সালফার (S): পারমাণবিক গঠন এবং রাসায়নিক বন্ধন

সালফার (S)-এর পারমাণবিক পরামিতিগুলির ভূমিকা

সালফার (S) একটি অধাতব মৌল যা পর্যায় সারণীর 16 নং গ্রুপ (চালকোজেন) এবং 3 নং পর্যায় এর অন্তর্গত। এর পারমাণবিক গঠন এর রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে।

• পারমাণবিক সংখ্যা (Z): 16
  • নিউক্লিয়াসে 16টি প্রোটন নির্দেশ করে।
  • একটি নিরপেক্ষ সালফার পরমাণুতেও 16টি ইলেকট্রন থাকে।
• ভর সংখ্যা (A): প্রায় 32 পারমাণবিক ভর একক (amu)।
  • সালফারের সবচেয়ে সাধারণ আইসোটোপ হলো $^\{32\}\text\{S\}$।
  • নিউট্রনের সংখ্যা = ভর সংখ্যা - পারমাণবিক সংখ্যা = $32 - 16 = 16$।
• প্রতীক: S
• ব্লক: p-ব্লক মৌল

সাবশেল ইলেকট্রন বিন্যাস

ইলেকট্রন বিন্যাস বিভিন্ন শক্তিস্তর এবং সাবশেলে ইলেকট্রনের বণ্টন বর্ণনা করে।

সম্পূর্ণ ইলেকট্রন বিন্যাস

$1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$

নোবেল গ্যাস বিন্যাস

$[\text\{Ne\}] 3s^2 3p^4$

অরবিটাল চিত্র ব্যাখ্যা

যোজ্যতা কক্ষ হলো তৃতীয় কক্ষ ($n=3$), যেখানে 6টি ইলেকট্রন থাকে। এই 6টি যোজ্যতা ইলেকট্রনের $3s$ এবং $3p$ সাবশেলে বণ্টন হলো:

• $3s$ অরবিটাল: $\underline\{\uparrow\downarrow\}$ (জোড়বদ্ধ ইলেকট্রন)
• $3p$ অরবিটালসমূহ: $\underline\{\uparrow\downarrow\}$ $\underline\{\uparrow\quad\}$ $\underline\{\uparrow\quad\}$ (একটি জোড়বদ্ধ, দুটি অযুগ্ম ইলেকট্রন)

সালফারের খালি $3d$ অরবিটাল রয়েছে (যেমন, $3d^0$)। এই খালি $d$-অরবিটালের উপস্থিতি সালফারকে তার অষ্টক সম্প্রসারিত করতে এবং পরিবর্তনশীল যোজ্যতা ও উচ্চতর জারণ অবস্থা প্রদর্শন করতে সক্ষম করে, যা 2 নং পর্যায়ের মৌলগুলির (যেমন অক্সিজেন) পক্ষে $d$-অরবিটালের অনুপস্থিতির কারণে সম্ভব নয়।

যোজ্যতা ইলেকট্রন এবং যোজ্যতা

সালফারের 6টি যোজ্যতা ইলেকট্রন রয়েছে ($3s^2 3p^4$)। এই ইলেকট্রনগুলি রাসায়নিক বন্ধনে অংশ নেয়।

