টার্বিয়াম (Tb): বৈশিষ্ট্য, বিক্রিয়া ও প্রয়োগ (JEE/NEET/CBSE গাইড)
ভূমিকা: টার্বিয়াম কেন গুরুত্বপূর্ণ
টার্বিয়াম (Tb) একটি বিরল-মৃত্তিকা মৌল, বিশেষত একটি ল্যান্থানাইড, যা এর অনন্য প্রতিপ্রভ (luminescent) এবং ম্যাগনেটোস্ট্রিকটিভ (magnetostrictive) বৈশিষ্ট্যের জন্য পরিচিত। ডিসপ্লে প্রযুক্তির গুরুত্বপূর্ণ উপাদান থেকে শুরু করে উন্নত সেন্সর উপকরণ পর্যন্ত এর প্রয়োগ বিস্তৃত, যা আধুনিক প্রযুক্তিগত অগ্রগতিতে এটিকে একটি গুরুত্বপূর্ণ মৌল করে তুলেছে। প্রতিযোগিতামূলক পরীক্ষার জন্য এর রাসায়নিক আচরণ বোঝা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
CBSE/JEE দ্রুত পুনর্বিবেচনা নোট
- পারমাণবিক সংখ্যা (Z): 65
- প্রতীক: Tb
- পারমাণবিক ভর: 158.925 u
- ব্লক: f-ব্লক (ল্যান্থানাইড সিরিজ)
- পর্যায়: 6
- শ্রেণী: নির্দিষ্ট কোনো শ্রেণী সংখ্যা বরাদ্দ নেই; এটি ল্যান্থানাইড সিরিজের অন্তর্গত, বৃহত্তর প্রেক্ষাপটে প্রায়শই শ্রেণী 3 এর অংশ হিসাবে বিবেচিত হয়।
- প্রকৃতি: রূপালী-সাদা, নমনীয় এবং প্রসার্য বিরল-মৃত্তিকা ধাতু।
- সাধারণ জারণ অবস্থা: +3 (সর্বাধিক স্থিতিশীল)
- অন্যান্য জারণ অবস্থা: +4 (কম প্রচলিত, সাধারণত \text{TbO}_2 এবং \text{TbF}_4 এর মতো নির্দিষ্ট যৌগগুলিতে দেখা যায়)
ইলেকট্রন বিন্যাস ও বন্ধন আচরণ
- ভূমি অবস্থা ইলেকট্রন বিন্যাস:
[Xe] 4f^9 6s^2 - যোজ্যতা ইলেকট্রন: 6s² ইলেকট্রনগুলি সহজেই হারিয়ে যায়, এরপর একটি 4f ইলেকট্রন হারিয়ে সাধারণ +3 জারণ অবস্থা অর্জন করে।
- সাধারণ জারণ অবস্থা (+3): টার্বিয়াম সাধারণত
Tb^3+আয়ন গঠন করে। এই অবস্থায়, এর ইলেকট্রন বিন্যাস হল[Xe] 4f^8। +3 জারণ অবস্থার স্থিতিশীলতা বেশিরভাগ ল্যান্থানাইডের একটি বৈশিষ্ট্য, যা দুটি 6s ইলেকট্রন এবং একটি 4f ইলেকট্রন হারানোর ফলে ঘটে। - কম প্রচলিত জারণ অবস্থা (+4): টার্বিয়াম একটি +4 জারণ অবস্থাও প্রদর্শন করে, বিশেষ করে \text{TbO}_2 এবং \text{TbF}_4 এর মতো যৌগগুলিতে। এটি \text{Tb}^3+ গঠনের পরে একটি অতিরিক্ত 4f ইলেকট্রন হারানোর মাধ্যমে আরও স্থিতিশীল \text{4f}^7 (অর্ধ-পূর্ণ) বিন্যাস অর্জনের প্রবণতার কারণে ঘটে। অক্সিজেন এবং ফ্লোরিনের শক্তিশালী তড়িৎ ঋণাত্মকতা \text{Tb}^4+ কে স্থিতিশীল করতে সাহায্য করে।
গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক বিক্রিয়া
টার্বিয়াম একটি সক্রিয় ধাতু এবং ল্যান্থানাইডগুলির বৈশিষ্ট্যপূর্ণ বিক্রিয়া প্রদর্শন করে।
1. বায়ু/অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া
বায়ুতে টার্বিয়াম ধীরে ধীরে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়, টার্বিয়াম(III) অক্সাইড তৈরি করে। উত্তপ্ত করলে এটি প্রবলভাবে জ্বলে ওঠে।
4Tb(s) + 3O₂(g) → 2Tb₂O₃(s)
