলেকট্রন বিন্যাস ও বন্ধন আচরণ

ক্লোরিনের ইলেকট্রন বিন্যাস [Ne] 3s² 3p⁵। সাতটি যোজ্যতা ইলেকট্রন থাকায়, এটি সহজে একটি ইলেকট্রন গ্রহণ করে একটি স্থিতিশীল অষ্টক পূরণ করে ক্লোরাইড আয়ন (Cl⁻) গঠন করে।

জারণ অবস্থা

ক্লোরিন বিভিন্ন জারণ অবস্থা প্রদর্শন করে:

• -1: সবচেয়ে সাধারণ, যেমন ধাতব ক্লোরাইডে (উদাহরণস্বরূপ, NaCl, HCl)।
• +1: হাইপোক্লোরাস অ্যাসিড (HOCl) এবং হাইপোক্লোরাইটে (উদাহরণস্বরূপ, NaOCl), এবং ক্লোরিন মনোক্সাইড (Cl₂O) এ।
• +3: ক্লোরাস অ্যাসিড (HClO₂) এবং ক্লোরাইটে (উদাহরণস্বরূপ, NaClO₂), এবং ক্লোরিন ট্রাইফ্লুরাইড (ClF₃) এ।
• +5: ক্লোরিক অ্যাসিড (HClO₃) এবং ক্লোরেটে (উদাহরণস্বরূপ, NaClO₃) এ।
• +7: পারক্লোরিক অ্যাসিড (HClO₄) এবং পারক্লোরেটে (উদাহরণস্বরূপ, NaClO₄), এবং ডাইক্লোরিন হেপ্টাঅক্সাইড (Cl₂O₇) এ।

বন্ধনের প্রকারভেদ

1. আয়নিক বন্ধন: অত্যন্ত তড়িৎ-ধণাত্মক ধাতুর সাথে (উদাহরণস্বরূপ, NaCl)।
2. সমযোজী বন্ধন:
   • দ্বি-পরমাণু অণু (Cl₂): অন্য একটি ক্লোরিন পরমাণুর সাথে একটি একক সমযোজী বন্ধন গঠন করে।
   • অধাতুর সাথে: সমযোজী যৌগ গঠন করে (উদাহরণস্বরূপ, HCl, CCl₄, PCl₅)।
   • আন্তঃহ্যালোজেন যৌগ: ClF, ClF₃, ClF₅ এর মতো যৌগ গঠন করে যেখানে ক্লোরিন ধনাত্মক জারণ অবস্থায় কেন্দ্রীয় পরমাণু হতে পারে।

গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক বিক্রিয়া

1. ক্লোরিন গ্যাস (Cl₂) প্রস্তুতি

• ডিকন প্রক্রিয়া (Deacon’s Process):

  4HCl(g) + O₂(g) --(CuCl₂, 723 K)--> 2Cl₂(g) + 2H₂O(g)
  

• তড়িৎবিশ্লেষণ প্রক্রিয়া (লবণ জলের তড়িৎবিশ্লেষণের জন্য কাস্টনার-কেলনার সেল):

  2NaCl(aq) + 2H₂O(l) --(electrolysis)--> 2NaOH(aq) + Cl₂(g) + H₂(g)
  

• HCl এবং জারক পদার্থ থেকে:

  MnO₂(s) + 4HCl(aq) → MnCl₂(aq) + Cl₂(g) + 2H₂O(l)
  2KMnO₄(s) + 16HCl(aq) → 2KCl(aq) + 2MnCl₂(aq) + 5Cl₂(g) + 8H₂O(l)
  

2. ধাতুর সাথে বিক্রিয়া

ক্লোরিন ধাতুর সাথে বিক্রিয়া করে তাদের নিজ নিজ ক্লোরাইড গঠন করে।

• সোডিয়ামের সাথে:

  2Na(s) + Cl₂(g) → 2NaCl(s)
  

• লোহার সাথে:

  2Fe(s) + 3Cl₂(g) → 2FeCl₃(s) (অনার্দ্র ফেরিক ক্লোরাইড)
  

3. অধাতুর সাথে বিক্রিয়া

• হাইড্রোজেনের সাথে:

  H₂(g) + Cl₂(g) --(diffused sunlight)--> 2HCl(g)
  

• ফসফরাসের সাথে:

  P₄(s) + 6Cl₂(g) → 4PCl₃(l) (সীমিত Cl₂)
  P₄(s) + 10Cl₂(g) → 4PCl₅(s) (অতিরিক্ত Cl₂)
  

• সালফারের সাথে:

  S₈(s) + 4Cl₂(g) → 4S₂Cl₂(l)
  

4. যৌগের সাথে বিক্রিয়া

• জলের সাথে (আর্দ্রবিশ্লেষণ):

