কার্বন গ্রুপ

From LTRC
Periodic Table Group
title কার্বন গ্রুপ (গ্রুপ ১৪)
group number ১৪
trivial name টেট্রেল (tetrels)
by element কার্বন গ্রুপ
cas IVA
old iupac IVB
mark C,Si,Ge,Sn,Pb,Fl
left বোরন গ্রুপ
right নিকটোজেন
↓ পর্যায়
২ Primordial
৩ Primordial
৪ Primordial
৫ Primordial
৬ Primordial
৭ Synthetic

নির্দেশিকা

আদিম মৌল
সংশ্লেষিত মৌল

কার্বন গ্রুপ হলো পর্যায় সারণির একটি গ্রুপ, যা কার্বন (C), সিলিকন (Si), জার্মেনিয়াম (Ge), টিন (Sn), সীসা (Pb) এবং ফ্লেরোভিয়াম (Fl) নিয়ে গঠিত। এটি p-ব্লকের অন্তর্ভুক্ত।

আধুনিক IUPAC পদ্ধতিতে একে গ্রুপ ১৪ বলা হয়। সেমিকন্ডাক্টর পদার্থবিজ্ঞানে একে এখনও সর্বজনীনভাবে গ্রুপ IV বলা হয়। এই গ্রুপটি টেট্রেল (গ্রিক শব্দ 'টেট্রা' থেকে, যার অর্থ চার) নামেও পরিচিত, যা গ্রুপ নামের রোমান সংখ্যা IV থেকে এসেছে, অথবা এই মৌলগুলোর চারটি যোজ্যতা ইলেকট্রন থাকার কারণেও (নিচে দেখুন) এই নামকরণ হয়েছে। এদেরকে ক্রিস্টালোজেন[1] বা অ্যাডাম্যান্টোজেন নামেও ডাকা হয়।[2]

বৈশিষ্ট্যাবলি

রাসায়নিক

অন্যান্য গ্রুপের মতোই, এই পরিবারের মৌলগুলো তাদের ইলেকট্রন বিন্যাসে, বিশেষ করে বাইরের খোলসে (shell) নির্দিষ্ট বিন্যাস প্রদর্শন করে, যার ফলে তাদের রাসায়নিক আচরণে কিছু প্রবণতা দেখা যায়:

Z মৌল প্রতি খোলসে ইলেকট্রন সংখ্যা
৬ কার্বন ২, ৪
১৪ সিলিকন ২, ৮, ৪
৩২ জার্মেনিয়াম ২, ৮, ১৮, ৪
৫০ টিন ২, ৮, ১৮, ১৮, ৪
৮২ সীসা ২, ৮, ১৮, ৩২, ১৮, ৪
১১৪ ফ্লেরোভিয়াম ২, ৮, ১৮, ৩২, ৩২, ১৮, ৪
(অনুমানকৃত)

এই গ্রুপের প্রতিটি মৌলের বাইরের ইলেকট্রন খোলসে ৪টি ইলেকট্রন থাকে। একটি বিচ্ছিন্ন, নিরপেক্ষ গ্রুপ ১৪ পরমাণুর ভূমি অবস্থায় (ground state) ns2 np2 বিন্যাস থাকে। এই মৌলগুলো, বিশেষ করে কার্বন ও সিলিকন, সমযোজী বন্ধন গঠনে অত্যন্ত আগ্রহী, যা সাধারণত বাইরের খোলসকে অষ্টক পূর্ণ করতে সাহায্য করে। এই মৌলগুলোর বন্ধন প্রায়শই সংকরায়ণ (hybridisation) ঘটায়, যেখানে অরবিটালগুলোর স্বতন্ত্র s ও p বৈশিষ্ট্য বিলুপ্ত হয়ে যায়। একক বন্ধনের ক্ষেত্রে, সাধারণত চতুস্তলকীয় আণবিক জ্যামিতিতে চারটি sp3 ইলেকট্রন জোড় থাকে, যদিও অন্যান্য ক্ষেত্রেও ব্যতিক্রম দেখা যায়, যেমন গ্রাফিন ও গ্রাফাইটে তিনটি sp2 জোড়। দ্বিবন্ধন কার্বনের একটি বৈশিষ্ট্য (অ্যালকিন, yes...); সাধারণভাবে π-সিস্টেমের ক্ষেত্রেও একই কথা প্রযোজ্য। পরমাণুর আকার বৃদ্ধির সাথে সাথে ইলেকট্রন হারানোর প্রবণতা বৃদ্ধি পায়, যা পারমাণবিক সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।

