Revision Guide • Class 10-12 / JEE / NEET
জিরকোনিয়াম (Zr): পারমাণবিক গঠন ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য
By Periodic Table India
CBSE / JEE Prep Notes
- Zirconium - Zr - Periodic Table - d-block - Transition Elements - Atomic Structure - Chemical Properties - JEE - NEET - CBSE - ICSE
জিরকোনিয়াম (Zr) এর পারমাণবিক মডেলের বিবরণ
জিরকোনিয়াম (Zr) পর্যায় সারণীর গ্রুপ 4 এবং পিরিয়ড 5 এ অবস্থিত একটি সন্ধিগত ধাতু।
মৌলিক কণা
- পারমাণবিক সংখ্যা (Z): 40
- প্রোটন: 40
- ইলেকট্রন: 40 (একটি নিরপেক্ষ পরমাণুতে)
- নিউট্রন: প্রায় 51 (সবচেয়ে বেশি পরিমাণে প্রাপ্ত আইসোটোপ, ⁹¹Zr, এর জন্য 91 - 40 = 51টি নিউট্রন আছে। এর গড় পারমাণবিক ভর হল 91.224 u।)
পারমাণবিক আকার
- সমযোজী ব্যাসার্ধ: ~160 pm (পিকো-মিটার)
- ভ্যান ডার ওয়ালস ব্যাসার্ধ: ধাতুর কঠিন অবস্থায় সাধারণত এর সংজ্ঞা দেওয়া হয় না, তবে আণবিক ফর্মের জন্য প্রায়শই অনুমান করা হয় বা গণনা করা হয়।
- আয়নীয় ব্যাসার্ধ (Zr⁴⁺): ~79 pm (সমন্বয় সংখ্যা 6 এর জন্য)
ইলেকট্রন বিন্যাস ও শেল চিত্র
ভূমি অবস্থা ইলেকট্রন বিন্যাস
- অরবিটাল বিন্যাস: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d² 5s²
- নোবেল গ্যাস বিন্যাস: [Kr] 4d² 5s²
- এই বিন্যাস নির্দেশ করে যে জিরকোনিয়ামের একটি অভ্যন্তরীণ কোর ক্রিপ্টনের (Kr) অনুরূপ, এর পরে 4d সাবশেলে দুটি ইলেকট্রন এবং 5s সাবশেলে দুটি ইলেকট্রন রয়েছে। আউফবাউ নীতি অনুসারে 4d অরবিটালের আগে 5s অরবিটাল পূর্ণ হয়, কিন্তু পূর্ণ হওয়ার পর, শক্তি স্তর এমন হয় যে আয়নিত হওয়ার সময় 5s ইলেকট্রন প্রথমে হারায়, এবং 4d ইলেকট্রন এর সন্ধিগত ধাতুর বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে।
শেল চিত্র উপস্থাপন (ইলেকট্রন বন্টন)
জিরকোনিয়ামের ইলেকট্রনগুলি পাঁচটি প্রধান শক্তি শেল (K, L, M, N, O) জুড়ে নিম্নরূপ বিতরণ করা হয়:
- K-শেল (১ম শেল): 2টি ইলেকট্রন (1s²)
- L-শেল (২য় শেল): 8টি ইলেকট্রন (2s² 2p⁶)
- M-শেল (৩য় শেল): 18টি ইলেকট্রন (3s² 3p⁶ 3d¹⁰)
- N-শেল (৪র্থ শেল): 10টি ইলেকট্রন (4s² 4p⁶ 4d²)
- O-শেল (৫ম শেল): 2টি ইলেকট্রন (5s²) এই বন্টন মোট 2 + 8 + 18 + 10 + 2 = 40টি ইলেকট্রনকে নিশ্চিত করে।
জিরকোনিয়াম (Zr) এর পর্যায়ক্রমিক প্রবণতা
আয়নাইজেশন এনথালপি
