ক্রোমিয়াম (Cr): একটি বিস্তারিত পুনর্বিবেচনা নির্দেশিকা

ক্রোমিয়াম (Cr) পরিচিতি

ক্রোমিয়াম (Cr) একটি রূপালী-সাদা, শক্ত এবং ভঙ্গুর অবস্থান্তর ধাতু। এর উচ্চ উজ্জ্বলতা, কালচে না হওয়া এবং উচ্চ গলনাঙ্কের জন্য এটি অত্যন্ত মূল্যবান। সংকর ধাতুর বৈশিষ্ট্য উন্নত করা থেকে শুরু করে উজ্জ্বল রঞ্জক সরবরাহ করা পর্যন্ত এর বিভিন্ন ধরনের প্রয়োগ রয়েছে, যা একে বিভিন্ন শিল্প ও প্রযুক্তিগত খাতে একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান করে তোলে। এর রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য, বিশেষ করে এর পরিবর্তনশীল জারণ অবস্থা এবং রেডক্স আচরণ বোঝা প্রতিযোগিতামূলক পরীক্ষার জন্য অপরিহার্য।

CBSE/JEE দ্রুত পুনর্বিবেচনার নোট

প্রতীক: Cr
পারমাণবিক সংখ্যা: 24
পারমাণবিক ভর: 51.996 u
ইলেকট্রন বিন্যাস: [Ar] 3d⁵ 4s¹ (অর্ধপূর্ণ d-কক্ষপথের স্থিতিশীলতার কারণে একটি ব্যতিক্রম)
শ্রেণী: 6
পর্যায়: 4
ব্লক: d-ব্লক (অবস্থান্তর ধাতু)
সাধারণ জারণ অবস্থা: +2, +3, +6 (সবচেয়ে স্থিতিশীল: +3)
প্রকৃতি: শক্ত, উজ্জ্বল, রূপালী-সাদা ধাতু। অনেক যৌগে পরাচুম্বকত্ব প্রদর্শন করে।
ঘনত্ব: 7.19 g/cm³
গলনাঙ্ক: 1907 °C
স্ফুটনাঙ্ক: 2671 °C
সক্রিয়তা: বাতাসের সংস্পর্শে একটি নিষ্ক্রিয় অক্সাইড স্তর তৈরি করে, যা এটিকে ক্ষয় প্রতিরোধী করে তোলে।

ইলেকট্রন বিন্যাস এবং বন্ধন আচরণ

ক্রোমিয়ামের ইলেকট্রন বিন্যাস, [Ar] 3d⁵ 4s¹, আউফবাউ নীতির একটি ব্যতিক্রম, যেখানে 4s কক্ষপথ থেকে একটি ইলেকট্রন 3d কক্ষপথে উন্নীত হয় একটি আরও স্থিতিশীল অর্ধপূর্ণ d-সাবশেল (3d⁵) এবং একটি অর্ধপূর্ণ s-সাবশেল (4s¹) অর্জনের জন্য।

ক্রোমিয়াম বিভিন্ন জারণ অবস্থা প্রদর্শন করে, যার মধ্যে +2, +3, এবং +6 সবচেয়ে সাধারণ এবং গুরুত্বপূর্ণ:

+2 জারণ অবস্থা: (যেমন, CrCl₂, CrSO₄)। সাধারণত বিজারক এবং বাতাসে অস্থিতিশীল।
+3 জারণ অবস্থা: (যেমন, Cr₂O₃, CrCl₃)। সবচেয়ে স্থিতিশীল এবং সাধারণ জারণ অবস্থা। যৌগগুলি প্রায়শই সবুজ বা বেগুনি এবং উভধর্মী হয়।
+6 জারণ অবস্থা: (যেমন, K₂CrO₄, K₂Cr₂O₇, CrO₃)। অত্যন্ত জারক, বিশেষ করে অম্লীয় মাধ্যমে। যৌগগুলি সাধারণত হলুদ (ক্রোমেট) বা কমলা (ডাইক্রোমেট) এবং বিষাক্ত হয়।

ক্রোমিয়াম যৌগ, বিশেষ করে +3 জারণ অবস্থায়, বন্ধনের জন্য d-কক্ষপথের উপলব্ধতার কারণে অসংখ্য জটিল যৌগ (coordination complexes) গঠনের জন্য পরিচিত।

গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক বিক্রিয়া

1. অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া

উচ্চ তাপমাত্রায়, ক্রোমিয়াম অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া করে ক্রোমিয়াম(III) অক্সাইড তৈরি করে। 4 Cr (s) + 3 O₂ (g) → 2 Cr₂O₃ (s)

2. অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া

অ-জারক অ্যাসিড (যেমন, HCl, H₂SO₄ (লঘু)): ক্রোমিয়াম ধীরে ধীরে বিক্রিয়া করে হাইড্রোজেন উৎপন্ন করে, Cr(II) লবণ তৈরি করে। Cr (s) + 2 HCl (aq) → CrCl₂ (aq) + H₂ (g)
জারক অ্যাসিড (যেমন, HNO₃, H₂SO₄ (গাঢ়)): ক্রোমিয়াম তার পৃষ্ঠে ক্রোমিয়াম(III) অক্সাইডের একটি প্রতিরক্ষামূলক, অভেদ্য স্তর গঠনের কারণে নিষ্ক্রিয় হয়ে পড়ে।

3. ক্রোমিট আকরিক (FeCr₂O₄) থেকে পটাশিয়াম ডাইক্রোমেট (K₂Cr₂O₇) প্রস্তুতি

পটাশিয়াম ডাইক্রোমেট একটি গুরুত্বপূর্ণ জারক পদার্থ এবং এর প্রস্তুতিতে তিনটি প্রধান ধাপ জড়িত:

ধাপ 1: ক্রোমিট আকরিকের সোডা অ্যাশ (Na₂CO₃) এবং বাতাসের সাথে রোস্টিং। 4 FeCr₂O₄ (s) + 8 Na₂CO₃ (s) + 7 O₂ (g) → 8 Na₂CrO₄ (aq) + 2 Fe₂O₃ (s) + 8 CO₂ (g) (সোডিয়াম ক্রোমেটের হলুদ দ্রবণ তৈরি হয়)
ধাপ 2: অম্লীকরণের মাধ্যমে সোডিয়াম ক্রোমেটকে সোডিয়াম ডাইক্রোমেটে রূপান্তর। 2 Na₂CrO₄ (aq) + H₂SO₄ (aq) → Na₂Cr₂O₇ (aq) + Na₂SO₄ (aq) + H₂O (l) (ডাইক্রোমেট গঠনের কারণে হলুদ ক্রোমেট দ্রবণ কমলা হয়ে যায়)
ধাপ 3: সোডিয়াম ডাইক্রোমেটকে পটাশিয়াম ডাইক্রোমেটে রূপান্তর। Na₂Cr₂O₇ (aq) + 2 KCl (aq) → K₂Cr₂O₇ (s) + 2 NaCl (aq) (পটাশিয়াম ডাইক্রোমেট কম দ্রবণীয় হওয়ায় স্ফটিক আকারে পৃথক হয়ে যায়।)

4. ক্রোমেট (CrO₄²⁻) এবং ডাইক্রোমেট (Cr₂O₇²⁻) আয়নের আন্তঃরূপান্তর

ক্রোমেট এবং ডাইক্রোমেট আয়ন সাম্যাবস্থায় থাকে, যা pH-এর উপর নির্ভরশীল।

অম্লীয় মাধ্যমে (pH < 7): হলুদ ক্রোমেট কমলা ডাইক্রোমেটে রূপান্তরিত হয়। 2 CrO₄²⁻ (aq, yellow) + 2 H⁺ (aq) ⇌ Cr₂O₇²⁻ (aq, orange) + H₂O (l)
ক্ষারীয় মাধ্যমে (pH > 7): কমলা ডাইক্রোমেট হলুদ ক্রোমেটে রূপান্তরিত হয়। Cr₂O₇²⁻ (aq, orange) + 2 OH⁻ (aq) ⇌ 2 CrO₄²⁻ (aq, yellow) + H₂O (l)

5. পটাশিয়াম ডাইক্রোমেট (K₂Cr₂O₇) এর জারক ধর্ম

পটাশিয়াম ডাইক্রোমেট অম্লীয় মাধ্যমে একটি শক্তিশালী জারক পদার্থ, যেখানে Cr(VI) বিজারিত হয়ে Cr(III) এ পরিণত হয়।

আয়নিক অর্ধ-বিক্রিয়া: Cr₂O₇²⁻ (aq) + 14 H⁺ (aq) + 6 e⁻ → 2 Cr³⁺ (aq) + 7 H₂O (l)
আয়োডাইড থেকে আয়োডিনের জারণ: 6 I⁻ (aq) + Cr₂O₇²⁻ (aq) + 14 H⁺ (aq) → 3 I₂ (s) + 2 Cr³⁺ (aq) + 7 H₂O (l)
ফেরাস আয়ন থেকে ফেরিক আয়নে জারণ: 6 Fe²⁺ (aq) + Cr₂O₇²⁻ (aq) + 14 H⁺ (aq) → 6 Fe³⁺ (aq) + 2 Cr³⁺ (aq) + 7 H₂O (l)
সালফাইট/সালফার ডাই অক্সাইড থেকে সালফেটে জারণ: 3 SO₂ (g) + Cr₂O₇²⁻ (aq) + 2 H⁺ (aq) → 3 SO₄²⁻ (aq) + 2 Cr³⁺ (aq) + H₂O (l)