শুধুমাত্র কার্বনই কার্বাইড (C4−, যা মিথানাইড নামেও পরিচিত) হিসেবে একপারমাণবিক অ্যানায়ন গঠন করতে পারে; কার্বন গ্রুপের অন্যান্য মৌলগুলো ম্যাগনেসিয়ামের মতো তড়িৎ-ধনাত্মক ধাতুর সাথে জিন্টল আয়ন গঠন করে। সিলিকন ও জার্মেনিয়াম, উভয়ই অপধাতু, এরা প্রত্যেকে +৪ আয়ন গঠন করতে পারে। টিন ও সীসা উভয়ই ধাতু, অন্যদিকে ফ্লেরোভিয়াম একটি সংশ্লেষিত, তেজস্ক্রিয় মৌল (এর অর্ধায়ু অত্যন্ত কম, মাত্র ১.৯ সেকেন্ড), যার কিছু নিষ্ক্রিয় গ্যাস-সদৃশ বৈশিষ্ট্য থাকতে পারে, যদিও এটি সম্ভবত একটি পোস্ট-ট্রানজিশন ধাতু। টিন ও সীসা উভয়ই +২ আয়ন গঠন করতে সক্ষম। যদিও টিনকে সাধারণত ধাতু হিসেবে গণ্য করা হয়, তবে এর α রূপভেদটি ধাতুর চেয়ে জার্মেনিয়ামের মতো বেশি আচরণ করে এবং এটি বিদ্যুৎ পরিবহনে দুর্বল।

প্রধান গ্রুপের (গ্রুপ ১, ২, ১৩–১৭) অ্যালকাইল ডেরিভেটিভ QRn-এর মধ্যে, যেখানে n হলো Q-এর জন্য আদর্শ বন্ধন সংখ্যা (দেখুন ল্যাম্বডা কনভেনশন), গ্রুপ ১৪-এর ডেরিভেটিভ QR4 ইলেকট্রন-নির্ভুল হওয়ার জন্য উল্লেখযোগ্য: এগুলো ইলেকট্রন-স্বল্প নয় (অষ্টকের চেয়ে কম ইলেকট্রন থাকা এবং Q-তে লুইস অ্যাসিডিক হওয়ার প্রবণতা বা অলিগোমেরিক ক্লাস্টার হিসেবে থাকা) এবং ইলেকট্রন-অতিরিক্তও নয় (Q-তে মুক্ত জোড় ইলেকট্রন থাকা এবং লুইস ক্ষারক হিসেবে কাজ করা)। ফলে, অন্যান্য গ্রুপের অ্যালকাইল ডেরিভেটিভের তুলনায় গ্রুপ ১৪-এর অ্যালকাইলগুলোর রাসায়নিক সক্রিয়তা কম। কার্বনের ক্ষেত্রে, C–C বন্ধনের উচ্চ বিয়োজন শক্তি এবং কেন্দ্রীয় পরমাণু ও অ্যালকাইল লিগ্যান্ডের মধ্যে তড়িৎ-ঋণাত্মকতার পার্থক্যের অভাবের কারণে সম্পৃক্ত অ্যালকাইল ডেরিভেটিভ বা অ্যালকেনগুলো বিশেষভাবে নিষ্ক্রিয় হয়।[3]

কার্বন সব হ্যালোজেনের সাথে টেট্রাহ্যালাইড গঠন করে। কার্বন কার্বন মনোক্সাইড, কার্বন সাব-অক্সাইড এবং কার্বন ডাই-অক্সাইডের মতো অনেক অক্সাইড গঠন করে। কার্বন একটি ডাই-সালফাইড এবং একটি ডাই-সেলেনাইড গঠন করে।[4]

সিলিকন বেশ কয়েকটি হাইড্রাইড গঠন করে; এর মধ্যে দুটি হলো SiH4 এবং Si2H6। সিলিকন ফ্লোরিন (SiF4), ক্লোরিন (SiCl4), ব্রোমিন (SiBr4) এবং আয়োডিনের (SiI4) সাথে টেট্রাহ্যালাইড গঠন করে। সিলিকন একটি ডাই-অক্সাইড এবং একটি ডাই-সালফাইডও গঠন করে।[5] সিলিকন নাইট্রাইডের সংকেত হলো Si3N4।[6]

