থুলিয়াম (Tm): বৈশিষ্ট্য, বিক্রিয়া এবং ব্যবহার

ভূমিকা

থুলিয়াম (Tm) একটি বিরল মৃত্তিকা মৌল, বিশেষত একটি ল্যান্থানাইড, যা অন্যান্য পদার্থের সাথে মিশ্রিত (doped) হলে তার অনন্য আলোকীয় বৈশিষ্ট্যের জন্য পরিচিত। এর প্রধান বাস্তব-বিশ্বের গুরুত্ব উন্নত লেজার প্রযুক্তি, বিশেষ করে চিকিৎসা ও শিল্প ক্ষেত্রে এবং বিশেষায়িত বিকিরণ উত্সগুলিতে এর প্রয়োগ থেকে আসে।

CBSE/JEE দ্রুত পুনর্বিবেচনা নোট

পারমাণবিক সংখ্যা (Z): 69
প্রতীক: Tm
পারমাণবিক ভর: 168.934 amu
ইলেকট্রন বিন্যাস (ভূমি অবস্থা): [Xe] 4f¹³ 6s²
সাধারণ জারণ অবস্থা (যোজ্যতা): +3
শ্রেণী (Group): কোনো প্রধান শ্রেণী সংখ্যা নির্ধারিত নেই (f-ব্লক মৌল, ল্যান্থানাইড সিরিজ)
পর্যায় (Period): 6
ব্লক (Block): f-ব্লক
প্রকৃতি: নরম, নমনীয়, প্রসারণশীল রূপালী-ধূসর ধাতু। অক্সিজেন এবং জলের সাথে ধীরে ধীরে বিক্রিয়া করে।

ইলেকট্রন বিন্যাস ও বন্ধন আচরণ

থুলিয়ামের ভূমি অবস্থার ইলেকট্রন বিন্যাস হলো [Xe] 4f¹³ 6s²। আংশিকভাবে পূর্ণ 4f অরবিটালের উপস্থিতি ল্যান্থানাইডগুলির বৈশিষ্ট্য।

সম্পূর্ণ ইলেকট্রন বিন্যাস: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹³ 5s² 5p⁶ 6s²
জারণ অবস্থা: থুলিয়ামের সবচেয়ে স্থিতিশীল এবং সাধারণ জারণ অবস্থা, বেশিরভাগ ল্যান্থানাইডের মতো, হলো +3। এই অবস্থাটি দুটি 6s ইলেকট্রন এবং একটি 4f ইলেকট্রন হারানোর মাধ্যমে অর্জিত হয়। যদিও +2 এর মতো অন্যান্য জারণ অবস্থা বিদ্যমান, তবে সেগুলি অনেক কম সাধারণ এবং সাধারণত জলীয় দ্রবণে কম স্থিতিশীল।
বন্ধন: তুলনামূলকভাবে বড় আকার এবং কম তড়িৎঋণাত্মকতার কারণে, থুলিয়াম প্রধানত আয়নিক যৌগ গঠন করে। সমযোজী চরিত্র ন্যূনতম, যা মূলত অত্যন্ত মেরুকরণযোগ্য লিগ্যান্ডগুলির সাথে গঠিত জটিল যৌগগুলিতে দেখা যায়।
ল্যান্থানাইড সংকোচন: থুলিয়াম ল্যান্থানাইড সংকোচনের প্রভাব প্রদর্শন করে, যার ফলে পর্যায় সারণীতে এর ঠিক পরের মৌলগুলির (যেমন, হ্যাফনিয়াম) জন্য প্রত্যাশিত আয়নিক ব্যাসার্ধের চেয়ে ছোট ব্যাসার্ধ হয়, যা তাদের রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যকে প্রভাবিত করে।

গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক বিক্রিয়া

থুলিয়াম একটি মাঝারি সক্রিয় ধাতু। এর বিক্রিয়াগুলি সাধারণত Tm(III) যৌগ গঠনে নিয়ে যায়।

বাতাস/অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া

থুলিয়াম বাতাসে ধীরে ধীরে অনুজ্জ্বল হয় এবং 150°C তাপমাত্রায় সহজেই পুড়ে থুলিয়াম(III) অক্সাইড গঠন করে। 4 Tm(s) + 3 O₂(g) → 2 Tm₂O₃(s)

জলের সাথে বিক্রিয়া

থুলিয়াম ঠান্ডা জলের সাথে ধীরে ধীরে এবং গরম জলের সাথে দ্রুত বিক্রিয়া করে থুলিয়াম(III) হাইড্রোক্সাইড এবং হাইড্রোজেন গ্যাস তৈরি করে। 2 Tm(s) + 6 H₂O(l) → 2 Tm(OH)₃(aq) + 3 H₂(g)

