নিকেল (Ni) - পরীক্ষার প্রস্তুতির নির্দেশিকা

ভূমিকা

নিকেল (Ni) একটি রূপালী-সাদা, উজ্জ্বল ধাতু, যার সামান্য সোনালী আভা রয়েছে এবং এটি d-ব্লক অবস্থান্তর মৌলসমূহের অন্তর্গত। ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা, শক্তি এবং সংকর ধাতুসমূহে এই ধর্মগুলি যোগ করার ক্ষমতার জন্য এটি অত্যন্ত মূল্যবান। শিল্প অনুঘটক এবং ব্যাটারির উপাদান থেকে শুরু করে মুদ্রা এবং গুরুত্বপূর্ণ কাঠামোগত উপকরণ পর্যন্ত এর বিভিন্ন প্রয়োগ আধুনিক প্রযুক্তি ও দৈনন্দিন জীবনে এটিকে একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ মৌল করে তুলেছে।

CBSE/JEE কুইক রিভিশন নোটস

• প্রতীক: Ni
• পারমাণবিক সংখ্যা (Z): 28
• পারমাণবিক ভর (A): 58.69 u
• শ্রেণী: 10
• পর্যায়: 4
• ব্লক: d-ব্লক (অবস্থান্তর ধাতু)
• সাধারণ জারণ অবস্থা: +2 (সবচেয়ে সাধারণ), +3 (কম স্থিতিশীল, প্রায়শই জটিল যৌগে থাকে)
• প্রকৃতি: ফেরোম্যাগনেটিক ধাতু
• ঘনত্ব: 8.90 g/cm³
• গলনাঙ্ক: 1455 °C
• স্ফুটনাঙ্ক: 2913 °C
• প্রমাণ তড়িৎদ্বার বিভব (E° Ni²⁺/Ni): -0.25 V
• ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা: উচ্চ, বায়ুতে প্যাসিভেশন (নিষ্ক্রিয়তা) তৈরির কারণে।

ইলেকট্রন বিন্যাস ও বন্ধন আচরণ

ইলেকট্রন বিন্যাস

• ভূমি অবস্থা: [Ar] 3d⁸ 4s²
• Ni²⁺ আয়ন: [Ar] 3d⁸ (দুটি 4s ইলেকট্রন হারায়)
• Ni³⁺ আয়ন: [Ar] 3d⁷ (দুটি 4s ইলেকট্রন এবং একটি 3d ইলেকট্রন হারায়)

বন্ধন আচরণ

• নিকেল সাধারণত +2 জারণ অবস্থায় আয়নিক যৌগ গঠন করে (যেমন, NiCl₂)।
• এটি সহজেই অসংখ্য সন্নিবেশ যৌগ (কমপ্লেক্স) গঠন করে যেখানে এটি কেন্দ্রীয় ধাতব আয়ন হিসাবে কাজ করে।
• Ni(II) কমপ্লেক্সের সাধারণ জ্যামিতিগুলি হল:
  • বর্গীয় সমতলীয়: প্রায়শই শক্তিশালী লিগ্যান্ডের সাথে, dsp² সংকরায়ন জড়িত (যেমন, [Ni(CN)₄]²⁻)। ডায়াম্যাগনেটিক।
  • টেট্রাহেড্রাল: প্রায়শই দুর্বল লিগ্যান্ডের সাথে, sp³ সংকরায়ন জড়িত (যেমন, [NiCl₄]²⁻)। প্যারাচুম্বকীয়।
  • অষ্টতলকীয়: ছয়টি লিগ্যান্ডের সাথে সাধারণ, sp³d² বা d²sp³ সংকরায়ন জড়িত (যেমন, [Ni(NH₃)₆]²⁺)। প্যারাচুম্বকীয়।
• নিকেল অর্গানোমেটালিক যৌগও গঠন করে, বিশেষ করে নিকেল টেট্রাকার্বনিল, Ni(CO)₄, যেখানে নিকেলের আনুষ্ঠানিক জারণ অবস্থা শূন্য।

গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক বিক্রিয়া

1. লঘু অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া

নিকেল লঘু অন-জারক অ্যাসিডের (যেমন HCl, H₂SO₄) সাথে ধীরে ধীরে বিক্রিয়া করে হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন করে। Ni(s) + 2HCl(aq) → NiCl₂(aq) + H₂(g)

2. জারক অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া

ঘন নাইট্রিক অ্যাসিড নিকেলের পৃষ্ঠে একটি প্রতিরক্ষামূলক, অভেদ্য অক্সাইড স্তর গঠনের কারণে এটিকে নিষ্ক্রিয় (passivate) করে তোলে, যা পরবর্তী বিক্রিয়াকে বাধা দেয়। লঘু নাইট্রিক অ্যাসিড বিক্রিয়া করতে পারে, তবে উৎপাদিত পদার্থগুলি ঘনত্ব এবং তাপমাত্রার উপর নির্ভরশীল।

3. অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া

উচ্চ তাপমাত্রায়, নিকেল অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া করে নিকেল(II) অক্সাইড গঠন করে। 2Ni(s) + O₂(g) --(heat)--> 2NiO(s)

4. হ্যালোজেনের সাথে বিক্রিয়া

তাপ দিলে নিকেল সরাসরি হ্যালোজেনের সাথে বিক্রিয়া করে নিকেল হ্যালাইড গঠন করে। Ni(s) + Cl₂(g) --(heat)--> NiCl₂(s)