জার্মেনিয়াম পাঁচটি হাইড্রাইড গঠন করে। প্রথম দুটি জার্মেনিয়াম হাইড্রাইড হলো GeH4 এবং Ge2H6। জার্মেনিয়াম অ্যাস্টাটিন বাদে সব হ্যালোজেনের সাথে টেট্রাহ্যালাইড এবং ব্রোমিন ও অ্যাস্টাটিন বাদে সব হ্যালোজেনের সাথে ডাই-হ্যালাইড গঠন করে। জার্মেনিয়াম পোলোনিয়াম বাদে সব প্রাকৃতিক চ্যালকোজেনের সাথে বন্ধন তৈরি করে এবং ডাই-অক্সাইড, ডাই-সালফাইড ও ডাই-সেলেনাইড গঠন করে। জার্মেনিয়াম নাইট্রাইডের সংকেত হলো Ge3N4।[7]

টিন দুটি হাইড্রাইড গঠন করে: SnH4 এবং Sn2H6। টিন অ্যাস্টাটিন বাদে সব হ্যালোজেনের সাথে ডাই-হ্যালাইড ও টেট্রাহ্যালাইড গঠন করে। টিন পোলোনিয়াম বাদে প্রাকৃতিকভাবে প্রাপ্ত সব চ্যালকোজেনের সাথে মনোচ্যালকোজেনাইড এবং পোলোনিয়াম ও টেলুরিয়াম বাদে প্রাকৃতিকভাবে প্রাপ্ত সব চ্যালকোজেনের সাথে ডাই-চ্যালকোজেনাইড গঠন করে।[8]

সীসা একটি হাইড্রাইড গঠন করে, যার সংকেত PbH4। সীসা ফ্লোরিন ও ক্লোরিনের সাথে ডাই-হ্যালাইড ও টেট্রাহ্যালাইড গঠন করে এবং ডাই-ব্রোমাইড ও ডাই-আয়োডাইড গঠন করে, যদিও সীসার টেট্রাব্রোমাইড ও টেট্রাআয়োডাইড অস্থিতিশীল। সীসা চারটি অক্সাইড, একটি সালফাইড, একটি সেলেনাইড এবং একটি টেলুরাইড গঠন করে।[9]

ফ্লেরোভিয়ামের কোনো পরিচিত যৌগ নেই।[10]

ভৌত

কার্বন গ্রুপের মৌলগুলোর স্ফুটনাঙ্ক ভারী মৌলগুলোর দিকে ক্রমশ কমতে থাকে। আদর্শ চাপে, কার্বন, যা কার্বন গ্রুপের সবচেয়ে হালকা মৌল, ৩৮২৫ °C তাপমাত্রায় ঊর্ধ্বপাতিত হয়। সিলিকনের স্ফুটনাঙ্ক ৩২৬৫ °C, জার্মেনিয়ামের ২৮৩৩ °C, টিনের ২৬০২ °C এবং সীসার ১৭৪৯ °C। ফ্লেরোভিয়ামের স্ফুটনাঙ্ক −৬০ °C হবে বলে ধারণা করা হয়।[11][12] কার্বন গ্রুপের মৌলগুলোর গলনাঙ্কও তাদের স্ফুটনাঙ্কের মতোই প্রায় একই প্রবণতা অনুসরণ করে। সিলিকন ১৪১৪ °C তাপমাত্রায় গলে, জার্মেনিয়াম ৯৩৯ °C, টিন ২৩২ °C এবং সীসা ৩২৮ °C তাপমাত্রায় গলে।[13]

কার্বনের স্ফটিক কাঠামো ষড়ভুজাকার; উচ্চ চাপ ও তাপমাত্রায় এটি হীরা গঠন করে (নিচে দেখুন)। সিলিকন ও জার্মেনিয়ামের ডায়মন্ড কিউবিক স্ফটিক কাঠামো রয়েছে, যেমনটি টিনেরও থাকে নিম্ন তাপমাত্রায় (১৩.২ °C-এর নিচে)। কক্ষ তাপমাত্রায় টিনের টেট্রাগোনাল স্ফটিক কাঠামো থাকে। সীসার ফেস-সেন্টার্ড কিউবিক স্ফটিক কাঠামো রয়েছে।[13]

কার্বন গ্রুপের মৌলগুলোর ঘনত্ব পারমাণবিক সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে সাথে বৃদ্ধি পাওয়ার প্রবণতা দেখায়। কার্বনের ঘনত্ব ২.২৬ গ্রাম·সেমি−৩; সিলিকন ২.৩৩ গ্রাম·সেমি−৩; জার্মেনিয়াম ৫.৩২ গ্রাম·সেমি−৩; টিন ৭.২৬ গ্রাম·সেমি−৩; সীসা ১১.৩ গ্রাম·সেমি−৩।[13]