হ্যালোজেনগুলির সাথে বিক্রিয়া

থুলিয়াম সমস্ত হ্যালোজেনগুলির (ফ্লুওরিন, ক্লোরিন, ব্রোমিন, আয়োডিন) সাথে তীব্রভাবে বিক্রিয়া করে সংশ্লিষ্ট থুলিয়াম(III) হ্যালাইড গঠন করে। 2 Tm(s) + 3 F₂(g) → 2 TmF₃(s) (থুলিয়াম(III) ফ্লুওরাইড) 2 Tm(s) + 3 Cl₂(g) → 2 TmCl₃(s) (থুলিয়াম(III) ক্লোরাইড) 2 Tm(s) + 3 Br₂(g) → 2 TmBr₃(s) (থুলিয়াম(III) ব্রোমাইড) 2 Tm(s) + 3 I₂(g) → 2 TmI₃(s) (থুলিয়াম(III) আয়োডাইড)

অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া

থুলিয়াম লঘু খনিজ অ্যাসিডে সহজেই দ্রবীভূত হয়ে Tm(III) লবণ এবং হাইড্রোজেন গ্যাস গঠন করে। 2 Tm(s) + 3 H₂SO₄(aq) → Tm₂(SO₄)₃(aq) + 3 H₂(g) (থুলিয়াম(III) সালফেট) 2 Tm(s) + 6 HCl(aq) → 2 TmCl₃(aq) + 3 H₂(g) (থুলিয়াম(III) ক্লোরাইড)

শিল্প ও জৈব গুরুত্ব

শিল্প গুরুত্ব

লেজার: থুলিয়াম-ডোপড YAG (Tm:YAG) লেজার একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগ। এই লেজারগুলি 2-মাইক্রোমিটার পরিসরে আলো নির্গত করে, যা জল দ্বারা প্রবলভাবে শোষিত হয়। এই বৈশিষ্ট্যটি এগুলিকে চিকিৎসা পদ্ধতিগুলিতে, বিশেষত ইউরোলজি (যেমন, কিডনিতে পাথর ভাঙার জন্য লিথোট্রিপসি, প্রোস্টেটেক্টমি), ডার্মাটোলজি এবং অপথালমোলজিতে অত্যন্ত কার্যকর করে তোলে, কারণ এগুলি ন্যূনতম পার্শ্বপ্রতিক্রিয়ার সাথে সঠিক টিস্যু অ্যাবলেশন ঘটাতে পারে।
পোর্টেবল এক্স-রে যন্ত্র: থুলিয়াম-170 (¹⁷⁰Tm) রেডিওআইসোটোপটি একটি কমপ্যাক্ট এবং তুলনামূলকভাবে কম শক্তির গামা বিকিরণ উৎস। এটি শিল্প সেটিংসে অ-ধ্বংসাত্মক পরীক্ষার জন্য এবং প্রচলিত এক্স-রে মেশিন যেখানে ব্যবহারিক নয় এমন প্রত্যন্ত অঞ্চলে চিকিৎসা নির্ণয়ের জন্য পোর্টেবল এক্স-রে যন্ত্রে ব্যবহৃত হয়।
সিরামিকস: থুলিয়াম বিশেষায়িত সিরামিক এবং গ্লাসে ব্যবহৃত হয়, যার মধ্যে উচ্চ-তাপমাত্রার প্রয়োগ বা চৌম্বকীয় উপাদান হিসাবে ব্যবহৃত হয়।
চৌম্বকীয় পদার্থ: কিছু বিশেষায়িত চৌম্বকীয় সংকর ধাতুর একটি ক্ষুদ্র উপাদান।

জৈব গুরুত্ব

কোনো পরিচিত জৈবিক ভূমিকা নেই: মানুষ বা অন্যান্য জীবের মধ্যে থুলিয়ামের কোনো পরিচিত অপরিহার্য জৈবিক ভূমিকা নেই।
বিষাক্ততা: বেশিরভাগ ভারী ধাতুর মতো, থুলিয়াম যৌগগুলি সাবধানে পরিচালনা করা উচিত। যদিও এর বিষাক্ততা সাধারণত কম বলে বিবেচিত হয়, তবে দ্রবণীয় থুলিয়াম যৌগগুলির গ্রহণ বা শ্বাসের মাধ্যমে শরীরে প্রবেশ স্বাস্থ্যগত উদ্বেগের কারণ হতে পারে।