সাধারণ জারণ অবস্থা এবং যোজ্যতা

1. -2 জারণ অবস্থা:
   • এর অষ্টক পূর্ণ করার জন্য দুটি ইলেকট্রন গ্রহণ করে অর্জিত হয়, সালফাইড আয়ন ($\text\{S\}^\{2-\}$) গঠন করে।
   • যোজ্যতা: 2।
   • উদাহরণ: $\text\{H\}_2\text\{S\}$, $\text\{Na\}_2\text\{S\}$, $\text\{MgS\}$।
2. 0 জারণ অবস্থা:
   • এর মৌলিক রূপে, যেমন রম্বিক সালফার ($\text\{S\}_8$) এ, যেখানে সালফার পরমাণুগুলি একে অপরের সাথে সমযোজী বন্ধনে আবদ্ধ থাকে।
3. +2 জারণ অবস্থা:
   • এর $3p$ সাবশেলে থাকা দুটি অযুগ্ম ইলেকট্রন সমযোজী বন্ধন গঠনে জড়িত থাকে।
   • যোজ্যতা: 2।
   • উদাহরণ: $\text\{SCl\}_2$।
4. +4 জারণ অবস্থা:
   • একটি ইলেকট্রনকে $3p$ সাবশেল থেকে একটি খালি $3d$ অরবিটালে উন্নীত করে অর্জিত হয়। এটি চারটি অযুগ্ম ইলেকট্রন সৃষ্টি করে।
   • যোজ্যতা: 4।
   • উদাহরণ: $\text\{SO\}_2$ (সালফার ডাই অক্সাইড), $\text\{SF\}_4$ (সালফার টেট্রাফ্লুরাইড), $\text\{SO\}_3^\{2-\}$ (সালফাইট আয়ন)।
5. +6 জারণ অবস্থা:
   • একটি ইলেকট্রনকে $3p$ সাবশেল থেকে এবং একটি ইলেকট্রনকে $3s$ সাবশেল থেকে খালি $3d$ অরবিটালে উন্নীত করে অর্জিত হয়। এটি ছয়টি অযুগ্ম ইলেকট্রন সৃষ্টি করে।
   • যোজ্যতা: 6।
   • উদাহরণ: $\text\{SO\}_3$ (সালফার ট্রাই অক্সাইড), $\text\{H\}_2\text\{SO\}_4$ (সালফিউরিক অ্যাসিড), $\text\{SF\}_6$ (সালফার হেক্সাফ্লুরাইড), $\text\{SO\}_4^\{2-\}$ (সালফেট আয়ন)।

বন্ধন আচরণ

সালফার একটি অধাতু এবং প্রাথমিকভাবে সমযোজী বন্ধন তৈরি করে। তবে, এটি অত্যন্ত তড়িৎ ধনাত্মক ধাতুর সাথে আয়নিক বন্ধনও তৈরি করতে পারে। এর অষ্টক সম্প্রসারণের ক্ষমতা বিভিন্ন বন্ধন প্যাটার্ন এবং জ্যামিতি তৈরি করে।

1. সমযোজী বন্ধন

সালফার তার যোজ্যতা ইলেকট্রন ভাগ করে সমযোজী বন্ধন তৈরি করে।

• হাইড্রোজেন সালফাইড ($\text\{H\}_2\text\{S\}$):

  • সালফার দুটি হাইড্রোজেন পরমাণুর সাথে দুটি একক সমযোজী বন্ধন তৈরি করে।
  • সালফার $sp^3$ সংকরিত, কিন্তু দুটি নিঃসঙ্গ জোড় ইলেকট্রনের কারণে, আণবিক জ্যামিতি বাঁকা (V-আকৃতির) হয় যার বন্ধন কোণ প্রায় $92^\circ$।
  • S এর জারণ অবস্থা: -2।

• সালফার ডাইক্লোরাইড ($\text\{SCl\}_2$):

  • $\text\{H\}_2\text\{S\}$ এর মতো, সালফার দুটি ক্লোরিন পরমাণুর সাথে দুটি একক সমযোজী বন্ধন তৈরি করে।
  • সালফার $sp^3$ সংকরিত, যার ফলে একটি বাঁকা জ্যামিতি তৈরি হয়।
  • S এর জারণ অবস্থা: +2।

• সালফার ডাই অক্সাইড ($\text\{SO\}_2$):

  • সালফার দুটি অক্সিজেন পরমাণুর সাথে দুটি $\sigma$ বন্ধন এবং একটি $\pi$ বন্ধন তৈরি করে। সালফারের উপর একটি নিঃসঙ্গ জোড় ইলেকট্রন থাকে।
  • সালফার $sp^2$ সংকরিত।
  • আণবিক জ্যামিতি বাঁকা (V-আকৃতির) হয় যার বন্ধন কোণ প্রায় $119^\circ$।
  • S এর জারণ অবস্থা: +4।

