পারদ (Hg) অধ্যয়ন নির্দেশিকা: বৈশিষ্ট্য, বিক্রিয়া ও ব্যবহার

ভূমিকা: কুইকসিলভার মৌল

পারদ (Hg), ঐতিহ্যগতভাবে “কুইকসিলভার” নামে পরিচিত, একমাত্র ধাতব মৌল যা প্রমাণ তাপমাত্রা ও চাপে তরল থাকে। এর অনন্য বৈশিষ্ট্যগুলি, যেমন উচ্চ ঘনত্ব এবং চমৎকার বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা, এটিকে যন্ত্র এবং শিল্প প্রক্রিয়াগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহারের দিকে চালিত করেছিল। তবে, এর উল্লেখযোগ্য বিষাক্ততা এর ব্যবহার কমাতে এবং পরিবেশগত দূষণ প্রশমিত করতে একটি বৈশ্বিক প্রচেষ্টার জন্ম দিয়েছে। এর পরিবেশগত প্রভাব এবং প্রতিযোগিতামূলক পরীক্ষাগুলির জন্য পারদের রাসায়নিক আচরণ বোঝা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

CBSE/JEE দ্রুত পুনর্বিবেচনা নোট

• প্রতীক: Hg (Hydrargyrum থেকে, যার অর্থ “জল-রূপা”)
• পারমাণবিক সংখ্যা: 80
• পারমাণবিক ভর: 200.59 u
• শ্রেণী: 12 (IIB)
• পর্যায়: 6
• ব্লক: d-ব্লক (পূর্নাঙ্গ d-সাবশেলের কারণে প্রায়শই একটি পোস্ট-ট্রানজিশন ধাতু হিসাবে বিবেচিত হয়)
• STP-তে প্রকৃতি: তরল ধাতু
• ঘনত্ব: 25 °C তাপমাত্রায় 13.534 g/cm³ (খুব উচ্চ)
• গলনাঙ্ক: -38.83 °C
• স্ফুটনাঙ্ক: 356.73 °C
• সাধারণ জারণ অবস্থা/যোজ্যতা: +1 (দ্বি-পারমাণবিক Hg₂²⁺, মারকিউরাস হিসাবে) এবং +2 (Hg²⁺, মারকিউরিক হিসাবে)।
• পরিবাহিতা: ভালো বিদ্যুৎ পরিবাহক, দুর্বল তাপ পরিবাহক (অন্যান্য ধাতুর তুলনায়)।

ইলেকট্রন বিন্যাস ও বন্ধন আচরণ

• ইলেকট্রন বিন্যাস: [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s²
• তরল অবস্থার কারণ: পারদের ইলেকট্রন বিন্যাস, একটি সম্পূর্ণ ভর্তি 5d¹⁰ সাবশেল এবং একটি ভর্তি 6s² সাবশেল সহ, দুর্বল ধাতব বন্ধনের জন্ম দেয়। d ইলেকট্রনগুলি সহজে প্রচারিত হয় না বা ধাতব বন্ধনে জড়িত থাকে না, যা দুর্বল আন্তঃপারমাণবিক বল এবং ফলস্বরূপ একটি কম গলনাঙ্ক তৈরি করে, যার কারণে এটি কক্ষ তাপমাত্রায় তরল থাকে।
• জারণ অবস্থা:
  • +2 জারণ অবস্থা (মারকিউরিক): দুটি 6s ইলেকট্রন হারানোর মাধ্যমে গঠিত হয়, যা স্থিতিশীল Hg²⁺ আয়নে পরিণত হয়। এটি সবচেয়ে সাধারণ জারণ অবস্থা।
  • +1 জারণ অবস্থা (মারকিউরাস): প্রাথমিকভাবে একটি দ্বি-পারমাণবিক ক্যাটায়ন, Hg₂²⁺ হিসাবে বিদ্যমান। এই আয়নে, দুটি Hg⁺ আয়ন সমযোজী বন্ধনে আবদ্ধ থাকে (⁺Hg—Hg⁺)। এই অস্বাভাবিক দ্বি-পারমাণবিক রূপটি Hg⁺ এর অন্য একটি Hg⁺ এর সাথে জোড় বাঁধার মাধ্যমে আরও স্থিতিশীল ইলেকট্রন বিন্যাস অর্জনের প্রবণতার কারণে হয়।
• নোবেল চরিত্র: এর উচ্চ আয়নীকরণ শক্তি এবং এর পূর্ণ ইলেকট্রন শেলগুলির স্থিতিশীলতার কারণে, পারদ অন্যান্য সন্ধিগত ধাতুর তুলনায় তুলনামূলকভাবে কম প্রতিক্রিয়াশীল।

গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক বিক্রিয়া

1. অক্সিজেন/বায়ুর সাথে বিক্রিয়া

• পারদ কক্ষ তাপমাত্রায় অক্সিজেনের সাথে সহজে বিক্রিয়া করে না।
• উত্তপ্ত করলে এটি মারকিউরিক অক্সাইড তৈরি করতে বিক্রিয়া করে। 2Hg(l) + O₂(g) → 2HgO(s) (প্রায় 350 °C তাপমাত্রায়)
• মারকিউরিক অক্সাইড উচ্চ তাপমাত্রায় (প্রায় 500 °C) পারদ এবং অক্সিজেনে পচে যায়, একটি বিক্রিয়া যা ঐতিহাসিক ভাবে প্রিস্টলি অক্সিজেন প্রস্তুতিতে ব্যবহার করেছিলেন। 2HgO(s) → 2Hg(l) + O₂(g) (প্রায় 500 °C তাপমাত্রায়)

2. অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া

• অনঅক্সিডাইজিং অ্যাসিড (যেমন, HCl, লঘু H₂SO₄): পারদ এই অ্যাসিডগুলির সাথে অ-বিক্রিয়াশীল।
• অক্সিডাইজিং অ্যাসিড:
  • লঘু নাইট্রিক অ্যাসিড: মারকিউরাস নাইট্রেট তৈরি করে। 6Hg(l) + 8HNO₃(dilute) → 3Hg₂(NO₃)₂(aq) + 2NO(g) + 4H₂O(l)
  • গাঢ় নাইট্রিক অ্যাসিড: মারকিউরিক নাইট্রেট তৈরি করে। Hg(l) + 4HNO₃(conc) → Hg(NO₃)₂(aq) + 2NO₂(g) + 2H₂O(l)
  • উত্তপ্ত গাঢ় সালফিউরিক অ্যাসিড: মারকিউরিক সালফেট তৈরি করে। Hg(l) + 2H₂SO₄(conc, hot) → HgSO₄(s) + SO₂(g) + 2H₂O(l)

3. হ্যালোজেনগুলির সাথে বিক্রিয়া

• পারদ সরাসরি হ্যালোজেনগুলির সাথে বিক্রিয়া করে হ্যালাইড গঠন করে। উৎপন্ন পদার্থ (মারকিউরাস বা মারকিউরিক) স্টয়চিওমেট্রি এবং অবস্থার উপর নির্ভর করে।
  • অতিরিক্ত পারদের সাথে: মারকিউরাস হ্যালাইড তৈরি হয়। 2Hg(l) + Cl₂(g) → Hg₂Cl₂(s) (মারকিউরাস ক্লোরাইড, ক্যালোমেল)
  • অতিরিক্ত হ্যালোজেনের সাথে: মারকিউরিক হ্যালাইড তৈরি হয়। Hg(l) + Cl₂(g) → HgCl₂(s) (মারকিউরিক ক্লোরাইড, করোসিভ সাবলিমেট)

4. সালফারের সাথে বিক্রিয়া

• পারদ সালফারের সাথে, এমনকি কক্ষ তাপমাত্রায়ও বিক্রিয়া করে মারকিউরিক সালফাইড তৈরি করে। এই বিক্রিয়াটি পারদ ছড়ানো পরিষ্কার করতে ব্যবহৃত হয়। Hg(l) + S(s) → HgS(s) (মারকিউরিক সালফাইড, লাল হলে সিনাবার)

5. অ্যামালগাম গঠন

• পারদ বেশিরভাগ ধাতুর সাথে (যেমন সোনা, রূপা এবং সোডিয়াম) অ্যামালগাম নামক সংকর ধাতু তৈরি করে। লোহা এবং প্ল্যাটিনাম উল্লেখযোগ্য ব্যতিক্রম। Hg(l) + Na(s) → Na-Hg (সোডিয়াম অ্যামালগাম)