- প্রথম আয়নাইজেশন এনথালপি (IE₁): 640.1 kJ/mol
- দ্বিতীয় আয়নাইজেশন এনথালপি (IE₂): 1270 kJ/mol
- প্রবণতা: একটি সন্ধিগত ধাতু হওয়ায়, জিরকোনিয়াম অভ্যন্তরীণ d-ইলেকট্রনের শিল্ডিং প্রভাব এবং s ও d উভয় অরবিটালেই যোজ্যতা ইলেকট্রনের উপস্থিতির কারণে তুলনামূলকভাবে মাঝারি আয়নাইজেশন এনথালপি প্রদর্শন করে। IE₁ থেকে IE₂ এর বৃদ্ধি উল্লেখযোগ্য হলেও একই যোজ্যতা শেল থেকে ইলেকট্রন হারানোর জন্য এটি স্বাভাবিক।
তড়িৎ ঋণাত্মকতা
- পাউলিং স্কেলে তড়িৎ ঋণাত্মকতা: 1.33
- প্রবণতা: জিরকোনিয়াম একটি তড়িৎ ধনাত্মক ধাতু, যা এর কম তড়িৎ ঋণাত্মকতার মান দ্বারা নির্দেশিত। এটি রাসায়নিক বিক্রিয়ায় সহজেই ইলেকট্রন হারিয়ে ধনাত্মক আয়ন, সাধারণত Zr⁴⁺, তৈরি করে।
ইলেকট্রন গ্রহণ এনথালপি
- ইলেকট্রন গ্রহণ এনথালপি: -41 kJ/mol (এই মান উৎস অনুসারে সামান্য পরিবর্তিত হতে পারে, এবং ধাতুর জন্য এটি প্রায়শই সামান্য ঋণাত্মক বা শূন্যের কাছাকাছি হয়, যা ইলেকট্রন গ্রহণ করে অ্যানায়ন গঠনের কম প্রবণতা নির্দেশ করে।)
- প্রবণতা: জিরকোনিয়াম, বেশিরভাগ ধাতুর মতোই, একটি কম (সামান্য তাপমোচী বা তাপগ্রাহী) ইলেকট্রন গ্রহণ এনথালপি ধারণ করে, যা এর ধাতব চরিত্র এবং ইলেকট্রন গ্রহণের চেয়ে হারানোর প্রবণতাকে নির্দেশ করে।
পারমাণবিক ব্যাসার্ধ
- পারমাণবিক ব্যাসার্ধ (সমযোজী): 160 pm
- প্রবণতা: জিরকোনিয়ামের পারমাণবিক ব্যাসার্ধ একই গ্রুপের পিরিয়ড 4 এর উপাদানগুলির (যেমন, টাইটানিয়াম) চেয়ে বড় হয় একটি অতিরিক্ত ইলেকট্রন শেল যোগ হওয়ার কারণে। তবে, এটি পিরিয়ড 6 এর হাফনিয়ামের (Hf) (159 pm) সাথে খুব একই রকম হয় ল্যান্থানাইড সংকোচন প্রভাবের কারণে। এই ঘটনাটি, যেখানে 4f ইলেকট্রনের দুর্বল শিল্ডিং কার্যকর নিউক্লীয় চার্জের বৃদ্ধি ঘটায়, ল্যান্থানাইডগুলির পরে একই গ্রুপের উপাদানগুলির জন্য প্রায় অভিন্ন আকারের দিকে পরিচালিত করে।
জিরকোনিয়াম (Zr) এর প্রধান ভৌত বৈশিষ্ট্য
- প্রমাণ তাপমাত্রা ও চাপে অবস্থা (STP): কঠিন
- রূপ: রূপালী-সাদা, উজ্জ্বল ধাতু
- ঘনত্ব: 6.51 g/cm³ (20 °C তাপমাত্রায়)
- গলনাঙ্ক: 1855 °C (2128 K)
- স্ফুটনাঙ্ক: 4377 °C (4650 K)
- কাঠিন্য (মোহস স্কেল): 5.0
- কেলাস গঠন: সাধারণ তাপমাত্রায় ষড়ভুজাকার নিবিড়-প্যাকড (HCP) (α-Zr), যা উচ্চ তাপমাত্রায় দেহ-কেন্দ্রিক ঘন (BCC) (β-Zr) তে রূপান্তরিত হয়।