কার্বন গ্রুপের মৌলগুলোর পারমাণবিক ব্যাসার্ধ পারমাণবিক সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে সাথে বৃদ্ধি পায়। কার্বনের পারমাণবিক ব্যাসার্ধ ৭৭ পিকোমিটার, সিলিকন ১১৮ পিকোমিটার, জার্মেনিয়াম ১২৩ পিকোমিটার, টিন ১৪১ পিকোমিটার এবং সীসা ১৭৫ পিকোমিটার।[13]

রূপভেদ

মূল নিবন্ধ: Allotropes of carbon কার্বনের একাধিক রূপভেদ রয়েছে। সবচেয়ে সাধারণ হলো গ্রাফাইট, যা স্তরে স্তরে সাজানো কার্বনের রূপ। কার্বনের আরেকটি রূপ হলো হীরা, তবে এটি তুলনামূলকভাবে বিরল। অ্যামরফাস কার্বন হলো কার্বনের তৃতীয় রূপভেদ; এটি কালির একটি উপাদান। কার্বনের আরেকটি রূপভেদ হলো ফুলারিন, যা গোলকাকারে ভাঁজ করা কার্বন পরমাণুর শিট বা স্তরের মতো। ২০০৩ সালে আবিষ্কৃত কার্বনের পঞ্চম রূপভেদটির নাম গ্রাফিন, যা মৌচাকের মতো বিন্যাসে সাজানো কার্বন পরমাণুর একটি স্তর।[6][14][15]

সিলিকনের কক্ষ তাপমাত্রায় দুটি পরিচিত রূপভেদ রয়েছে। এই রূপভেদগুলো অ্যামরফাস ও স্ফটিকাকার রূপভেদ হিসেবে পরিচিত। অ্যামরফাস রূপভেদটি বাদামী রঙের পাউডার। স্ফটিকাকার রূপভেদটি ধূসর এবং এর ধাতব দ্যুতি রয়েছে।[16]

টিনের দুটি রূপভেদ রয়েছে: α-টিন, যা ধূসর টিন নামেও পরিচিত, এবং β-টিন। টিন সাধারণত β-টিন রূপে পাওয়া যায়, যা একটি রূপালী ধাতু। তবে, আদর্শ চাপে, ১৩.২ °C-এর নিচের তাপমাত্রায় β-টিন α-টিনে (ধূসর পাউডার) রূপান্তরিত হয়। এর ফলে ঠান্ডা আবহাওয়ায় টিনের বস্তুগুলো গুঁড়ো হয়ে যেতে পারে, যাকে টিন পেস্ট বা টিন রট বলা হয়।[6][17]

নিউক্লীয়

কার্বন গ্রুপের অন্তত দুটি মৌলের (টিন ও সীসা) ম্যাজিক নিউক্লিয়াস রয়েছে, যার অর্থ হলো এই মৌলগুলো ম্যাজিক নিউক্লিয়াসহীন মৌলগুলোর চেয়ে বেশি সাধারণ ও স্থিতিশীল।[17]

আইসোটোপ

কার্বনের ১৫টি পরিচিত আইসোটোপ রয়েছে। এর মধ্যে তিনটি প্রাকৃতিকভাবে পাওয়া যায়। সবচেয়ে সাধারণ হলো স্থিতিশীল কার্বন-১২, এরপর রয়েছে স্থিতিশীল কার্বন-১৩।[13] কার্বন-১৪ একটি প্রাকৃতিক তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ, যার অর্ধায়ু ৫,৭৩০ বছর।[18]

সিলিকনের ২৩টি আইসোটোপ আবিষ্কৃত হয়েছে। এর মধ্যে পাঁচটি প্রাকৃতিকভাবে পাওয়া যায়। সবচেয়ে সাধারণ হলো স্থিতিশীল সিলিকন-২৮, এরপর রয়েছে স্থিতিশীল সিলিকন-২৯ ও সিলিকন-৩০। সিলিকন-৩২ একটি তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ যা অ্যাক্টিনাইডের তেজস্ক্রিয় ক্ষয় এবং উচ্চ বায়ুমণ্ডলে স্প্যালেশনের ফলে প্রাকৃতিকভাবে উৎপন্ন হয়। সিলিকন-৩৪-ও অ্যাক্টিনাইডের তেজস্ক্রিয় ক্ষয়ের ফলে প্রাকৃতিকভাবে উৎপন্ন হয়।[18]

