সিলিকন (Si): রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য ও বিক্রিয়া

রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যের সংক্ষিপ্ত বিবরণ

সিলিকন (Si) পর্যায় সারণীর 14 নং গ্রুপের একটি মেটালয়েড মৌল, যা তার অর্ধপরিবাহী বৈশিষ্ট্য এবং শক্তিশালী সমযোজী বন্ধন গঠনের ক্ষমতার জন্য পরিচিত।

তড়িৎ ঋণাত্মকতা: 1.90 (পাউলিং স্কেল)।
বন্ধন: প্রধানত সমযোজী বন্ধন গঠন করে, প্রায়শই 4 যোজ্যতা প্রদর্শন করে।
জারণ অবস্থা: প্রধানত +4, +2 কম সাধারণ এবং স্থিতিশীল।
বিক্রিয়াশীলতা: সাধারণত ধাতুর চেয়ে কম প্রতিক্রিয়াশীল কিন্তু উচ্চ তাপমাত্রায় কার্বনের চেয়ে বেশি প্রতিক্রিয়াশীল, কারণ এর শক্তিশালী Si-Si এবং Si-O বন্ধন রয়েছে। সিলিকন ডাই অক্সাইডের (SiO₂) একটি পাতলা, প্রতিরক্ষামূলক স্তর প্রায়শই এটিকে নিষ্ক্রিয় করে তোলে।

বায়ু ও অক্সিজেনের ক্রিয়া

সাধারণ তাপমাত্রায় সিলিকন তুলনামূলকভাবে নিষ্ক্রিয়, তবে উচ্চ তাপমাত্রায় অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া করে।

অক্সিজেনের (বায়ু) সাথে: সিলিকন 800 °C এর বেশি তাপমাত্রায় অক্সিজেনে পুড়ে সিলিকন ডাই অক্সাইড তৈরি করে। এই অক্সাইড স্তরটি প্রতিরক্ষামূলক এবং মাঝারি তাপমাত্রায় আরও জারণ প্রতিরোধ করে। Si(s) + O₂(g) --(Heat)--> SiO₂(s)

জল ও বাষ্পের ক্রিয়া

সাধারণ পরিস্থিতিতে সিলিকন জল ও বাষ্পের প্রতি উল্লেখযোগ্যভাবে নিষ্ক্রিয়।

জল/বাষ্পের সাথে: সিলিকন উচ্চ তাপমাত্রাতেও জল বা বাষ্পের সাথে বিক্রিয়া করে না। এই নিষ্ক্রিয়তার কারণ হল এর পৃষ্ঠে সিলিকন ডাই অক্সাইডের (SiO₂) একটি স্থিতিশীল, প্রতিরক্ষামূলক স্তর তৈরি হওয়া, যা জলের অণুগুলিকে অন্তর্নিহিত সিলিকন পরমাণুর কাছে পৌঁছাতে বাধা দেয়।

অ্যাসিড ও ক্ষারকের ক্রিয়া

সিলিকন অ্যাসিডের সাথে নির্দিষ্ট বিক্রিয়াশীলতা প্রদর্শন করে এবং শক্তিশালী ক্ষারকের সাথে বিক্রিয়া করে।

অ্যাসিডের ক্রিয়া

অন-জারক অ্যাসিড (যেমন, HCl, লঘু H₂SO₄): সিলিকন অন-জারক অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে না।
জারক অ্যাসিড (যেমন, HNO₃): সিলিকন বিশুদ্ধ নাইট্রিক অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে না। তবে, এটি গাঢ় নাইট্রিক অ্যাসিড এবং হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিডের মিশ্রণের সাথে তীব্রভাবে বিক্রিয়া করে। হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিড প্রতিরক্ষামূলক SiO₂ স্তরকে দ্রবীভূত করে এবং সিলিকনের সাথে বিক্রিয়া করে ফ্লুরোসিলিসিক অ্যাসিড তৈরি করে। 3Si(s) + 4HNO₃(aq) + 18HF(aq) \rightarrow 3H₂SiF₆(aq) + 4NO(g) + 8H₂O(l)
হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিড (HF): হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিড সহজেই সিলিকনকে আক্রমণ করে, যা সেমিকন্ডাক্টর এচিংয়ে ব্যবহৃত হয়। Si(s) + 6HF(aq) \rightarrow H₂SiF₆(aq) + 2H₂(g)

ক্ষারকের ক্রিয়া

শক্তিশালী উত্তপ্ত ক্ষারক: সিলিকন উত্তপ্ত, গাঢ় শক্তিশালী ক্ষারকের (যেমন, NaOH, KOH) দ্রবণের সাথে বিক্রিয়া করে দ্রবণীয় সিলিকেট গঠন করে এবং হাইড্রোজেন গ্যাস নির্গত করে। Si(s) + 2NaOH(aq) + H₂O(l) --(Heat)--> Na₂SiO₃(aq) + 2H₂(g)

প্রধান পরীক্ষাগার পরীক্ষা/শনাক্তকরণ বিক্রিয়া

সিলিকনের শনাক্তকরণ সাধারণত এর যৌগ, বিশেষত সিলিকেট (SiO₃²⁻ আয়ন) জড়িত। মৌল সিলিকন সাধারণত রুটিন গুণগত বিশ্লেষণে শনাক্ত করা হয় না।

সিলিকেটের (SiO₃²⁻) শনাক্তকরণ

অম্লীয়করণ পরীক্ষা: যখন একটি দ্রবণীয় সিলিকেট দ্রবণ (যেমন, সোডিয়াম সিলিকেট) লঘু হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড দিয়ে অম্লীয় করা হয়, তখন সিলিসিক অ্যাসিডের (H₂SiO₃) একটি জেলটিনাস অধঃক্ষেপ তৈরি হয়। Na₂SiO₃(aq) + 2HCl(aq) \rightarrow H₂SiO₃(s)\downarrow + 2NaCl(aq) সিলিসিক অ্যাসিডের অধঃক্ষেপ (প্রায়শই SiO₂·nH₂O হিসাবে উপস্থাপিত) উত্তপ্ত করলে ডিহাইড্রেট হয়ে সিলিকা জেল তৈরি করতে পারে।
অ্যামোনিয়াম মলিবডেট পরীক্ষা: একটি সিলিকেট দ্রবণে লঘু নাইট্রিক অ্যাসিড দিয়ে অম্লীয় করার পর অ্যামোনিয়াম মলিবডেট দ্রবণ যোগ করে উত্তপ্ত করলে, একটি বৈশিষ্ট্যপূর্ণ হলুদ রঙ বা অধঃক্ষেপ তৈরি হয়। এটি সিলিকোমলিবডিক অ্যাসিড বা এর অ্যামোনিয়াম লবণের, একটি হেটেরোপলি অ্যাসিড কমপ্লেক্স গঠনের কারণে ঘটে। পর্যবেক্ষণ: হলুদ রঙ বা অধঃক্ষেপ। প্রধান বিকারক: সিলিকেট আয়ন, অ্যামোনিয়াম মলিবডেট, লঘু নাইট্রিক অ্যাসিড। উৎপন্ন পদার্থ (সাধারণ): সিলিকোমলিবডিক অ্যাসিড (যেমন, H₄[Si(Mo₁₂O₄₀)]) বা এর অ্যামোনিয়াম লবণ (যেমন, (NH₄)₄[Si(Mo₁₂O₄₀)])। উচ্চ বিদ্যালয়ে এই জটিল বিক্রিয়ার সঠিক স্টোইচিওমেট্রি প্রায়শই সরলীকৃত হয়।