  Cl₂(g) + H₂O(l) ⇌ HCl(aq) + HOCl(aq) (হাইপোক্লোরাস অ্যাসিড)
  

  এই বিক্রিয়াটি ক্লোরিনের ব্লিচিং এবং জীবাণুনাশক ক্রিয়ার জন্য দায়ী (HOCl এর কারণে)।
• ঠান্ডা, লঘু NaOH এর সাথে:

  Cl₂(g) + 2NaOH(aq) → NaCl(aq) + NaOCl(aq) + H₂O(l) (সোডিয়াম হাইপোক্লোরাইট - ব্লিচিং এজেন্ট)
  

• গরম, গাঢ় NaOH এর সাথে:

  3Cl₂(g) + 6NaOH(aq) → 5NaCl(aq) + NaClO₃(aq) + 3H₂O(l) (সোডিয়াম ক্লোরেট)
  

• কলিচুনের (ক্যালসিয়াম হাইড্রক্সাইড) সাথে:

  Ca(OH)₂(s) + Cl₂(g) → CaOCl₂(s) + H₂O(l) (ব্লিচিং পাউডার)
  

• হাইড্রোজেন সালফাইডের সাথে:

  H₂S(g) + Cl₂(g) → 2HCl(g) + S(s)
  

• মিথেনের সাথে প্রতিস্থাপন বিক্রিয়া (ফটোকেমিক্যাল):

  CH₄(g) + Cl₂(g) --(hv)--> CH₃Cl(g) + HCl(g)
  

  আরও প্রতিস্থাপন হয়ে CH₂Cl₂, CHCl₃, এবং CCl₄ গঠিত হতে পারে।
• ইথিনের সাথে সংযোজন বিক্রিয়া:

  C₂H₄(g) + Cl₂(g) → C₂H₄Cl₂(l) (1,2-ডাইক্লোরোইথেন)
  

শিল্প ও জৈবিক গুরুত্ব

শিল্প গুরুত্ব

• জল পরিশোধন: ক্লোরিন এবং এর যৌগগুলি (উদাহরণস্বরূপ, ব্লিচিং পাউডার, সোডিয়াম হাইপোক্লোরাইট) ব্যাকটেরিয়া ও ভাইরাস মেরে ফেলার ক্ষমতার কারণে পানীয় জল এবং সুইমিং পুলের জন্য জীবাণুনাশক হিসাবে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
• ব্লিচিং এজেন্ট: কাগজ এবং বস্ত্র শিল্পে মণ্ড (pulp) এবং কাপড় ব্লিচ করার জন্য ব্যবহৃত হয়।
• জৈব যৌগ উৎপাদন: পলিমার (উদাহরণস্বরূপ, PVC - পলিভিনাইল ক্লোরাইড), রেফ্রিজারেন্ট, দ্রাবক (উদাহরণস্বরূপ, CCl₄, ক্লোরোফর্ম), কীটনাশক (উদাহরণস্বরূপ, DDT, যদিও বেশিরভাগই বাতিল করা হয়েছে), এবং ফার্মাসিউটিক্যালস সংশ্লেষণে অপরিহার্য।
• হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড (HCl) উৎপাদন: একটি প্রধান শিল্প অ্যাসিড।
• ধাতু নিষ্কাশন: সোনা এবং প্ল্যাটিনাম নিষ্কাশনে ব্যবহৃত হয়।
• ব্লিচিং পাউডার (CaOCl₂) সংশ্লেষণ: একটি কঠিন ব্লিচিং এবং জীবাণুনাশক এজেন্ট।

জৈবিক গুরুত্ব

• ইলেকট্রোলাইট ভারসাম্য: মানবদেহের বহিঃকোষীয় তরলে ক্লোরাইড আয়ন (Cl⁻) হল সবচেয়ে বেশি পরিমাণে থাকা অ্যানায়ন, যা অভিস্রবণ চাপ এবং অ্যাসিড-বেস ভারসাম্য বজায় রাখতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।
• পাকস্থলীর অ্যাসিড: পাকস্থলীতে হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড (HCl) উৎপাদনের জন্য ক্লোরাইড আয়ন অপরিহার্য, যা হজম এবং পাচক এনজাইম সক্রিয় করার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
• স্নায়ু উদ্দীপনা সঞ্চালন: কোষের ঝিল্লিতে ক্লোরাইড চ্যানেলগুলি স্নায়ু উদ্দীপনা সঞ্চালন এবং পেশী সংকোচন নিয়ন্ত্রণে জড়িত।
• বিষাক্ততা: গ্যাসীয় ক্লোরিন (Cl₂) অত্যন্ত বিষাক্ত এবং শ্বাসযন্ত্রের টিস্যুর জন্য ক্ষয়কারী, একটি শক্তিশালী ফুসফুসের জ্বালাময় উপাদান হিসাবে কাজ করে।