জার্মেনিয়ামের ৩২টি আইসোটোপ আবিষ্কৃত হয়েছে। এর মধ্যে পাঁচটি প্রাকৃতিকভাবে পাওয়া যায়। সবচেয়ে সাধারণ হলো স্থিতিশীল জার্মেনিয়াম-৭৪, এরপর রয়েছে স্থিতিশীল জার্মেনিয়াম-৭২, ৭০ ও ৭৩। জার্মেনিয়াম-৭৬ একটি আদিম রেডিওআইসোটোপ।[18]

টিনের ৪০টি আইসোটোপ আবিষ্কৃত হয়েছে। এর মধ্যে ১৪টি প্রকৃতিতে পাওয়া যায়। সবচেয়ে সাধারণ হলো টিন-১২০, এরপর টিন-১১৮, ১১৬, ১১৯, ১১৭, ১২৪, ১২২, ১১২ ও ১১৪: এগুলো সবই স্থিতিশীল। টিনের চারটি রেডিওআইসোটোপও রয়েছে যা ইউরেনিয়ামের তেজস্ক্রিয় ক্ষয়ের ফলে উৎপন্ন হয়। এগুলো হলো টিন-১২১, ১২৩, ১২৫ ও ১২৬।[18]

সীসার ৩৮টি আইসোটোপ আবিষ্কৃত হয়েছে। এর মধ্যে ৯টি প্রাকৃতিকভাবে পাওয়া যায়। সবচেয়ে সাধারণ আইসোটোপ হলো সীসা-২০৮, এরপর সীসা-২০৬, ২০৭ ও ২০৪: এগুলো সবই স্থিতিশীল। সীসার ৫টি আইসোটোপ ইউরেনিয়াম ও থোরিয়ামের তেজস্ক্রিয় ক্ষয়ের ফলে উৎপন্ন হয়। এগুলো হলো সীসা-২০৯, ২১০, ২১১, ২১২ ও ২১৪।[18]

ফ্লেরোভিয়ামের ৬টি আইসোটোপ (ফ্লেরোভিয়াম-২৮৪, ২৮৫, ২৮৬, ২৮৭, ২৮৮ ও ২৮৯) আবিষ্কৃত হয়েছে, যার সবই মানুষের তৈরি। ফ্লেরোভিয়ামের সবচেয়ে স্থিতিশীল আইসোটোপ হলো ফ্লেরোভিয়াম-২৮৯, যার অর্ধায়ু ২.৬ সেকেন্ড।[18]

প্রাপ্তি

কার্বন অধিকাংশ নক্ষত্রেই নাক্ষত্রিক ফিউশনের ফলে জমা হয়, এমনকি ছোট নক্ষত্রগুলোতেও।[17] পৃথিবীর ভূত্বকে কার্বনের ঘনত্ব প্রতি মিলিয়নে ৪৮০ অংশ এবং সমুদ্রের পানিতে প্রতি মিলিয়নে ২৮ অংশ। বায়ুমণ্ডলে কার্বন কার্বন মনোক্সাইড, কার্বন ডাই-অক্সাইড ও মিথেন হিসেবে থাকে। কার্বন কার্বনেট খনিজগুলোর একটি প্রধান উপাদান এবং সমুদ্রের পানিতে সাধারণ হাইড্রোজেন কার্বনেট হিসেবে থাকে। একজন মানুষের শরীরের ২২.৮% কার্বন।[18]

সিলিকন পৃথিবীর ভূত্বকের ২৮% জুড়ে রয়েছে, যা একে ভূত্বকের দ্বিতীয় সর্বাধিক প্রচুর মৌল করে তুলেছে। সমুদ্রের পানিতে সিলিকনের ঘনত্ব সমুদ্রের উপরিভাগে প্রতি বিলিয়নে ৩০ অংশ থেকে গভীর সমুদ্রে প্রতি বিলিয়নে ২০০০ অংশ পর্যন্ত হতে পারে। পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলে সিলিকন ধূলিকণা সামান্য পরিমাণে থাকে। সিলিকেট খনিজগুলো পৃথিবীর সবচেয়ে সাধারণ খনিজ। মানুষের শরীরে গড়ে প্রতি মিলিয়নে ১৪.৩ অংশ সিলিকন থাকে।[18] শুধুমাত্র বৃহত্তম নক্ষত্রগুলোই নাক্ষত্রিক ফিউশনের মাধ্যমে সিলিকন তৈরি করে।[17]

