নাইট্রোজেন (N): পারমাণবিক গঠন ও বন্ধন আচরণ

পারমাণবিক পরামিতি পরিচিতি

নাইট্রোজেন (N) একটি রাসায়নিক মৌল যার পারমাণবিক সংখ্যা 7। এটি একটি অধাতু, পর্যায় সারণীর 15 নং গ্রুপ (নিক্টোজেন) এবং 2 নং পর্যায়ভুক্ত।

• পারমাণবিক সংখ্যা (Z): 7
  • নিউক্লিয়াসে 7টি প্রোটন নির্দেশ করে।
  • একটি নিরপেক্ষ নাইট্রোজেন পরমাণুতে 7টি ইলেকট্রন থাকে।
• ভর সংখ্যা (A): প্রায় 14 (সবচেয়ে সাধারণ আইসোটোপ, $^\{14\}$N এর জন্য)।
  • 7টি নিউট্রন নির্দেশ করে (ভর সংখ্যা - পারমাণবিক সংখ্যা = 14 - 7 = 7)।
• আইসোটোপ: দুটি স্থিতিশীল আইসোটোপ হলো $^\{14\}$N (99.634%) এবং $^\{15\}$N (0.366%)।

সাবশেল ইলেকট্রন বিন্যাস

একটি নিরপেক্ষ নাইট্রোজেন পরমাণু (Z=7) এর বিভিন্ন সাবশেলে ইলেকট্রনের বিন্যাস হলো:

• পূর্ণ ইলেকট্রন বিন্যাস: 1s² 2s² 2p³
• নোবেল গ্যাস বিন্যাস: [He] 2s² 2p³

অরবিটাল চিত্র

হান্ড-এর সর্বোচ্চ বহুত্ব নীতি (Hund’s Rule of Maximum Multiplicity) এবং পাউলি-এর বর্জন নীতি (Pauli’s Exclusion Principle) অনুসরণ করে অরবিটাল চিত্রটি ইলেকট্রন পূরণের পদ্ধতি চিত্রিত করে:

• 1s অরবিটাল: [↑↓] (1s²)
• 2s অরবিটাল: [↑↓] (2s²)
• 2p অরবিটাল: [↑] [↑] [↑] (2p³)

এই বিন্যাসটি অর্ধপূর্ণ p-সাবশেলকে তুলে ধরে, যা নাইট্রোজেন পরমাণুর আপেক্ষিক স্থিতিশীলতায় অবদান রাখে।

যোজ্যতা ইলেকট্রন ও যোজ্যতা

• যোজ্যতা ইলেকট্রন: নাইট্রোজেনের 5টি যোজ্যতা ইলেকট্রন রয়েছে (2s সাবশেল থেকে 2টি এবং 2p সাবশেল থেকে 3টি)। এর বাইরের ইলেকট্রন বিন্যাস হলো 2s² 2p³।
• যোজ্যতা:
  • সাধারণ যোজ্যতা: নাইট্রোজেন সাধারণত 3 যোজ্যতা প্রদর্শন করে। এটি নিম্নলিখিত উপায়ে অর্জন করা যেতে পারে:
    • 3টি ইলেকট্রন গ্রহণ করে N³⁻ আয়ন গঠন করে (যেমন, Li₃N এর মতো নাইট্রাইডে)।
    • 3টি ইলেকট্রন ভাগ করে তিনটি সমযোজী বন্ধন গঠন করে (যেমন, NH₃ তে)।
  • সমযোজ্যতা: তিনটি সমযোজী বন্ধন ছাড়াও, এর নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় ব্যবহার করে একটি সন্নিবেশ (ডেটিভ) বন্ধন গঠনের মাধ্যমে 4 সমযোজ্যতাও প্রদর্শন করতে পারে। এর ফলে অ্যামোনিয়াম আয়ন (NH₄⁺) এর মতো প্রজাতি গঠিত হয়।
  • সর্বোচ্চ সমযোজ্যতা: 4-এর মধ্যে সীমাবদ্ধ। পর্যায় 2 এর মৌল হওয়ায়, নাইট্রোজেনের যোজ্যতা কক্ষে কোনো শূন্য d-অরবিটাল নেই, যা এর অষ্টক প্রসারণে বাধা দেয়।
• জারণ অবস্থা: নাইট্রোজেন -3 থেকে +5 পর্যন্ত বিস্তৃত জারণ অবস্থা প্রদর্শন করে।
  • -3: অ্যামোনিয়া (NH₃), নাইট্রাইড (যেমন, Li₃N, Mg₃N₂)
  • -2: হাইড্রাজিন (N₂H₄)
  • -1: হাইড্রক্সিলঅ্যামিন (NH₂OH)
  • 0: ডাই-নাইট্রোজেন (N₂)
  • +1: নাইট্রাস অক্সাইড (N₂O)
  • +2: নাইট্রিক অক্সাইড (NO)
  • +3: ডাই-নাইট্রোজেন ট্রাইঅক্সাইড (N₂O₃), নাইট্রাস অ্যাসিড (HNO₂)
  • +4: নাইট্রোজেন ডাইঅক্সাইড (NO₂), ডাই-নাইট্রোজেন টেট্রোক্সাইড (N₂O₄)
  • +5: ডাই-নাইট্রোজেন পেন্টোক্সাইড (N₂O₅), নাইট্রিক অ্যাসিড (HNO₃)