শিল্প ও জৈবিক গুরুত্ব

শিল্প গুরুত্ব

• ঐতিহাসিক ব্যবহার (বিষাক্ততার কারণে হ্রাস পাচ্ছে):
  • থার্মোমিটার ও ব্যারোমিটার: এর উচ্চ তাপীয় প্রসারণ গুণাঙ্ক, উচ্চ ঘনত্ব এবং অ-ভিজানো বৈশিষ্ট্যের কারণে।
  • ডেন্টাল অ্যামালগাম: রূপা, টিন এবং তামার সাথে পারদের সংকর যা ডেন্টাল ফিলিংয়ের জন্য ব্যবহৃত হয়।
  • বৈদ্যুতিক সুইচ ও রিলে: এর তরল অবস্থা এবং পরিবাহিতা এটিকে উপযোগী করে তোলে।
  • ফ্লুরোসেন্ট ও মারকারি-বাষ্প বাতি: আয়নিত হলে অতিবেগুনী আলো উৎপন্ন করে, যা ফসফরকে উত্তেজিত করে।
• ক্লোর-ক্ষার প্রক্রিয়া (অধিকাংশ ক্ষেত্রে প্রতিস্থাপিত): ঐতিহাসিকভাবে, এটি ব্রাইন থেকে সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড এবং ক্লোরিন উৎপাদনে একটি প্রবাহিত ক্যাথোড হিসাবে ব্যবহৃত হত। তবে, এই প্রক্রিয়াটি উল্লেখযোগ্য পারদ দূষণ ঘটিয়েছিল।
• সোনা ও রূপা নিষ্কাশন (অত্যন্ত সীমিত/অপ্রচলিত): অ্যামালগামেশন প্রক্রিয়ায় পারদ ব্যবহার করে আকরিক থেকে সোনা ও রূপার সূক্ষ্ম কণা দ্রবীভূত করা হত, যা একটি অ্যামালগাম তৈরি করত এবং পরে উত্তপ্ত করে মূল্যবান ধাতু পুনরুদ্ধার করা যেত। এই পদ্ধতি ব্যাপক পারদ দূষণ ঘটিয়েছিল।
• অনুঘটক: কিছু নির্দিষ্ট রাসায়নিক সংশ্লেষণে ব্যবহৃত হয়, যেমন অ্যাসিটিলিন থেকে অ্যাসিটালডিহাইড উৎপাদন (যদিও এখন প্যালাডিয়ামের মতো অনুঘটক বেশি পছন্দ করা হয়)।

জৈবিক গুরুত্ব

• বিষাক্ততা: পারদ এবং এর যৌগগুলি জীবন্ত প্রাণীর জন্য অত্যন্ত বিষাক্ত। মানুষের মধ্যে এর কোনো পরিচিত উপকারী জৈবিক ভূমিকা নেই।
  • মৌলিক পারদ (Hg): পারদ বাষ্প ফুসফুসের মাধ্যমে সহজে শোষিত হয় এবং রক্ত-মস্তিষ্কের বাধা অতিক্রম করতে পারে, যা স্নায়বিক ক্ষতি করে। তরল মৌলিক পারদ যদি খাওয়া হয় তবে তা খুব কম শোষিত হয়।
  • অজৈব পারদ যৌগ (যেমন, HgCl₂, HgS): প্রধানত কিডনি এবং গ্যাস্ট্রোইনটেস্টাইনাল ট্র্যাক্টকে প্রভাবিত করে।
  • জৈব পারদ যৌগ (যেমন, মিথাইলমারকারি, CH₃Hg⁺): সবচেয়ে বিপজ্জনক রূপ। এটি লিপিডে অত্যন্ত দ্রবণীয়, মস্তিষ্কে জমা হয় এবং খাদ্য শৃঙ্খলে (যেমন, মাছ) বায়োঅ্যাকুমুলেট হয়। এটি গুরুতর স্নায়বিক ক্ষতি, বিকাশের অস্বাভাবিকতা এবং মিনামাটা রোগ ঘটায়।
• পরিবেশগত উদ্বেগ: পরিবেশে নির্গত পারদ (শিল্প নির্গমন, কয়লা দহন, খনিজ খনন থেকে) অণুজীব দ্বারা মিথাইলমারকারিতে রূপান্তরিত হতে পারে, যা পরে জলজ খাদ্য শৃঙ্খলে প্রবেশ করে এবং বায়োম্যাগনিফাই করে, বন্যপ্রাণী ও মানুষের স্বাস্থ্যের জন্য গুরুতর হুমকি তৈরি করে।