সালফার (S): বিস্তারিত পরীক্ষার অধ্যয়ন নির্দেশিকা

সালফার পরিচিতি

সালফার (S) একটি সর্বব্যাপী অধাতব মৌল যা শিল্প প্রক্রিয়া, পরিবেশগত ব্যবস্থা এবং জৈবিক কার্যকারিতার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। প্রাচীনকাল থেকেই এর স্বতন্ত্র হলুদ রঙ এবং পোড়ানোর সময় তীব্র গন্ধের জন্য এটি পরিচিত। এটি অসংখ্য যৌগের একটি মূল উপাদান, যার মধ্যে সালফিউরিক অ্যাসিড বিশেষভাবে উল্লেখযোগ্য, যাকে প্রায়শই “রসায়নের রাজা” বলা হয়। এর বিভিন্ন অ্যালোট্রোপিক রূপ এবং পরিবর্তনশীল জারণ অবস্থা এর বিস্তৃত রাসায়নিক বিক্রিয়াশীলতা এবং প্রয়োগে অবদান রাখে।

সিবিএসই/জে ই ই দ্রুত পুনর্বিবেচনা নোট

পারমাণবিক সংখ্যা (Z): 16
পারমাণবিক ভর (Ar): 32.06 u
গ্রুপ: 16 (চ্যালকোজেন)
পর্যায়: 3
ব্লক: p-ব্লক
ইলেকট্রন বিন্যাস: [Ne] 3s² 3p⁴
যোজ্যতা ইলেকট্রন: 6
সাধারণ জারণ অবস্থা: -2, 0, +2, +4, +6
প্রকৃতি: অধাতু, কক্ষ তাপমাত্রায় কঠিন।
রূপভেদ:
- রম্বিক সালফার (α-সালফার): কক্ষ তাপমাত্রায় সবচেয়ে স্থিতিশীল রূপ, হলুদ, অষ্টতলকীয় স্ফটিক, S₈ পাঁকানো বলয় কাঠামো।
- মনোক্লিনিক সালফার (β-সালফার): 95.6 °C এর উপরে স্থিতিশীল, সূঁচের মতো স্ফটিক, S₈ পাঁকানো বলয় কাঠামো।
- প্লাস্টিক সালফার (γ-সালফার): গলিত সালফার ঠান্ডা জলে ঢেলে তৈরি হয়, স্থিতিস্থাপক, পলিমারিক শৃঙ্খল, অ-স্ফটিক।
তড়িৎ ঋণাত্মকতা (পাউলিং): 2.58
প্রথম আয়নন এনথালপি: 999.6 kJ/mol
ইলেকট্রন আসক্তি: 200 kJ/mol

ইলেকট্রন বিন্যাস এবং বন্ধন আচরণ

সালফারের ইলেকট্রন বিন্যাস [Ne] 3s² 3p⁴ হওয়ায় এটি ছয়টি যোজ্যতা ইলেকট্রন ধারণ করে। পর্যায় 3-এ এর অবস্থানের কারণে এতে শূন্য 3d অরবিটাল বিদ্যমান থাকে, যা যোজ্যতা কক্ষের প্রসারণ এবং এর যোজ্যতা কক্ষে আটটির বেশি ইলেকট্রন ধারণের সুযোগ দেয়। এই ক্ষমতা অষ্টক নিয়ম ছাড়িয়ে একাধিক ধনাত্মক জারণ অবস্থা প্রদর্শনের এর ক্ষমতা ব্যাখ্যা করে।

-2 জারণ অবস্থা: অষ্টক পূর্ণ করার জন্য দুটি ইলেকট্রন গ্রহণ করে (যেমন, H₂S, FeS-এর মতো ধাতব সালফাইড)।
+2 জারণ অবস্থা: তুলনামূলকভাবে কম সাধারণ, যখন দুটি যোজ্যতা ইলেকট্রন বন্ধনে ব্যবহৃত হয় তখন দেখা যায় (যেমন, S₂Cl₂)।
+4 জারণ অবস্থা: একটি 3p ইলেকট্রন অযুগ্মকরণ এবং এটিকে একটি শূন্য 3d অরবিটালে উন্নীত করা জড়িত, যার ফলে চারটি অযুগ্ম ইলেকট্রন হয় (যেমন, SO₂, SOCl₂)।
+6 জারণ অবস্থা: উভয় 3s ইলেকট্রন এবং একটি 3p ইলেকট্রন অযুগ্মকরণ, তারপরে শূন্য 3d অরবিটালে উন্নীত করা জড়িত, যার ফলে ছয়টি অযুগ্ম ইলেকট্রন হয় (যেমন, SO₃, H₂SO₄, SF₆)।

