জিঙ্ক (Zn): ধর্ম, বিক্রিয়া ও ব্যবহার | CBSE/JEE রিভিশন

জিঙ্ক (Zn) পরিচিতি

জিঙ্ক (Zn) একটি নীলচে-সাদা, উজ্জ্বল ধাতু, যা আধুনিক শিল্প এবং জৈবিক সিস্টেমের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। ইস্পাতের ক্ষয়রোধী সুরক্ষা থেকে শুরু করে জীবন্ত প্রাণীর একটি অপরিহার্য অণুপোষক হিসেবে এর প্রয়োগ বিস্তৃত। উচ্চ বিদ্যালয়ের রসায়ন পরীক্ষার জন্য এর রাসায়নিক ও ভৌত ধর্মাবলী বোঝা মৌলিক।

CBSE/JEE দ্রুত রিভিশন নোটস

• পারমাণবিক প্রতীক (Atomic Symbol): Zn
• পারমাণবিক সংখ্যা (Atomic Number): 30
• পারমাণবিক ভর (Atomic Mass): 65.38 u
• গ্রুপ (Group): 12 (IIB)
• পিরিয়ড (Period): 4
• ব্লক (Block): d-ব্লক মৌল (যদিও প্রায়শই এটি পোস্ট-ট্রানজিশন ধাতু হিসাবে বিবেচিত হয় কারণ এর সাধারণ জারণ অবস্থায় d-অরবিটাল পূর্ণ থাকে)।
• সাধারণ জারণ অবস্থা (Common Oxidation State): +2 (সর্বদা Zn²⁺ আয়ন গঠন করে)।
• কক্ষ তাপমাত্রায় ভৌত অবস্থা (Physical State at Room Temperature): কঠিন
• প্রকৃতি (Nature): কক্ষ তাপমাত্রায় ভঙ্গুর ধাতু; 100-150°C তাপমাত্রায় নমনীয় হয়ে ওঠে।
• আদর্শ তড়িৎদ্বার বিভব (Standard Electrode Potential) (Zn²⁺/Zn): -0.76 V (অত্যন্ত তড়িৎ-ধনাত্মক, সহজেই ইলেকট্রন হারায়)।

ইলেকট্রন বিন্যাস এবং বন্ধন আচরণ

• ভূ-অবস্থায় ইলেকট্রন বিন্যাস (Ground State Electron Configuration): [Ar] 3d¹⁰ 4s²
• Zn²⁺ আয়নের ইলেকট্রন বিন্যাস (Electronic Configuration of Zn²⁺ Ion): [Ar] 3d¹⁰
  • এর পারমাণবিক এবং সাধারণ আয়নিক উভয় অবস্থায় (Zn²⁺) সম্পূর্ণ 3d¹⁰ অরবিটাল জিঙ্ককে সাধারণ অবস্থান্তর ধাতু থেকে আলাদা করে, যার কারণে কিছু শ্রেণিবিভাগে এটিকে পোস্ট-ট্রানজিশন ধাতু বা প্রধান গ্রুপ ধাতু হিসাবে অভিহিত করা হয়।
• বন্ধন (Bonding): মূলত অধাতুগুলির সাথে আয়নিক যৌগ গঠন করে (যেমন, ZnO, ZnS, ZnCl₂)। এটি সমযোজী যৌগ এবং বিভিন্ন জটিল আয়নও গঠন করতে পারে কারণ এর মধ্যে খালি অরবিটাল এবং d-ব্লক মৌলগুলির মধ্যে ছোট আকার রয়েছে।
• সন্নিবেশ সংখ্যা (Coordination Number): সাধারণত 4 (চতুস্তলকীয় জটিল যৌগ, যেমন, [Zn(NH₃)₄]²⁺) এবং কখনও কখনও 6 (অষ্টতলকীয় জটিল যৌগ, যেমন, [Zn(H₂O)₆]²⁺) সন্নিবেশ সংখ্যা প্রদর্শন করে।

গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক বিক্রিয়া

জিঙ্কের বিক্রিয়াশীলতা এর তড়িৎ-ধনাত্মক প্রকৃতি এবং উভধর্মী আচরণ দ্বারা চিহ্নিত হয়।