বন্ধন আচরণ

নাইট্রোজেন প্রাথমিকভাবে এর উচ্চ তড়িৎ ঋণাত্মকতা (পাউলিং স্কেলে 3.04) এবং ছোট পারমাণবিক আকারের কারণে সমযোজী বন্ধন গঠন করে। এটি উচ্চ তড়িৎ ধনাত্মক ধাতুর সাথে আয়নিক বন্ধনও তৈরি করতে পারে।

1. সমযোজী বন্ধন

• ডাই-নাইট্রোজেন (N₂):
  • এটি একটি খুব শক্তিশালী ত্রিবন্ধন (N≡N) গঠন করে যার উচ্চ বন্ধন বিয়োজন এনথালপি (945 kJ/mol) রয়েছে, যা এটিকে ঘরের তাপমাত্রায় মূলত নিষ্ক্রিয় করে তোলে।
  • প্রতিটি নাইট্রোজেন পরমাণু তিনটি ইলেকট্রন দিয়ে তিনটি অংশীদারিত্বের জোড় তৈরি করে, একটি অষ্টক সম্পূর্ণ করে।
  • N₂ এর মতো দ্বিপরমাণু অণুগুলির জন্য এই প্রসঙ্গে সাধারণত কোনো সংকরায়ণ আলোচনা করা হয় না; বরং, এটি আণবিক অরবিটাল তত্ত্ব দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়।
• অ্যামোনিয়া (NH₃):
  • নাইট্রোজেন পরমাণু sp³ সংকরিত।
  • এটি তিনটি N-H সিগমা বন্ধন গঠন করে এবং একটি নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় ধারণ করে।
  • জ্যামিতি: পিরামিডীয় (নিঃসঙ্গ জোড়-বন্ধন জোড় বিকর্ষণের কারণে)।
  • বন্ধন কোণ: প্রায় 107°।
• অ্যামোনিয়াম আয়ন (NH₄⁺):
  • অ্যামোনিয়া (একটি লুইস ক্ষার) যখন একটি প্রোটনকে (H⁺) তার নিঃসঙ্গ জোড় দান করে, তখন একটি সন্নিবেশ সমযোজী বন্ধন গঠিত হয়।
  • নাইট্রোজেন পরমাণু sp³ সংকরিত।
  • এটি চারটি N-H সিগমা বন্ধন গঠন করে।
  • জ্যামিতি: চতুস্তলকীয়।
  • বন্ধন কোণ: 109.5°।
• নাইট্রেট আয়ন (NO₃⁻):
  • নাইট্রোজেন পরমাণু sp² সংকরিত।
  • এটি অক্সিজেন পরমাণুর সাথে একটি দ্বিবন্ধন এবং দুটি একক বন্ধন গঠন করে (অনুরণন কাঠামো দ্বিবন্ধন এবং চার্জকে স্থানান্তরিত করে)।
  • জ্যামিতি: ত্রিকোণীয় সমতলীয়।
• নাইট্রাইট আয়ন (NO₂⁻):
  • নাইট্রোজেন পরমাণু sp² সংকরিত।
  • এটি অক্সিজেন পরমাণুর সাথে একটি দ্বিবন্ধন এবং একটি একক বন্ধন গঠন করে এবং একটি নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় ধারণ করে।
  • জ্যামিতি: বাঁকানো বা V-আকৃতির।

2. আয়নিক বন্ধন

• নাইট্রোজেন উচ্চ তড়িৎ ধনাত্মক ধাতুগুলির সাথে আয়নিক যৌগ (নাইট্রাইড) গঠন করে, বিশেষ করে গ্রুপ 1 এবং গ্রুপ 2 মৌলগুলির সাথে, যেখানে এটি N³⁻ আয়ন হিসাবে বিদ্যমান।
• উদাহরণ: লিথিয়াম নাইট্রাইড (Li₃N), ম্যাগনেসিয়াম নাইট্রাইড (Mg₃N₂)। এই নাইট্রাইডগুলি প্রায়শই বিশুদ্ধ আয়নিকের পরিবর্তে উল্লেখযোগ্য আয়নিক বৈশিষ্ট্য সহ সমযোজী হয়।

3. সন্নিবেশ সমযোজী বন্ধন (ডেটিভ বন্ধন)

• নাইট্রোজেন, একটি নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় থাকার কারণে, একটি লুইস ক্ষার হিসাবে কাজ করতে পারে এবং তার নিঃসঙ্গ জোড় ইলেকট্রন-ঘাটতি প্রজাতিকে (লুইস অ্যাসিড) দান করতে পারে।
• উদাহরণ: NH₃ এবং H⁺ থেকে NH₄⁺ এর গঠন, অথবা ধাতব আয়নের সাথে জটিল যৌগ গঠন (যেমন, [Cu(NH₃)₄]²⁺)।