জার্মেনিয়াম পৃথিবীর ভূত্বকের প্রতি মিলিয়নে ২ অংশ জুড়ে রয়েছে, যা একে ৫২তম সর্বাধিক প্রচুর মৌল করে তুলেছে। মাটিতে জার্মেনিয়ামের গড় ঘনত্ব প্রতি মিলিয়নে ১ অংশ। সমুদ্রের পানিতে জার্মেনিয়ামের ঘনত্ব প্রতি ট্রিলিয়নে ০.৫ অংশ। অর্গানোজার্মেনিয়াম যৌগগুলোও সমুদ্রের পানিতে পাওয়া যায়। মানুষের শরীরে জার্মেনিয়ামের ঘনত্ব প্রতি বিলিয়নে ৭১.৪ অংশ। কিছু দূরবর্তী নক্ষত্রেও জার্মেনিয়ামের অস্তিত্ব পাওয়া গেছে।[18]

টিন পৃথিবীর ভূত্বকের প্রতি মিলিয়নে ২ অংশ জুড়ে রয়েছে, যা একে ৪৯তম সর্বাধিক প্রচুর মৌল করে তুলেছে। মাটিতে টিনের গড় ঘনত্ব প্রতি মিলিয়নে ১ অংশ। সমুদ্রের পানিতে টিনের ঘনত্ব প্রতি ট্রিলিয়নে ৪ অংশ। মানুষের শরীরে টিনের ঘনত্ব প্রতি বিলিয়নে ৪২৮ অংশ। মাটিতে টিন(IV) অক্সাইডের ঘনত্ব প্রতি মিলিয়নে ০.১ থেকে ৩০০ অংশ।[18] আগ্নেয় শিলাতেও প্রতি হাজারে এক অংশ ঘনত্বে টিন পাওয়া যায়।[19]

সীসা পৃথিবীর ভূত্বকের প্রতি মিলিয়নে ১৪ অংশ জুড়ে রয়েছে, যা একে ৩৬তম সর্বাধিক প্রচুর মৌল করে তুলেছে। মাটিতে সীসার গড় ঘনত্ব প্রতি মিলিয়নে ২৩ অংশ, তবে পুরনো সীসার খনির কাছে এই ঘনত্ব প্রতি মিলিয়নে ২০,০০০ অংশ (২ শতাংশ) পর্যন্ত হতে পারে। সমুদ্রের পানিতে সীসার ঘনত্ব প্রতি ট্রিলিয়নে ২ অংশ। মানুষের শরীরের ওজনের প্রতি মিলিয়নে ১.৭ অংশ সীসা। মানুষের কর্মকাণ্ড অন্য যেকোনো ধাতুর চেয়ে বেশি সীসা পরিবেশে ছড়িয়ে দেয়।[18]

ফ্লেরোভিয়াম প্রকৃতিতে একেবারেই পাওয়া যায় না, তাই এটি শুধুমাত্র পার্টিকেল এক্সিলারেটরে প্রতিবার মাত্র কয়েকটি পরমাণু হিসেবে তৈরি করা যায়।[18]

ইতিহাস

প্রাচীনকালে আবিষ্কার ও ব্যবহার

কার্বন, টিন ও সীসা হলো প্রাচীন বিশ্বের পরিচিত কয়েকটি মৌল, যার সাথে সালফার, লোহা, তামা, পারদ, রূপা ও সোনাও অন্তর্ভুক্ত।[20]

সিলিকা হিসেবে রক ক্রিস্টাল বা স্ফটিক পাথর প্রাচীন মিশরীয়দের কাছে পরিচিত ছিল, যারা এটি পুঁতি ও ছোট ফুলদানির জন্য ব্যবহার করত; প্রাচীন চীনাদের কাছেও এটি পরিচিত ছিল এবং সম্ভবত প্রাচীনকালের অনেকের কাছেই এটি পরিচিত ছিল। সিলিকাযুক্ত কাঁচ তৈরির কাজ মিশরীয়রা অন্তত ১৫০০ খ্রিস্টপূর্বাব্দে এবং ফিনিশীয়রা করেছিল। প্রাক-ঐতিহাসিক মানুষ ঘরবাড়ি নির্মাণের জন্য বিভিন্ন ধরণের মর্টারে প্রাকৃতিকভাবে প্রাপ্ত যৌগ বা সিলিকেট খনিজ ব্যবহার করত।