• সালফার ট্রাই অক্সাইড ($\text\{SO\}_3$):

  • সালফার তিনটি অক্সিজেন পরমাণুর সাথে তিনটি $\sigma$ বন্ধন এবং তিনটি $\pi$ বন্ধন তৈরি করে (প্রায়শই ডিলোক্যালাইজড বা $d$-অরবিটালের সাথে জড়িত একাধিক বন্ধন হিসাবে বর্ণনা করা হয়)। সালফারের উপর কোনো নিঃসঙ্গ জোড় ইলেকট্রন থাকে না।
  • সালফার $sp^2$ সংকরিত।
  • আণবিক জ্যামিতি ত্রিকোণীয় সমতলীয়।
  • S এর জারণ অবস্থা: +6।

• সালফিউরিক অ্যাসিড ($\text\{H\}_2\text\{SO\}_4$):

  • সালফার দুটি S-OH একক বন্ধন এবং দুটি S=O দ্বি-বন্ধন তৈরি করে।
  • সালফার $sp^3$ সংকরিত।
  • সালফার পরমাণুর চারপাশের জ্যামিতি চতুস্তলীয়।
  • S এর জারণ অবস্থা: +6।

• সালফার হেক্সাফ্লুরাইড ($\text\{SF\}_6$):

  • সালফার ছয়টি ফ্লুরিন পরমাণুর সাথে ছয়টি একক সমযোজী বন্ধন তৈরি করে। এর জন্য অষ্টক সম্প্রসারণের প্রয়োজন হয়।
  • সালফার $sp^3d^2$ সংকরিত।
  • আণবিক জ্যামিতি অষ্টতলীয়।
  • S এর জারণ অবস্থা: +6।

2. আয়নিক বন্ধন

সালফার অত্যন্ত তড়িৎ ধনাত্মক ধাতুর সাথে আয়নিক বন্ধন তৈরি করে, যেখানে এটি তার অষ্টক পূর্ণ করার জন্য দুটি ইলেকট্রন গ্রহণ করে, সালফাইড আয়ন ($\text\{S\}^\{2-\}$) গঠন করে।

• সোডিয়াম সালফাইড ($\text\{Na\}_2\text\{S\}$): $\text\{Na\}^+$ এবং $\text\{S\}^\{2-\}$ আয়ন দ্বারা গঠিত যা শক্তিশালী ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক আকর্ষণ বল দ্বারা একত্রিত থাকে।
• ম্যাগনেসিয়াম সালফাইড ($\text\{MgS\}$): $\text\{Mg\}^\{2+\}$ এবং $\text\{S\}^\{2-\}$ আয়ন দ্বারা গঠিত।

3. অ্যালোট্রপি এবং বন্ধন

সালফার ব্যাপক অ্যালোট্রপি প্রদর্শন করে। ঘরের তাপমাত্রায় সবচেয়ে সাধারণ এবং স্থিতিশীল অ্যালোট্রোপ হলো রম্বিক সালফার ($\alpha$-সালফার), যা কুঁচকানো $\text\{S\}_8$ রিং দ্বারা গঠিত। এই রিংগুলিতে, প্রতিটি সালফার পরমাণু সংলগ্ন সালফার পরমাণুর সাথে দুটি একক সমযোজী বন্ধন তৈরি করে, যার ফলে বন্ধন কোণ প্রায় $102^\circ$ হয়। এই $\text\{S\}_8$ অণুগুলি দুর্বল ভ্যান ডার ওয়ালস বল দ্বারা একে অপরের সাথে সংযুক্ত থাকে। একনত সালফার ($\beta$-সালফার) ও $\text\{S\}_8$ রিং দ্বারা গঠিত।