ফসফরাসের গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক যৌগসমূহ

ফসফরাসের প্রধান যৌগসমূহের পরিচিতি

ফসফরাস, একটি p-ব্লক মৌল, শিল্পগতভাবে এবং জৈবিকভাবে গুরুত্বপূর্ণ বিভিন্ন যৌগ গঠন করে। এর বহুমুখীতা এর একাধিক জারণ অবস্থায় (-3 থেকে +5 পর্যন্ত) বিদ্যমান থাকার এবং অক্সিজেন, হাইড্রোজেন ও হ্যালোজেনের মতো মৌলগুলির সাথে স্থিতিশীল বন্ধন গঠনের ক্ষমতা থেকে উদ্ভূত। উচ্চ বিদ্যালয়ের পরীক্ষার জন্য, ফসফিন (PH₃), ফসফরাস হ্যালাইডস (যেমন, PCl₅), এবং এর অক্সোঅ্যাসিডসমূহ (যেমন, H₃PO₄, H₃PO₃) বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ।

ফসফিন (PH₃)

ফসফিন একটি বর্ণহীন, অত্যন্ত বিষাক্ত গ্যাস যার পচা মাছের মতো বৈশিষ্ট্যপূর্ণ গন্ধ রয়েছে। এটি সূত্রের দিক থেকে অ্যামোনিয়ার (NH₃) অনুরূপ কিন্তু এটি অনেক দুর্বল ক্ষারক।

রাসায়নিক সূত্র

PH₃

সাধারণ নাম

ফসফিন

গবেষণাগারে প্রস্তুতি

1. ক্যালসিয়াম ফসফাইড (Ca₃P₂) থেকে জল বা লঘু অ্যাসিডের সাথে: ক্যালসিয়াম ফসফাইড জল বা লঘু হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে ফসফিন উৎপন্ন করে। এই পদ্ধতিতে প্রায়শই অপদ্রব্যযুক্ত ফসফিন পাওয়া যায়, যা P₂H₄ (ডাইফসফিন) বাষ্পের উপস্থিতির কারণে বাতাসে স্বতঃস্ফূর্তভাবে জ্বলে ওঠে।

   • জলের সাথে সমীকরণ: Ca₃P₂ (s) + 6H₂O (l) → 3Ca(OH)₂ (aq) + 2PH₃ (g)

   • লঘু হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিডের সাথে সমীকরণ: Ca₃P₂ (s) + 6HCl (aq) → 3CaCl₂ (aq) + 2PH₃ (g)

2. সাদা ফসফরাস (P₄) থেকে সোডিয়াম হাইড্রক্সাইডের সাথে: বিশুদ্ধ ফসফিন একটি নিষ্ক্রিয় পরিবেশে (যেমন, CO₂) সোডিয়াম হাইড্রক্সাইডের ঘন দ্রবণের সাথে সাদা ফসফরাস গরম করে প্রস্তুত করা যেতে পারে। এটি একটি অসমঞ্জস বিক্রিয়া।

   • সমীকরণ: P₄ (s) + 3NaOH (aq) + 3H₂O (l) → PH₃ (g) + 3NaH₂PO₂ (aq) (সোডিয়াম হাইপোফসফাইট)

ধর্ম

• বর্ণহীন গ্যাস, অত্যন্ত বিষাক্ত।
• জলে স্বল্প দ্রাব্য।
• দুর্বল ক্ষারকীয়; অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে ফসফোনিয়াম যৌগ (যেমন, PH₄I) গঠন করে। PH₃ (g) + HI (g) → PH₄I (s)
• বাতাসে জ্বলে মেটাফসফরিক অ্যাসিড উৎপন্ন করে। 2PH₃ (g) + 4O₂ (g) → P₂O₅ (s) + 3H₂O (l) (P₂O₅ তারপর জলের সাথে বিক্রিয়া করে HPO₃ তৈরি করে) 2PH₃ (g) + 4O₂ (g) → 2HPO₃ (aq) + 2H₂O (l) (আরও সঠিকভাবে, 2PH₃ + 4O₂ → P₂O₅ + 3H₂O। P₂O₅ + H₂O → 2HPO₃) অথবা সরল দহন: 2PH₃ (g) + 3O₂ (g) → P₂O₃ (s) + 3H₂O (l) (যদি সীমিত অক্সিজেন থাকে)

