অক্সিজেন (O) - পরীক্ষার পুনর্বিবেচনা গাইড

ভূমিকা

অক্সিজেন (O), পৃথিবীর ভূত্বকের ভরের দিক থেকে সবচেয়ে বেশি পরিমাণে থাকা উপাদান এবং বায়ুমণ্ডলের দ্বিতীয় সর্বাধিক প্রাচুর্যপূর্ণ উপাদান (আয়তনের 20.95%), বেশিরভাগ জীব এবং অসংখ্য শিল্প প্রক্রিয়ার জন্য মৌলিক। এর উচ্চ প্রতিক্রিয়াশীলতা এবং অনন্য ইলেকট্রনিক বিন্যাস বিভিন্ন রাসায়নিক বিক্রিয়া এবং জৈবিক চক্রে এর ভূমিকা নির্ধারণ করে।

CBSE/JEE দ্রুত পুনর্বিবেচনা নোট

• প্রতীক: O
• পারমাণবিক সংখ্যা (Z): 8
• পারমাণবিক ভর: 15.999 u ≈ 16 u
• ইলেকট্রনিক বিন্যাস: 1s² 2s² 2p⁴ ([He] 2s² 2p⁴)
• যোজ্যতা: 2 (সাধারণত)
• গ্রুপ: 16 (চ্যালকোজেন)
• পিরিয়ড: 2
• ব্লক: p-ব্লক
• প্রকৃতি: অধাতু, দ্বিপরমাণু গ্যাস (O₂), প্যারাম্যাগনেটিক
• তড়িৎ ঋণাত্মকতা (পাউলিং স্কেল): 3.44
• প্রথম আয়নীকরণ এনথালপি: 1314 kJ/mol
• ইলেকট্রন গ্রহণ এনথালপি: -141 kJ/mol
• অ্যালোট্রোপ: ডাইঅক্সিজেন (O₂) এবং ওজোন (O₃)
• সাধারণ জারণ অবস্থা: -2 (সবচেয়ে সাধারণ), -1 (পারঅক্সাইড), -1/2 (সুপারঅক্সাইড), 0 (মৌলিক), +1 (O₂F₂), +2 (OF₂)

ইলেকট্রন বিন্যাস ও বন্ধন আচরণ

অক্সিজেনের ইলেকট্রনিক বিন্যাস, 1s² 2s² 2p⁴, ছয়টি যোজ্যতা ইলেকট্রন নির্দেশ করে। একটি স্থিতিশীল অষ্টক অর্জনের জন্য, অক্সিজেন সহজেই দুটি ইলেকট্রন গ্রহণ করে বা দুটি ইলেকট্রন জোড় ভাগ করে নেয়।

• তড়িৎ ঋণাত্মকতা: অক্সিজেন দ্বিতীয় সর্বাধিক তড়িৎ ঋণাত্মক উপাদান (ফ্লুরিনের পরে), যা এর শক্তিশালী জারণ বৈশিষ্ট্যে অবদান রাখে।
• সমযোজী বন্ধন: সাধারণত দুটি সমযোজী বন্ধন (যেমন, H₂O) বা একটি দ্বিবন্ধন (যেমন, O₂) গঠন করে।
• আয়নিক বন্ধন: অত্যন্ত তড়িৎ ধনাত্মক ধাতুর সাথে O²⁻ আয়ন গঠন করে (যেমন, Na₂O, CaO)।
• জারণ অবস্থা:
  • -2: অক্সাইডে (H₂O, CO₂, CaO) সবচেয়ে সাধারণ।
  • -1: পারঅক্সাইডে (H₂O₂, Na₂O₂)।
  • -1/2: সুপারঅক্সাইডে (KO₂, RbO₂)।
  • 0: মৌলিক অক্সিজেন (O₂, O₃) এ।
  • +1: ডাইঅক্সিজেন ডাইফ্লুরাইডে (O₂F₂), যেখানে F বেশি তড়িৎ ঋণাত্মক।
  • +2: অক্সিজেন ডাইফ্লুরাইডে (OF₂), যেখানে F বেশি তড়িৎ ঋণাত্মক।
• ডাইঅক্সিজেন (O₂): একটি দ্বিবন্ধন ধারণ করে (একটি সিগমা, একটি পাই বন্ধন)। আণবিক অরবিটাল তত্ত্ব এর প্যারাম্যাগনেটিক প্রকৃতি ব্যাখ্যা করে π* অ্যান্টিবন্ডিং অরবিটালে দুটি অযুগ্ম ইলেকট্রনের কারণে।
• ওজোন (O₃): অক্সিজেনের একটি অ্যালোট্রোপ, যার বাঁকানো গঠন এবং রেজোন্যান্স স্থিতিশীলতা রয়েছে।

গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক বিক্রিয়া

ডাইঅক্সিজেন (O₂) এর প্রস্তুতি

1. ল্যাবরেটরিতে প্রস্তুতি:
   • পটাশিয়াম ক্লোরেট (KClO₃) এর বিয়োজন: 2KClO₃(s) --(MnO₂/Heat)--> 2KCl(s) + 3O₂(g)
   • হাইড্রোজেন পারঅক্সাইড (H₂O₂) এর বিয়োজন: 2H₂O₂(aq) --(MnO₂)--> 2H₂O(l) + O₂(g)
   • ধাতব অক্সাইড (যেমন, Ag₂O, HgO) এর উচ্চ তাপমাত্রায় বিয়োজন: 2Ag₂O(s) --(Heat)--> 4Ag(s) + O₂(g)
2. শিল্প প্রস্তুতি:
   • তরল বায়ুর আংশিক পাতন: বায়ু তরল করা হয়, তারপর আংশিক পাতন করা হয়। নাইট্রোজেন (স্ফুটনাঙ্ক -196 °C) প্রথমে পাতিত হয়, তরল অক্সিজেন (স্ফুটনাঙ্ক -183 °C) পিছনে রেখে যায়।
   • জলের তড়িৎ বিশ্লেষণ: 2H₂O(l) --(Electricity)--> 2H₂(g) + O₂(g)