টিনের উৎপত্তি ইতিহাস থেকে হারিয়ে গেছে বলে মনে হয়। মনে হয় যে, বিশুদ্ধ ধাতু পৃথক করার আগেই প্রাক-ঐতিহাসিক মানুষ তামা ও টিনের সংকর ধাতু ব্রোঞ্জ ব্যবহার করত। প্রাচীন মেসোপটেমিয়া, সিন্ধু উপত্যকা, মিশর, ক্রিট, ইসরায়েল ও পেরুতে ব্রোঞ্জ সাধারণ ছিল। প্রাচীন ভূমধ্যসাগরীয় অঞ্চলের মানুষ যে টিন ব্যবহার করত, তার বেশিরভাগই সম্ভবত ব্রিটিশ দ্বীপপুঞ্জের সিলি আইলস ও কর্নওয়াল থেকে আসত,[21] যেখানে ৩০০–২০০ খ্রিস্টপূর্বাব্দ থেকে এই ধাতুর খনি খনন করা হতো। স্প্যানিশ বিজয়ের আগে দক্ষিণ ও মধ্য আমেরিকার ইনকা ও অ্যাজটেক অঞ্চলেও টিনের খনি চালু ছিল।

বাইবেলের শুরুর দিকের বিবরণে সীসার উল্লেখ প্রায়ই পাওয়া যায়। ব্যাবিলনীয়রা ধাতুর প্লেটে শিলালিপি খোদাই করত। রোমানরা এটি ট্যাবলেট, পানির পাইপ, মুদ্রা এমনকি রান্নার পাত্র হিসেবে ব্যবহার করত; প্রকৃতপক্ষে, শেষোক্ত ব্যবহারের কারণে অগাস্টাস সিজারের সময়ে সীসা বিষক্রিয়া শনাক্ত করা হয়েছিল। হোয়াইট লেড নামে পরিচিত যৌগটি অন্তত ২০০ খ্রিস্টপূর্বাব্দে আলংকারিক রঞ্জক হিসেবে প্রস্তুত করা হয়েছিল।

আধুনিক আবিষ্কার

অ্যামরফাস মৌলিক সিলিকন ১৮২৪ সালে সুইডিশ রসায়নবিদ ইয়োনস ইয়াকব বার্জেলিয়াস প্রথম বিশুদ্ধ অবস্থায় পান; ১৮১১ সালেই অশুদ্ধ সিলিকন পাওয়া গিয়েছিল। স্ফটিকাকার মৌলিক সিলিকন ১৮৫৪ সালের আগে প্রস্তুত করা সম্ভব হয়নি, যখন এটি তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমে উৎপাদিত হয়।

জার্মেনিয়াম হলো সেই তিনটি মৌলের একটি, যার অস্তিত্ব ১৮৬৯ সালে রুশ রসায়নবিদ দিমিত্রি মেন্ডেলিভ তার পর্যায় সারণি তৈরির সময় ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন। তবে, মৌলটি বেশ কিছুদিন আবিষ্কৃত হয়নি। ১৮৮৫ সালের সেপ্টেম্বরে, একজন খনি শ্রমিক একটি রূপার খনিতে একটি খনিজ নমুনা খুঁজে পান এবং খনি ব্যবস্থাপককে দেন, যিনি নির্ধারণ করেন যে এটি একটি নতুন খনিজ এবং তিনি তা ক্লেমেন্স এ. উইঙ্কলারের কাছে পাঠান। উইঙ্কলার বুঝতে পারেন যে নমুনাটিতে ৭৫% রূপা, ১৮% সালফার এবং ৭% একটি অনাবিষ্কৃত মৌল রয়েছে। কয়েক মাস পর, উইঙ্কলার মৌলটিকে পৃথক করেন এবং নির্ধারণ করেন যে এটিই ৩২তম মৌল।[18]

ফ্লেরোভিয়াম (তখন "মৌল ১১৪" হিসেবে পরিচিত) আবিষ্কারের প্রথম প্রচেষ্টা ১৯৬৯ সালে জয়েন্ট ইনস্টিটিউট ফর নিউক্লিয়ার রিসার্চে করা হয়েছিল, কিন্তু তা সফল হয়নি। ১৯৭৭ সালে, জয়েন্ট ইনস্টিটিউট ফর নিউক্লিয়ার রিসার্চের গবেষকরা প্লুটোনিয়াম-২৪৪ পরমাণুকে ক্যালসিয়াম-৪৮ দিয়ে আঘাত করেছিলেন, কিন্তু আবারও ব্যর্থ হন। এই নিউক্লীয় বিক্রিয়াটি ১৯৯৮ সালে পুনরায় করা হয় এবং এবার সফল হয়।[18]