1. বায়ু/অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া

• কক্ষ তাপমাত্রায়: এর পৃষ্ঠে জিঙ্ক অক্সাইড (ZnO) এর একটি প্রতিরক্ষামূলক নিষ্ক্রিয় স্তর তৈরি করে, যা আরও ক্ষয় রোধ করে।
• উত্তপ্ত করলে: নীলচে-সবুজ শিখা সহ বায়ুতে জ্বলে জিঙ্ক অক্সাইড তৈরি করে। 2Zn(s) + O₂(g) → 2ZnO(s)

2. অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া

• লঘু অ-জারক অ্যাসিডের সাথে (যেমন, HCl, H₂SO₄): হাইড্রোজেন গ্যাস নির্গত করে। Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl₂(aq) + H₂(g) Zn(s) + H₂SO₄(dilute) → ZnSO₄(aq) + H₂(g)
• গাঢ় সালফিউরিক অ্যাসিডের সাথে: সালফার ডাই অক্সাইড গ্যাস উৎপন্ন করে। Zn(s) + 2H₂SO₄(conc) → ZnSO₄(aq) + SO₂(g) + 2H₂O(l)
• লঘু নাইট্রিক অ্যাসিডের সাথে: ঘনত্বের উপর নির্ভর করে নাইট্রিক অক্সাইড বা নাইট্রাস অক্সাইড তৈরি করে। 3Zn(s) + 8HNO₃(dilute) → 3Zn(NO₃)₂(aq) + 2NO(g) + 4H₂O(l)
• গাঢ় নাইট্রিক অ্যাসিডের সাথে: নাইট্রোজেন ডাই অক্সাইড তৈরি করে। Zn(s) + 4HNO₃(conc) → Zn(NO₃)₂(aq) + 2NO₂(g) + 2H₂O(l)

3. ক্ষারের সাথে বিক্রিয়া (উভধর্মী প্রকৃতি)

জিঙ্ক একটি উভধর্মী ধাতু, যা শক্তিশালী ক্ষারের সাথে বিক্রিয়া করে জিঙ্কেট গঠন করে। Zn(s) + 2NaOH(aq) + 2H₂O(l) → Na₂[Zn(OH)₄](aq) + H₂(g) (সোডিয়াম টেট্রাহাইড্রোক্সোজিঙ্কেট(II))

4. জল/বাষ্পের সাথে বিক্রিয়া

• ঠান্ডা জলের সাথে: কোনো বিক্রিয়া করে না।
• বাষ্পের সাথে (উচ্চ তাপমাত্রায়): জিঙ্ক অক্সাইড এবং হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন করে। Zn(s) + H₂O(g) → ZnO(s) + H₂(g)

5. প্রতিস্থাপন বিক্রিয়া

জিঙ্ক, হাইড্রোজেন এবং অন্যান্য অনেক ধাতু অপেক্ষা বেশি সক্রিয় হওয়ায়, তাদের লবণ দ্রবণ থেকে তাদের প্রতিস্থাপন করতে পারে।

• Zn(s) + CuSO₄(aq) → ZnSO₄(aq) + Cu(s)
• Zn(s) + FeSO₄(aq) → ZnSO₄(aq) + Fe(s) (উল্লেখযোগ্য বিক্রিয়ার জন্য উত্তাপ প্রয়োজন)

6. জটিল যৌগ গঠন

জিঙ্ক আয়নগুলি সহজেই স্থিতিশীল জটিল যৌগ গঠন করে, বিশেষ করে অ্যামোনিয়া এবং হাইড্রোক্সাইড আয়নের সাথে।

• Zn²⁺(aq) + 4NH₃(aq) → [Zn(NH₃)₄]²⁺(aq) (টেট্রাঅ্যামিনজিঙ্ক(II) আয়ন)
• Zn²⁺(aq) + 4OH⁻(aq) → [Zn(OH)₄]²⁻(aq) (টেট্রাহাইড্রোক্সোজিঙ্কেট(II) আয়ন)