6. ক্রোমিল ক্লোরাইড পরীক্ষা (ক্লোরাইড আয়নের জন্য)

এটি ক্লোরাইড আয়নের জন্য একটি নির্দিষ্ট পরীক্ষা, যা উদ্বায়ী ক্রোমিল ক্লোরাইড তৈরি করে।

কঠিন ধাতব ক্লোরাইড (যেমন, NaCl) এবং গাঢ় H₂SO₄ এর সাথে K₂Cr₂O₇ এর বিক্রিয়া: K₂Cr₂O₇ (s) + 4 NaCl (s) + 6 H₂SO₄ (conc.) → 2 CrO₂Cl₂ (g, red-orange vapours) + 2 KHSO₄ (aq) + 4 NaHSO₄ (aq) + 3 H₂O (l)
নিশ্চিতকরণ: ক্রোমিল ক্লোরাইডের লাল-কমলা বাষ্প একটি NaOH দ্রবণের মধ্যে চালিত করা হয়, যার ফলে সোডিয়াম ক্রোমেটের একটি হলুদ দ্রবণ তৈরি হয়। CrO₂Cl₂ (g) + 4 NaOH (aq) → Na₂CrO₄ (aq, yellow) + 2 NaCl (aq) + 2 H₂O (l) হলুদ দ্রবণে লেড অ্যাসিটেট যোগ করলে লেড ক্রোমেটের (PbCrO₄) একটি হলুদ অধঃক্ষেপ পাওয়া যায়।

শিল্প ও জৈবিক গুরুত্ব

শিল্প গুরুত্ব

ধাতুবিদ্যা: স্টেইনলেস স্টিল (যেমন, 18/8 স্টেইনলেস স্টিলের জন্য 18% Cr, 8% Ni) এবং অন্যান্য সংকর ধাতু (যেমন, নাইক্রোম) তৈরিতে ক্রোমিয়াম একটি মূল উপাদান, কারণ এর কাঠিন্য, ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং উচ্চ তাপমাত্রায় শক্তি রয়েছে।
ইলেকট্রোপ্লেটিং: ক্রোমিয়াম প্লেটিং (ক্রোম প্লেটিং) ধাতব বস্তুকে একটি শক্ত, চকচকে, ক্ষয়-প্রতিরোধী ফিনিশ প্রদান করে।
রঞ্জক: ক্রোমিয়াম যৌগগুলি রঞ্জক হিসাবে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
- ক্রোমিয়াম(III) অক্সাইড (Cr₂O₃) হল “ক্রোম গ্রিন”।
- লেড ক্রোমেট (PbCrO₄) হল “ক্রোম ইয়েলো”।
অনুঘটন: ক্রোমিয়াম যৌগগুলি বিভিন্ন জৈব এবং অজৈব বিক্রিয়ায় অনুঘটক হিসাবে ব্যবহৃত হয়।
ট্যানিং: ক্রোমিয়াম(III) লবণ (যেমন, বেসিক ক্রোমিয়াম সালফেট) চামড়া ট্যানিংয়ে ব্যবহৃত হয় যাতে এটি আরও নমনীয় এবং টেকসই হয়।

জৈবিক গুরুত্ব

অপরিহার্য ট্রেস উপাদান (Cr(III)): ত্রিযোজী ক্রোমিয়াম (Cr(III)) মানুষের জন্য একটি অপরিহার্য ট্রেস উপাদান হিসাবে বিবেচিত হয়, যা গ্লুকোজ এবং লিপিড বিপাকে ভূমিকা পালন করে, বিশেষ করে ইনসুলিনের ক্রিয়া উন্নত করতে।
বিষাক্ততা (Cr(VI)): ষড়যোজী ক্রোমিয়াম (Cr(VI)) যৌগগুলি অত্যন্ত বিষাক্ত এবং কার্সিনোজেনিক। এগুলি শক্তিশালী জারক পদার্থ এবং শ্বাসযন্ত্রের সমস্যা, ত্বকের আলসার এবং ক্যান্সারের ঝুঁকি বৃদ্ধি সহ গুরুতর স্বাস্থ্য সমস্যা সৃষ্টি করতে পারে। Cr(III) এবং Cr(VI) এর মধ্যে বিষাক্ততার এই পার্থক্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।