ফসফরাস পেন্টাক্লোরাইড (PCl₅)

ফসফরাস পেন্টাক্লোরাইড একটি ফ্যাকাশে হলুদ, আর্দ্রতাগ্রাহী কঠিন পদার্থ, যা জৈব রসায়নে সাধারণত একটি ক্লোরিনেশন বিকারক হিসাবে ব্যবহৃত হয়।

রাসায়নিক সূত্র

PCl₅

প্রস্তুতি প্রক্রিয়া

1. সাদা ফসফরাস (P₄) এবং অতিরিক্ত ক্লোরিন (Cl₂) থেকে: যখন সাদা ফসফরাস অতিরিক্ত শুষ্ক ক্লোরিন গ্যাসের সাথে বিক্রিয়া করে, তখন ফসফরাস পেন্টাক্লোরাইড গঠিত হয়।

   • সমীকরণ: P₄ (s) + 10Cl₂ (g) → 4PCl₅ (s)

2. ফসফরাস ট্রাইক্লোরাইড (PCl₃) এবং ক্লোরিন (Cl₂) থেকে: ফসফরাস ট্রাইক্লোরাইড ক্লোরিনের সাথে সহজে বিক্রিয়া করে ফসফরাস পেন্টাক্লোরাইড গঠন করে।

   • সমীকরণ: PCl₃ (l) + Cl₂ (g) → PCl₅ (s)

ধর্ম

• ফ্যাকাশে হলুদ থেকে হলদে-সাদা স্ফটিকাকার কঠিন পদার্থ।
• আর্দ্রতাগ্রাহী (বাতাস থেকে আর্দ্রতা শোষণ করে)।
• গরম করলে ঊর্ধ্বপাতিত হয়।
• তাপীয় বিয়োজনের মাধ্যমে PCl₃ এবং Cl₂ তে বিভক্ত হয়।

পরীক্ষা-প্রাসঙ্গিক বিক্রিয়াসমূহ

1. আর্দ্র বিশ্লেষণ (জলের সাথে বিক্রিয়া): PCl₅ তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে জলের সাথে ভিন্নভাবে বিক্রিয়া করে।

   • ঠান্ডা জল (আংশিক আর্দ্র বিশ্লেষণ): PCl₅ (s) + H₂O (l) → POCl₃ (l) + 2HCl (g) (ফসফোরিল ক্লোরাইড বা ফসফরাস অক্সিক্লোরাইড)

   • গরম জল (সম্পূর্ণ আর্দ্র বিশ্লেষণ): PCl₅ (s) + 4H₂O (l) → H₃PO₄ (aq) + 5HCl (aq) (অর্থোফসফরিক অ্যাসিড)

2. জৈব যৌগের সাথে বিক্রিয়া (ক্লোরিনেশন বিকারক হিসাবে):

   • অ্যালকোহল (যেমন, ইথানল) এর সাথে: C₂H₅OH (l) + PCl₅ (s) → C₂H₅Cl (l) + POCl₃ (l) + HCl (g) (ক্লোরোইথেন)

   • কার্বক্সিলিক অ্যাসিড (যেমন, অ্যাসিটিক অ্যাসিড) এর সাথে: CH₃COOH (l) + PCl₅ (s) → CH₃COCl (l) + POCl₃ (l) + HCl (g) (অ্যাসিটাইল ক্লোরাইড)

3. তাপীয় বিয়োজন: গরম করলে, PCl₅ ফসফরাস ট্রাইক্লোরাইড এবং ক্লোরিন গ্যাসে বিয়োজিত হয়। এই বিক্রিয়াটি উভমুখী।

   • সমীকরণ: PCl₅ (s) ⇌ PCl₃ (l) + Cl₂ (g)

ফসফরাসের অক্সোঅ্যাসিডসমূহ

ফসফরাস বেশ কয়েকটি অক্সোঅ্যাসিড গঠন করে, যেখানে ফসফরাস কেন্দ্রীয়ভাবে অক্সিজেন পরমাণুর সাথে আবদ্ধ থাকে, যার মধ্যে কিছু প্রোটোনেটেড হতে পারে (–OH গ্রুপ)। প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলি হল P এর জারণ অবস্থা, P–OH বন্ধনের সংখ্যা (ক্ষারকত্ব নির্ধারণ করে), এবং P=O ও P–H বন্ধনের উপস্থিতি।