সালফার প্রধানত সমযোজী বন্ধন তৈরি করে, প্রায়শই এর শক্তিশালী ক্যাটিনেশন ধর্মের কারণে মৌলিক কঠিন রূপে S₈ চক্রীয় অণু গঠন করে। উচ্চ তাপমাত্রায়, S₂ অণু (O₂ এর অনুরূপ) বিদ্যমান থাকতে পারে।

গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক বিক্রিয়া

1. অক্সিজেন সহ বিক্রিয়া (দহন)

সালফার বায়ু বা অক্সিজেনে পুড়ে সালফার ডাই অক্সাইড, একটি তীব্র গন্ধযুক্ত গ্যাস তৈরি করে। S(s) + O₂(g) → SO₂(g)

2. হ্যালোজেন সহ বিক্রিয়া

সালফার সরাসরি হ্যালোজেনগুলির সাথে বিক্রিয়া করে বিভিন্ন হ্যালাইড তৈরি করে।

ক্লোরিন সহ: S(s) + 3Cl₂(g) → S₂Cl₂(l) (ডাইসালফার ডাইক্লোরাইড, নিম্ন তাপমাত্রায়) S(s) + 2Cl₂(g) → SCl₄(l) (সালফার টেট্রাক্লোরাইড, অতিরিক্ত ক্লোরিন সহ)
ফ্লোরিন সহ: S(s) + 3F₂(g) → SF₆(g) (সালফার হেক্সাফ্লোরাইড, অত্যন্ত স্থিতিশীল)

3. ধাতু সহ বিক্রিয়া

সালফার বেশিরভাগ ধাতুর সাথে উত্তপ্ত করলে সালফাইড তৈরি করে। Fe(s) + S(s) → FeS(s) (আয়রন(II) সালফাইড) 2Na(s) + S(s) → Na₂S(s) (সোডিয়াম সালফাইড)

4. গাঢ় অ্যাসিড সহ বিক্রিয়া

সালফার গাঢ় সালফিউরিক অ্যাসিড এবং নাইট্রিক অ্যাসিডের মতো শক্তিশালী জারক অ্যাসিড দ্বারা জারিত হয়।

গাঢ় সালফিউরিক অ্যাসিড সহ: S(s) + 2H₂SO₄(conc) → 3SO₂(g) + 2H₂O(l)
গাঢ় নাইট্রিক অ্যাসিড সহ: S(s) + 6HNO₃(conc) → H₂SO₄(aq) + 6NO₂(g) + 2H₂O(l)

5. ক্ষার সহ বিক্রিয়া

সালফার গরম, গাঢ় ক্ষারীয় দ্রবণে বিসমীকরণ (জারণ এবং বিজারণ উভয়ই ঘটে) করে। 3S(s) + 6NaOH(aq) → Na₂SO₃(aq) + 2Na₂S(aq) + 3H₂O(l) (সোডিয়াম সালফাইট এবং সোডিয়াম সালফাইড গঠিত হয়)

6. হাইড্রোজেন সালফাইড (H₂S) গঠন

যদিও সালফার স্বাভাবিক পরিস্থিতিতে হাইড্রোজেনের সাথে সরাসরি বিক্রিয়া করে না, তবে ধাতব সালফাইড থেকে অ্যাসিডের সাথে H₂S তৈরি করা যেতে পারে। FeS(s) + 2HCl(aq) → FeCl₂(aq) + H₂S(g)

7. সালফিউরিক অ্যাসিড উৎপাদন (স্পর্শ পদ্ধতি - মূল ধাপ)

স্পর্শ পদ্ধতি সালফারের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ শিল্প প্রয়োগ।

ধাপ 1: সালফার ডাই অক্সাইড উৎপাদন: S(s) + O₂(g) → SO₂(g) (বিকল্পভাবে, FeS₂-এর মতো সালফাইড আকরিকের ভস্মীকরণ)
ধাপ 2: সালফার ডাই অক্সাইডের অনুঘটকীয় জারণ থেকে সালফার ট্রাই অক্সাইড: 2SO₂(g) + O₂(g) --(V₂O₅, 450°C, 2 atm)--> 2SO₃(g) (উভমুখী বিক্রিয়া, তাপোৎপাদী)
ধাপ 3: গাঢ় সালফিউরিক অ্যাসিডে সালফার ট্রাই অক্সাইডের শোষণ: SO₃(g) + H₂SO₄(conc) → H₂S₂O₇(l) (ওলিওম বা পাইরোসালফিউরিক অ্যাসিড)
ধাপ 4: জল দিয়ে ওলিওমের লঘুকরণ: H₂S₂O₇(l) + H₂O(l) → 2H₂SO₄(aq)