5. মন্ড পদ্ধতি (নিকেলের বিশুদ্ধিকরণ)

এই পদ্ধতি উদ্বায়ী নিকেল টেট্রাকার্বনিল-এর গঠন এবং বিয়োজনকে কাজে লাগায়।

• গঠন: নিকেল 50-60 °C তাপমাত্রায় কার্বন মনোক্সাইডের সাথে বিক্রিয়া করে উদ্বায়ী নিকেল টেট্রাকার্বনিল গঠন করে। Ni(s) + 4CO(g) --(50-60°C)--> Ni(CO)₄(g)
• বিয়োজন: নিকেল টেট্রাকার্বনিল 180-200 °C তাপমাত্রায় বিয়োজিত হয়ে বিশুদ্ধ নিকেল উৎপন্ন করে। Ni(CO)₄(g) --(180-200°C)--> Ni(s) + 4CO(g)

6. জটিল যৌগ গঠন

নিকেল(II) বিভিন্ন স্থিতিশীল সন্নিবেশ যৌগ গঠন করে।

• হেক্সাঅ্যামমিননিকেল(II) আয়ন: Ni²⁺(aq) + 6NH₃(aq) → [Ni(NH₃)₆]²⁺(aq) (অষ্টতলকীয়, প্যারাচুম্বকীয়)
• টেট্রাসায়ানোনিকেল্যাট(II) আয়ন: Ni²⁺(aq) + 4CN⁻(aq) → [Ni(CN)₄]²⁻(aq) (বর্গীয় সমতলীয়, ডায়াম্যাগনেটিক)

শিল্প ও জৈব গুরুত্ব

শিল্প গুরুত্ব

• সংকর ধাতু: নিকেল অসংখ্য উচ্চ-পারফরম্যান্স সংকর ধাতুর একটি প্রধান উপাদান।
  • স্টেইনলেস স্টিল: ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা, শক্তি এবং নমনীয়তা উন্নত করে (যেমন, অস্টেনিটিক স্টিলে 8-12% Ni থাকে)।
  • নাইক্রোম: নিকেল এবং ক্রোমের একটি সংকর ধাতু, উচ্চ বৈদ্যুতিক প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং উচ্চ তাপমাত্রায় স্থিতিশীলতার কারণে এটি হিটিং এলিমেন্টে ব্যবহৃত হয়।
  • মনাল: নিকেল এবং তামার একটি সংকর ধাতু, সমুদ্রের জল এবং বিভিন্ন অ্যাসিড দ্বারা ক্ষয় প্রতিরোধী।
  • ইনভার: নিকেল এবং লোহার একটি সংকর ধাতু, এর অত্যন্ত কম তাপীয় প্রসারণ গুণাঙ্কের জন্য পরিচিত, যা নির্ভুল যন্ত্রপাতিতে ব্যবহৃত হয়।
• অনুঘটক: শিল্প প্রক্রিয়ায় ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
  • হাইড্রোজেনেশন: অসম্পৃক্ত উদ্ভিজ্জ তেলের হাইড্রোজেনেশনকে অনুঘটিত করে মার্জারিন এবং অন্যান্য কঠিন চর্বি উৎপাদনে ব্যবহৃত হয়।
  • মিথেন উৎপাদন: প্রাকৃতিক গ্যাসের স্টিম রিফর্মিংয়ে হাইড্রোজেন এবং সিন্থেসিস গ্যাস উৎপাদনে ব্যবহৃত হয়।
• ব্যাটারি: রিচার্জেবল ব্যাটারির একটি অপরিহার্য উপাদান।
  • নিকেল-ক্যাডমিয়াম (NiCd) ব্যাটারি।
  • নিকেল-মেটাল হাইড্রাইড (NiMH) ব্যাটারি।
  • লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি (নতুন প্রজন্মের)।
• ইলেক্ট্রোপ্লেটিং: নিকেল প্লেটিং অন্যান্য ধাতুকে আলংকারিক ফিনিশ এবং ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদান করে।
• মুদ্রা: ঐতিহাসিকভাবে মুদ্রা তৈরিতে ব্যবহৃত হয় এর স্থায়িত্ব এবং ক্ষয় প্রতিরোধের কারণে।

জৈব গুরুত্ব

• ট্রেস মৌল: নিকেল কিছু জীবের, প্রধানত ব্যাকটেরিয়া, ছত্রাক এবং কিছু উদ্ভিদের বেশ কয়েকটি এনজাইমের জন্য একটি অপরিহার্য ট্রেস মৌল।
• এনজাইম কোফ্যাক্টর: এটি ইউরিয়াজ (ইউরিয়া বিপাকে জড়িত) এবং হাইড্রোজেনেস (হাইড্রোজেন বিপাকে জড়িত) এর মতো এনজাইমের জন্য একটি কোফ্যাক্টর হিসাবে কাজ করে।
• বিষাক্ততা: যদিও ট্রেস পরিমাণে অপরিহার্য, নিকেলের উচ্চ ঘনত্ব বিষাক্ত এবং কার্সিনোজেনিক হতে পারে, বিশেষ করে নিকেল যৌগযুক্ত ধুলো শ্বাসপ্রশ্বাসের মাধ্যমে গ্রহণ করলে।