2. জলের সাথে বিক্রিয়া
ঠান্ডা জলের সাথে টার্বিয়াম ধীরে ধীরে এবং গরম জলের সাথে দ্রুত বিক্রিয়া করে টার্বিয়াম(III) হাইড্রোক্সাইড এবং হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন করে।
2Tb(s) + 6H₂O(l) → 2Tb(OH)₃(aq) + 3H₂(g)
3. অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া
টার্বিয়াম সহজে লঘু খনিজ অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে টার্বিয়াম(III) লবণ এবং হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন করে।
2Tb(s) + 6HCl(aq) → 2TbCl₃(aq) + 3H₂(g)
2Tb(s) + 3H₂SO₄(aq) → Tb₂(SO₄)₃(aq) + 3H₂(g)
4. হ্যালোজেনগুলির সাথে বিক্রিয়া
টার্বিয়াম হ্যালোজেনগুলির সাথে বিক্রিয়া করে টার্বিয়াম(III) হ্যালাইড গঠন করে।
2Tb(s) + 3F₂(g) → 2TbF₃(s)
2Tb(s) + 3Cl₂(g) → 2TbCl₃(s)
2Tb(s) + 3Br₂(g) → 2TbBr₃(s)
2Tb(s) + 3I₂(g) → 2TbI₃(s)
শিল্পগত ও জৈবিক গুরুত্ব
শিল্পগত গুরুত্ব
- সবুজ ফসফর: টার্বিয়াম ফসফরে একটি ডোপ্যান্ট হিসাবে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, বিশেষ করে সবুজ আলো তৈরি করার জন্য।
Tb^3+ডোপড উপকরণ (যেমন,Y₂SiO₅:Tb,CeMgAl₁₁O₁₉:Tb) ফ্লুরোসেন্ট ল্যাম্প, পুরনো টেলিভিশনের কালার ক্যাথোড রে টিউব (CRT) এবং এক্স-রে ইনটেনসিফাইং স্ক্রিনে গুরুত্বপূর্ণ। - ম্যাগনেটোস্ট্রিকটিভ অ্যালয়: টার্বিয়াম টারফেনল-ডি (টার্বিয়াম, ডিসপ্রোসিয়াম এবং আয়রনের একটি সংকর ধাতু) এর একটি মূল উপাদান, যা কক্ষ তাপমাত্রায় সর্বাধিক পরিচিত ম্যাগনেটোস্ট্রিকশন (চুম্বক ক্ষেত্রে আকারের পরিবর্তন) প্রদর্শন করে। এই সংকর ধাতু উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন ট্রান্সডুসার, অ্যাকচুয়েটর, সেন্সর এবং সোনার সিস্টেমে ব্যবহৃত হয়।
- ম্যাগনেটো-অপটিক্যাল রেকর্ডিং: ডেটা স্টোরেজের জন্য ম্যাগনেটো-অপটিক্যাল রেকর্ডিং উপকরণগুলিতে নির্দিষ্ট টার্বিয়াম যৌগ ব্যবহৃত হয়।
- সলিড-স্টেট লেজার: টার্বিয়াম সলিড-স্টেট লেজার উপকরণগুলিতে ডোপিং এজেন্ট হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে।
- ফ্লুরোসেন্ট ট্যাগ:
Tb^3+কমপ্লেক্সগুলি তাদের দীর্ঘ প্রতিপ্রভ জীবনকাল এবং সংকীর্ণ নির্গমন ব্যান্ডগুলির কারণে বিভিন্ন জৈব-রাসায়নিক এবং চিকিৎসা ডায়াগনস্টিক পরীক্ষায় ফ্লুরোসেন্ট ট্যাগ হিসাবে নিযুক্ত হয়।
জৈবিক গুরুত্ব
- মানুষ বা অন্যান্য জীবের মধ্যে টার্বিয়ামের কোনো উল্লেখযোগ্য জৈবিক ভূমিকা জানা যায় না।
- এর যৌগগুলিকে সাধারণত কম থেকে মাঝারি বিষাক্ত বলে মনে করা হয়।
- গবেষণায়,
Tb^3+আয়নগুলিকে তাদের অনন্য বর্ণালী বৈশিষ্ট্যের কারণে জৈব-রাসায়নিক গবেষণায় প্রতিপ্রভ প্রোব হিসাবে ব্যবহার করা হয়, যা জৈব অণুগুলির তদন্তে সহায়তা করে।