শিল্প এবং জৈবিক গুরুত্ব

শিল্পগত গুরুত্ব

সালফিউরিক অ্যাসিড (H₂SO₄): বিশ্বজুড়ে এককভাবে সর্বাধিক উৎপাদিত রাসায়নিক। এর জন্য অপরিহার্য:
- সার: সুপারফসফেট অফ লাইম, অ্যামোনিয়াম সালফাইট উৎপাদন।
- রাসায়নিক উৎপাদন: রঞ্জক, পিগমেন্ট, বিস্ফোরক, ডিটারজেন্ট, প্লাস্টিক, সিন্থেটিক ফাইবার।
- পেট্রোলিয়াম পরিশোধন: অপদ্রব্য অপসারণের জন্য।
- ধাতুবিদ্যা: ধাতব পৃষ্ঠ পরিষ্কার করা (পিকেলিং)।
- গাড়ির ব্যাটারি: সীসা-অ্যাসিড ব্যাটারিতে তড়িৎ বিশ্লেষ্য হিসাবে।
রাবারের ভলকানাইজেশন: রাবার পলিমারগুলিকে ক্রস-লিঙ্ক করতে সালফার ব্যবহার করা হয়, যা স্থিতিস্থাপকতা, শক্তি এবং স্থায়িত্ব উন্নত করে।
সালফার ডাই অক্সাইড (SO₂):
- ব্লিচিং এজেন্ট: পশম, রেশম এবং কাগজের জন্য।
- সংরক্ষণকারী: শুকনো ফল, ওয়াইন এবং জুসে (অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট এবং অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল)।
- জীবাণুনাশক।
- সালফিউরিক অ্যাসিডের অগ্রদূত।
ঔষধপত্র: নির্দিষ্ট কিছু ঔষধে উপাদান (যেমন, সালফা ড্রাগ)।
কৃষি রাসায়নিক: ছত্রাকনাশক, কীটনাশক এবং আগাছানাশকগুলিতে ব্যবহৃত হয়।
দেশলাই, গানপাউডার, আতশবাজি: বিভিন্ন পাইরোটেকনিক মিশ্রণের উপাদান।

জৈবিক গুরুত্ব

অত্যাবশ্যকীয় পুষ্টি উপাদান: সালফার একটি ম্যাক্রোনিউট্রিয়েন্ট যা সমস্ত জীবন্ত প্রাণীর জন্য অপরিহার্য।
অ্যামিনো অ্যাসিড এবং প্রোটিন: এটি দুটি অত্যাবশ্যকীয় অ্যামিনো অ্যাসিডের একটি মূল উপাদান: মিথিওনিন এবং সিস্টাইন। এই অ্যামিনো অ্যাসিডগুলি সমস্ত প্রোটিনের মৌলিক বিল্ডিং ব্লক।
ডাইসালফাইড বন্ধন: প্রোটিনের সিস্টাইন অবশেষগুলি ডাইসালফাইড সেতু (—S—S—) গঠন করে, যা প্রোটিনের তৃতীয় এবং চতুর্থ কাঠামোর রক্ষণাবেক্ষণের জন্য গুরুত্বপূর্ণ, যা তাদের জৈবিক কার্যকলাপ নির্ধারণ করে (যেমন, ইনসুলিন, চুল এবং নখের কেরাটিনে)।
ভিটামিন: থিয়ামিন (ভিটামিন B₁) এবং বায়োটিন (ভিটামিন B₇/H) এর মতো গুরুত্বপূর্ণ ভিটামিনগুলিতে সালফার উপস্থিত থাকে, যা বিপাকে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।
এনজাইম এবং কোএনজাইম: অনেক এনজাইম এবং কোএনজাইমে সালফার থাকে, যেখানে এটি ইলেকট্রন স্থানান্তর বিক্রিয়া এবং অনুঘটকত্বে অংশগ্রহণ করে।
বিষাক্ততা হ্রাস: সালফার যৌগগুলি যকৃতে বিষাক্ততা হ্রাস প্রক্রিয়ায় জড়িত, যা ক্ষতিকারক পদার্থগুলিকে নিষ্ক্রিয় করতে সহায়তা করে।