ক্রিপ্টন (Kr): JEE/NEET ও CBSE-এর জন্য বৈশিষ্ট্য, ব্যবহার ও বিক্রিয়া

ভূমিকা

ক্রিপ্টন (Kr) একটি রাসায়নিক মৌল, একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস এবং পর্যায় সারণীর 18 নং গ্রুপের সদস্য। এর সাধারণ নিষ্ক্রিয়তা সত্ত্বেও, ক্রিপ্টন তার অনন্য স্পেকট্রোস্কোপিক বৈশিষ্ট্যের কারণে বিশেষ আলো, উচ্চ-গতির ফটোগ্রাফি এবং লেজার প্রযুক্তিতে গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগ খুঁজে পায়। এর রাসায়নিক ও ভৌত বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে ধারণা JEE এবং NEET-এর মতো প্রতিযোগিতামূলক পরীক্ষার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

CBSE/JEE দ্রুত পুনর্বিবেচনার নোট

পরীক্ষায় প্রায়শই জিজ্ঞাসা করা ক্রিপ্টনের প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলি এখানে দেওয়া হলো:

• প্রতীক: Kr
• পারমাণবিক সংখ্যা (Z): 36
• পারমাণবিক ভর (A): 83.798 u (প্রায় 84 u)
• গ্রুপ: 18 (নিষ্ক্রিয় গ্যাস)
• পর্যায়: 4
• ব্লক: p-ব্লক
• প্রকৃতি: প্রমাণ তাপমাত্রা ও চাপে বর্ণহীন, গন্ধহীন, স্বাদহীন, অদাহ্য গ্যাস। একপারমাণবিক।
• ইলেকট্রন বিন্যাস: [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁶
• যোজ্যতা: সাধারণত 0 (এর উচ্চ আয়নীকরণ এনথালপির কারণে নির্দিষ্ট, চরম পরিস্থিতিতে KrF₂-এর মতো যৌগ তৈরি করে)।
• আয়নীকরণ এনথালপি: উচ্চ (1ম IE: 1350.8 kJ/mol)
• ইলেকট্রন আসক্তি এনথালপি: নগণ্য/ধনাত্মক
• তড়িৎ ঋণাত্মকতা (পাউলিং স্কেল): এর নিষ্ক্রিয়তার কারণে সাধারণত নির্ধারিত হয় না, তবে যৌগ গঠনের জন্য খুব কম।
• ঘনত্ব (STP তে): 3.749 g/L
• স্ফুটনাঙ্ক: -153.22 °C (119.93 K)
• গলনাঙ্ক: -157.36 °C (115.79 K)
• উপস্থিতি: পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলে স্বল্প পরিমাণে (আয়তন অনুসারে প্রায় 1 ppm)।

ইলেকট্রন বিন্যাস ও বন্ধন আচরণ

ইলেকট্রন বিন্যাস

ক্রিপ্টনের পারমাণবিক সংখ্যা 36, যার অর্থ এতে 36টি ইলেকট্রন আছে। এর ভূমি-অবস্থার ইলেকট্রন বিন্যাস হলো: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶

সংক্ষিপ্ত (ঘনীভূত) ইলেকট্রন বিন্যাসে পূর্ববর্তী নিষ্ক্রিয় গ্যাস আর্গন (Ar) ব্যবহার করা হয়, যার 18টি ইলেকট্রন রয়েছে: [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁶

এই বিন্যাসটি একটি সম্পূর্ণ পূর্ণ যোজ্যতা শেল (8টি ইলেকট্রন সহ n=4 শেল, 4s² 4p⁶, এবং একটি সম্পূর্ণ পূর্ণ d-সাবশেল) নির্দেশ করে।

বন্ধন আচরণ

একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস হিসেবে, ক্রিপ্টন তার সর্ববহিঃস্থ কক্ষে সম্পূর্ণ অষ্টক থাকার কারণে ব্যতিক্রমী স্থিতিশীলতা প্রদর্শন করে। এর ফলে যা হয়:

• উচ্চ আয়নীকরণ এনথালপি: একটি ইলেকট্রন অপসারণের জন্য উল্লেখযোগ্য পরিমাণ শক্তির প্রয়োজন হয়।
• প্রায় শূন্য ইলেকট্রন আসক্তি এনথালপি: এটি ইলেকট্রন গ্রহণ করার সামান্য প্রবণতা দেখায়।
• রাসায়নিক নিষ্ক্রিয়তা: এটি সাধারণত স্বাভাবিক অবস্থায় রাসায়নিক বন্ধন তৈরি করে না।

তবে, চরম পরিস্থিতিতে (যেমন, উচ্চ চাপ, উচ্চ তাপমাত্রা, বৈদ্যুতিক ডিসচার্জ, বা UV বিকিরণ) এবং অত্যন্ত তড়িৎ ঋণাত্মক মৌলগুলির (প্রাথমিকভাবে ফ্লোরিন) উপস্থিতিতে, ক্রিপ্টনকে যৌগ তৈরি করতে বাধ্য করা যেতে পারে। এটি প্রধানত ক্রিপ্টন ডাইফ্লোরাইড (KrF₂) এর ক্ষেত্রে দেখা যায়। ক্রিপ্টনের উচ্চ আয়নীকরণ শক্তি এবং ছোট পারমাণবিক আকারের কারণে এর বিক্রিয়াশীলতা জেননের চেয়ে কম, যা এর যোজ্যতা ইলেকট্রনগুলিকে আরও দৃঢ়ভাবে ধরে রাখে।

গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক বিক্রিয়া

অন্যান্য মৌলের তুলনায় ক্রিপ্টনের রসায়ন সীমিত। সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ এবং সু-অধ্যয়িত যৌগ হলো ক্রিপ্টন ডাইফ্লোরাইড (KrF₂)।