ডাইঅক্সিজেন (O₂) এর বিক্রিয়া

অক্সিজেন একটি শক্তিশালী জারক এবং বেশিরভাগ উপাদান ও অনেক যৌগের সাথে বিক্রিয়া করে।

1. ধাতুর সাথে বিক্রিয়া: ক্ষারীয় অক্সাইড তৈরি করে।
   • 4Na(s) + O₂(g) --> 2Na₂O(s) (সোডিয়াম অক্সাইড)
   • 2Mg(s) + O₂(g) --> 2MgO(s) (ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইড)
   • 4Al(s) + 3O₂(g) --> 2Al₂O₃(s) (অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড)
   • 3Fe(s) + 2O₂(g) --(Heat)--> Fe₃O₄(s) (আয়রন(II,III) অক্সাইড)
2. অধাতুর সাথে বিক্রিয়া: অম্লীয় বা নিরপেক্ষ অক্সাইড তৈরি করে।
   • C(s) + O₂(g) --> CO₂(g) (কার্বন ডাই অক্সাইড, অম্লীয়)
   • S(s) + O₂(g) --> SO₂(g) (সালফার ডাই অক্সাইড, অম্লীয়)
   • P₄(s) + 5O₂(g) --> P₄O₁₀(s) (ফসফরাস পেন্টঅক্সাইড, অম্লীয়)
   • N₂(g) + O₂(g) --(Electric Arc)--> 2NO(g) (নাইট্রোজেন মনোক্সাইড, নিরপেক্ষ)
   • 2H₂(g) + O₂(g) --> 2H₂O(l) (জল, নিরপেক্ষ)
3. যৌগের সাথে বিক্রিয়া (দহন): অক্সিজেন দহনকে সমর্থন করে।
   • হাইড্রোকার্বন: CH₄(g) + 2O₂(g) --> CO₂(g) + 2H₂O(g) (মিথেন দহন)
   • হাইড্রোজেন সালফাইড: 2H₂S(g) + 3O₂(g) --> 2SO₂(g) + 2H₂O(g)
   • অ্যামোনিয়া: 4NH₃(g) + 5O₂(g) --(Pt/Rh catalyst)--> 4NO(g) + 6H₂O(g) (ওস্টওয়াল্ড প্রক্রিয়া অন্তর্বর্তী)

শিল্প ও জৈবিক গুরুত্ব

শিল্প গুরুত্ব

• ধাতুবিদ্যা: গলিত লোহা থেকে অশুদ্ধি (যেমন, কার্বন, সালফার, ফসফরাস) অপসারণের জন্য ইস্পাত তৈরিতে ব্যবহৃত হয় জারণ প্রক্রিয়ায়।
• ওয়েল্ডিং এবং কাটিং: অক্সি-অ্যাসিটিলিন টর্চ ওয়েল্ডিং এবং ধাতু কাটার জন্য উচ্চ তাপমাত্রা তৈরি করে।
• রাসায়নিক সংশ্লেষণ: নাইট্রিক অ্যাসিড (অ্যামোনিয়া থেকে), সালফিউরিক অ্যাসিড, ইথিলিন অক্সাইড এবং অন্যান্য শিল্প রাসায়নিক উৎপাদনে ব্যবহৃত হয়।
• চিকিৎসা: শ্বাসকষ্টজনিত রোগীদের এবং হাইপারবারিক অক্সিজেন থেরাপিতে প্রয়োগ করা হয়।
• রকেট জ্বালানি: তরল অক্সিজেন (LOX) রকেট ইঞ্জিনে জারক হিসাবে কাজ করে।
• বর্জ্য জল শোধন: পয়ঃনিষ্কাশন শোধনে অ্যারোবিক জৈবিক প্রক্রিয়া উন্নত করতে ব্যবহৃত হয়।

জৈবিক গুরুত্ব

• শ্বসন: বেশিরভাগ জীবের অ্যারোবিক শ্বসনের জন্য অপরিহার্য, যেখানে এটি ইলেকট্রন পরিবহন শৃঙ্খলে চূড়ান্ত ইলেকট্রন গ্রহণকারী হিসাবে কাজ করে, শক্তি (ATP) মুক্ত করে। C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + Energy
• সালোকসংশ্লেষণ (উপজাত): উদ্ভিদ এবং শৈবাল দ্বারা সালোকসংশ্লেষণের উপজাত হিসাবে অক্সিজেন বায়ুমণ্ডলে নির্গত হয়। 6CO₂ + 6H₂O --(Light Energy)--> C₆H₁₂O₆ + 6O₂
• ওজোন স্তর: স্ট্র্যাটোস্ফিয়ারিক ওজোন (O₃) সূর্য থেকে ক্ষতিকারক অতিবেগুনী (UV) বিকিরণ শোষণ করে, পৃথিবীতে জীবনকে রক্ষা করে।
• বিয়োজন: জৈব পদার্থের বিয়োজনে জড়িত, যা বাস্তুতন্ত্রে পুষ্টি উপাদান ফিরিয়ে দেয়।