শিল্প ও জৈবিক গুরুত্ব

শিল্প গুরুত্ব

1. গ্যালভানাইজেশন (Galvanization): সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ব্যবহার। জিঙ্কের প্রলেপ ইস্পাত এবং লোহাকে মরিচা পড়া থেকে রক্ষা করে শারীরিক বাধা এবং ক্যাথোডিক সুরক্ষা (স্যাক্রিফিশিয়াল অ্যানোড) উভয়ই প্রদান করে।
2. সংকর ধাতু (Alloys):
   • ব্রাস (Brass): কপার (Cu) এর সাথে সংকর ধাতু, যা প্লাম্বিং, বাদ্যযন্ত্র এবং সাজসজ্জার সামগ্রীতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
   • জার্মান সিলভার (German Silver): কপার এবং নিকেল (Ni) এর সাথে সংকর ধাতু, যা কাটলারি এবং অলঙ্কারাদিতে ব্যবহৃত হয়।
3. ব্যাটারি (Batteries):
   • ড্রাই সেল (Leclanché Cell): জিঙ্ক অ্যানোড হিসাবে কাজ করে।
   • ক্ষারীয় ব্যাটারি (Alkaline Batteries): জিঙ্ক পাউডার অ্যানোড হিসাবে ব্যবহৃত হয়।
   • নিকেল-ক্যাডমিয়াম (Ni-Cd) ব্যাটারি (Nickel-Cadmium (Ni-Cd) Batteries): ইলেকট্রোডে জিঙ্ক থাকতে পারে।
4. জিঙ্ক অক্সাইড (ZnO):
   • রঙের রঞ্জক (চীনা সাদা)।
   • রাবার এবং প্লাস্টিকের ফিলার।
   • সানস্ক্রিন এবং প্রসাধনী উপাদান (UV ব্লকার)।
   • মলমে অ্যান্টিসেপটিক।
5. জিঙ্ক সালফাইড (ZnS):
   • ক্যাথোড রে টিউব (টিভি স্ক্রিন) এবং ফ্লুরোসেন্ট লাইটের ফসফরে ব্যবহৃত হয়।
   • আলো বিচ্ছুরণকারী উপাদান (Luminescent material)।
6. জিঙ্ক ডাস্ট (Zinc Dust): জৈব সংশ্লেষণে বিজারক পদার্থ।

জৈবিক গুরুত্ব

1. অপরিহার্য ট্রেস মৌল (Essential Trace Element): জিঙ্ক মানব, প্রাণী এবং উদ্ভিদ সহ সমস্ত প্রকার জীবনের জন্য অত্যাবশ্যক।
2. এনজাইম কোফ্যাক্টর (Enzyme Cofactor): 300 টিরও বেশি এনজাইমের অনুঘটক কার্যকলাপের জন্য জিঙ্কের প্রয়োজন হয়। গুরুত্বপূর্ণ উদাহরণগুলির মধ্যে রয়েছে:
   • কার্বনিক অ্যানহাইড্রেজ (Carbonic Anhydrase): রক্তে CO₂ পরিবহনের জন্য অপরিহার্য।
   • অ্যালকোহল ডিহাইড্রোজিনেজ (Alcohol Dehydrogenase): অ্যালকোহল বিপাকে জড়িত।
   • ডিএনএ পলিমারেজ (DNA Polymerase): ডিএনএ প্রতিলিপিকরণ এবং মেরামতের জন্য গুরুত্বপূর্ণ।
   • আরএনএ পলিমারেজ (RNA Polymerase): জিন অভিব্যক্তির জন্য অপরিহার্য।
3. প্রোটিন গঠন (Protein Structure): অনেক প্রোটিনের, বিশেষ করে “জিঙ্ক ফিঙ্গার” মোটিফগুলিতে একটি কাঠামোগত ভূমিকা পালন করে যা ডিএনএর সাথে আবদ্ধ হয় এবং জিন অভিব্যক্তি নিয়ন্ত্রণ করে।
4. রোগ প্রতিরোধ ক্ষমতা (Immune Function): একটি সুস্থ রোগ প্রতিরোধ ক্ষমতাকে সমর্থন করে।
5. ক্ষত নিরাময় (Wound Healing): টিস্যু মেরামত এবং কোষ বৃদ্ধির জন্য অপরিহার্য।
6. সংবেদনশীল কার্যকারিতা (Sensory Function): স্বাদ এবং গন্ধ উপলব্ধির জন্য গুরুত্বপূর্ণ।

জিঙ্কের অভাবে বৃদ্ধি হ্রাস, রোগ প্রতিরোধ ক্ষমতার ত্রুটি, ত্বকের সমস্যা এবং স্নায়বিক ব্যাধি হতে পারে।