অর্থোফসফরিক অ্যাসিড (H₃PO₄)

• রাসায়নিক সূত্র: H₃PO₄
• P এর জারণ অবস্থা: +5
• ক্ষারকত্ব: ট্রাইবেসিক (তিনটি P–OH বন্ধন ধারণ করে)
• গঠন: টেট্রাহেড্রাল ফসফরাস একটি P=O এবং তিনটি P–OH বন্ধন সহ।

      O
      ||
    HO—P—OH
      |
      OH
  

• প্রস্তুতি: ফসফরাস পেন্টাঅক্সাইড (P₄O₁₀) গরম জলের সাথে গরম করে: P₄O₁₀ (s) + 6H₂O (l) → 4H₃PO₄ (aq) বাণিজ্যিকভাবে ফসফেট শিলা সালফিউরিক অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করেও প্রস্তুত করা হয়।

ফসফরাস অ্যাসিড (H₃PO₃)

• রাসায়নিক সূত্র: H₃PO₃
• P এর জারণ অবস্থা: +3
• ক্ষারকত্ব: ডাইবেসিক (দুটি P–OH বন্ধন এবং একটি P–H বন্ধন ধারণ করে)
• গঠন: টেট্রাহেড্রাল ফসফরাস একটি P=O, দুটি P–OH বন্ধন, এবং একটি P–H বন্ধন সহ। P–H বন্ধন এর বিজারক ধর্মের জন্য দায়ী।

      O
      ||
    HO—P—H
      |
      OH
  

• প্রস্তুতি: ফসফরাস ট্রাইঅক্সাইড (P₄O₆) ঠান্ডা জলে দ্রবীভূত করে অথবা ফসফরাস ট্রাইক্লোরাইড (PCl₃) এর আর্দ্র বিশ্লেষণ দ্বারা। PCl₃ (l) + 3H₂O (l) → H₃PO₃ (aq) + 3HCl (aq)

গুরুত্বপূর্ণ ফসফরাস যৌগসমূহের তুলনামূলক ধর্ম

ধর্ম	ফসফিন (PH₃)	ফসফরাস পেন্টাক্লোরাইড (PCl₅)	অর্থোফসফরিক অ্যাসিড (H₃PO₄)	ফসফরাস অ্যাসিড (H₃PO₃)
সূত্র	PH₃	PCl₅	H₃PO₄	H₃PO₃
ভৌত অবস্থা	বর্ণহীন গ্যাস	ফ্যাকাশে হলুদ কঠিন পদার্থ	বর্ণহীন সান্দ্র তরল	বর্ণহীন স্ফটিকাকার কঠিন পদার্থ
গন্ধ	পচা মাছের মতো	তীব্র, উত্তেজক	গন্ধহীন	রসুনের মতো (বিশুদ্ধ), গন্ধহীন (দ্রবণ)
প্রকৃতি	দুর্বল ক্ষারকীয়	লুইস অ্যাসিড, ক্লোরিনেশন বিকারক	শক্তিশালী অ্যাসিড (ট্রাইবেসিক)	মধ্যম শক্তিশালী অ্যাসিড (ডাইবেসিক), বিজারক পদার্থ
P এর জারণ অবস্থা	-3	+5	+5	+3
P এর সংকরায়ণ	sp³	sp³d (গ্যাস/তরল), sp³d² & sp³ (কঠিন আয়ন: [PCl₄]⁺[PCl₆]⁻)	sp³	sp³
প্রধান বন্ধনসমূহ	3 P–H	5 P–Cl	1 P=O, 3 P–OH	1 P=O, 2 P–OH, 1 P–H
বিক্রিয়াশীলতা	স্বতঃস্ফূর্তভাবে জ্বলে ওঠে (অপদ্রব্যযুক্ত), PH₄⁺ গঠন করে	আর্দ্র বিশ্লেষিত হয়, ক্লোরিনেশন বিকারক, তাপীয় বিয়োজন	ফসফেট এস্টার এবং লবণ গঠন করে	বিজারক পদার্থ, ফসফাইট লবণ গঠন করে