1. ক্রিপ্টন ডাইফ্লোরাইড (KrF₂) এর সংশ্লেষণ

ক্রিপ্টন ডাইফ্লোরাইড নির্দিষ্ট, শক্তিশালী পরিস্থিতিতে ক্রিপ্টন গ্যাসের সাথে ফ্লোরিন গ্যাসের বিক্রিয়া দ্বারা সংশ্লেষিত হয়:

Kr(g) + F₂(g) \xrightarrow\{\text\{Electrical Discharge / UV Radiation, -196°C\}\} KrF₂(s)

• শর্তাবলী: Kr-Kr এবং F-F বন্ধন ভাঙতে এবং Kr-F বন্ধন তৈরি করার জন্য উচ্চ সক্রিয়করণ শক্তি অতিক্রম করার জন্য কম তাপমাত্রা (যেমন, তরল নাইট্রোজেনের তাপমাত্রা, -196°C), তীব্র UV বিকিরণ, বা বৈদ্যুতিক ডিসচার্জের প্রয়োজন হয়।
• বৈশিষ্ট্য: KrF₂ একটি সাদা স্ফটিক কঠিন পদার্থ, অত্যন্ত অস্থির এবং একটি শক্তিশালী ফ্লুওরিনেটিং ও জারক পদার্থ।

2. ক্রিপ্টন ডাইফ্লোরাইড (KrF₂) এর বিক্রিয়া

KrF₂ একটি শক্তিশালী লুইস অ্যাসিড এবং একটি ব্যতিক্রমী শক্তিশালী জারক পদার্থ। এটি শক্তিশালী লুইস অ্যাসিডের সাথে সহজেই বিক্রিয়া করে KrF⁺ এবং Kr₂F₃⁺ আয়ন তৈরি করে।

উদাহরণ বিক্রিয়া (KrF⁺ লবণের গঠন): KrF₂(s) + AsF₅(g) → [KrF⁺][AsF₆⁻](s)

• এই বিক্রিয়ায়, KrF₂ একটি ফ্লোরাইড আয়ন দাতা (লুইস ক্ষারক) হিসাবে AsF₅-এর সাথে বিক্রিয়া করে, জটিল অ্যানায়ন AsF₆⁻ এবং KrF⁺ ক্যাটায়ন তৈরি করে। এটি উচ্চ জারণ অবস্থার সাথে স্থিতিশীল প্রজাতি তৈরি করার ক্ষমতাকে তুলে ধরে, যদিও সামগ্রিক যৌগটি অত্যন্ত বিক্রিয়াশীল থাকে।

এর উচ্চ জারন ক্ষমতার কারণে, KrF₂ সোনাকে AuF₅-এ জারিত করতে পারে, যা সোনা্র সাথে সরাসরি বিক্রিয়া করতে সক্ষম কয়েকটি বিকারকের মধ্যে এটি একটি।

শিল্প ও জৈব গুরুত্ব

শিল্প গুরুত্ব

1. আলো:
   • ভাস্বর বাল্ব: কিছু ভাস্বর আলোয় ক্রিপ্টন (প্রায়শই আর্গনের সাথে মিশ্রিত) ব্যবহার করা হয় টংস্টেন ফিলামেন্টের বাষ্পীভবনের হার কমাতে, যা এটিকে উচ্চ তাপমাত্রায় জ্বলতে এবং উজ্জ্বলতা বাড়াতে ও দীর্ঘ জীবন পেতে সাহায্য করে।
   • ফ্লুরোসেন্ট ল্যাম্প: নির্দিষ্ট উচ্চ-দক্ষতাসম্পন্ন ফ্লুরোসেন্ট ল্যাম্পে ব্যবহৃত হয়।
   • ডিসচার্জ ল্যাম্প: বৈদ্যুতিকভাবে উত্তেজিত হলে একটি উজ্জ্বল, সাদা আলো তৈরি করে।
2. লেজার:
   • ক্রিপ্টন ফ্লোরাইড (KrF) এক্সাইমার লেজার: এই লেজারগুলি অতিবেগুনি আলো (248 nm) উৎপন্ন করে এবং মাইক্রোইলেকট্রনিক ডিভাইস (যেমন, মাইক্রোপ্রসেসর) তৈরির জন্য ফটোলিথোগ্রাফি, নিউক্লিয়ার ফিউশন গবেষণা এবং চোখের সার্জারিতে ব্যবহৃত হয়।
3. ফটোগ্রাফি:
   • উচ্চ-গতির ফটোগ্রাফি: ক্রিপ্টন-পূর্ণ ফ্ল্যাশ ল্যাম্পগুলি খুব দ্রুত, তীব্র আলোর ঝলক তৈরি করে, যা উচ্চ-গতির ফটোগ্রাফির জন্য উপযোগী।
4. ইনসুলেশন: ক্রিপ্টনের কম তাপ পরিবাহিতা এটিকে একটি ভালো ইনসুলেটিং গ্যাস তৈরি করে, যা কখনও কখনও ডাবল-পেনড উইন্ডোতে ব্যবহৃত হয়।

জৈব গুরুত্ব

• নিষ্ক্রিয়তা: ক্রিপ্টন জৈবিকভাবে নিষ্ক্রিয়। এর কোনো জৈবিক ভূমিকা আছে বলে জানা যায় না এবং এটি অ-বিষাক্ত।
• চিকিৎসা গবেষণা: তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ ক্রিপ্টন-81m (⁸¹mKr) ফুসফুসের ভেন্টিলেশন/পারফিউশন স্ক্যান (V/Q স্ক্যান) এর জন্য নিউক্লিয়ার মেডিসিনে পালমোনারি এমবোলিজম নির্ণয়ে ব্যবহৃত হয়।