ব্যুৎপত্তি

  • কার্বন এসেছে ল্যাটিন শব্দ carbo থেকে, যার অর্থ "কাঠকয়লা"।
  • সিলিকন এসেছে ল্যাটিন শব্দ silex (বা silicis) থেকে, যার অর্থ "ফ্লিন্ট" বা চকমকি পাথর।
  • জার্মেনিয়াম এসেছে ল্যাটিন শব্দ Germania থেকে, যা জার্মানির ল্যাটিন নাম, যেখানে জার্মেনিয়াম আবিষ্কৃত হয়েছিল।
  • স্ট্যানাম এসেছে ল্যাটিন শব্দ stannum থেকে, যার অর্থ "টিন", যা কেল্টিক staen থেকে উদ্ভূত বা সম্পর্কিত।
- ইংরেজিতে স্ট্যানামের সাধারণ নাম হলো tin, যা সরাসরি পুরানো ইংরেজি থেকে এসেছে। সম্ভবত stannum ও staen-এর উৎস একই।
  • প্লাম্বাম এসেছে ল্যাটিন শব্দ plumbum থেকে, যার অর্থ সীসা।
- ইংরেজিতে প্লাম্বামের সাধারণ নাম হলো lead, যা সরাসরি পুরানো ইংরেজি থেকে এসেছে।[18]
  • ফ্লেরোভিয়াম নামকরণ করা হয়েছে জর্জি ফ্লেরভ ও তার ইনস্টিটিউটের নামানুসারে।

প্রয়োগ

কার্বন সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয় এর অ্যামরফাস রূপে। এই রূপে কার্বন ইস্পাত তৈরিতে, কার্বন ব্ল্যাক হিসেবে, টায়ারের ফিলিং হিসেবে, রেসপিরেটরে এবং অ্যাক্টিভেটেড চারকোল হিসেবে ব্যবহৃত হয়। কার্বন গ্রাফাইট রূপেও ব্যবহৃত হয়, যেমন পেন্সিলের লেড হিসেবে। কার্বনের আরেকটি রূপ হীরা সাধারণত গয়নায় ব্যবহৃত হয়।[18] কার্বন ফাইবার অসংখ্য ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়, যেমন স্যাটেলাইটের স্ট্রাটে, কারণ এই ফাইবারগুলো অত্যন্ত শক্তিশালী কিন্তু স্থিতিস্থাপক।[22]

সিলিকন ডাই-অক্সাইডের বিস্তৃত প্রয়োগ রয়েছে, যার মধ্যে টুথপেস্ট, নির্মাণ সামগ্রীর ফিলার অন্তর্ভুক্ত এবং সিলিকা কাঁচের একটি প্রধান উপাদান। বিশুদ্ধ সিলিকনের ৫০% ধাতব সংকর ধাতু তৈরিতে ব্যবহৃত হয়। সিলিকনের ৪৫% সিলিকন তৈরিতে ব্যবহৃত হয়। সিলিকন ১৯৫০-এর দশক থেকে সেমিকন্ডাক্টরেও ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়ে আসছে।[17][22]

জার্মেনিয়াম ১৯৫০-এর দশক পর্যন্ত সেমিকন্ডাক্টরে ব্যবহৃত হতো, যখন এটি সিলিকন দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়। রেডিয়েশন ডিটেক্টরে জার্মেনিয়াম থাকে। জার্মেনিয়াম ডাই-অক্সাইড ফাইবার অপটিক্স ও ওয়াইড-অ্যাঙ্গেল ক্যামেরা লেন্সে ব্যবহৃত হয়। রূপার সাথে সামান্য জার্মেনিয়াম মিশিয়ে রূপাকে দাগমুক্ত করা যায়। এই সংকর ধাতুটিকে আর্জেন্টিয়াম স্টার্লিং সিলভার বলা হয়।[18]

সোল্ডার হলো টিনের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ব্যবহার; উৎপাদিত সমস্ত টিনের ৫০% এই কাজে ব্যবহৃত হয়। উৎপাদিত সমস্ত টিনের ২০% টিন প্লেটে ব্যবহৃত হয়। টিনের ২০% রাসায়নিক শিল্পে ব্যবহৃত হয়। টিন পিউটারসহ অসংখ্য সংকর ধাতুর উপাদান। টিন(IV) অক্সাইড হাজার হাজার বছর ধরে সিরামিক তৈরিতে ব্যবহৃত হয়ে আসছে। কোবাল্ট স্ট্যানেট একটি টিন যৌগ যা সেরুলিয়ান নীল রঞ্জক হিসেবে ব্যবহৃত হয়।[18]

উৎপাদিত সমস্ত সীসার ৮০% লেড-অ্যাসিড ব্যাটারিতে ব্যবহৃত হয়। সীসার অন্যান্য প্রয়োগের মধ্যে রয়েছে ওজন, রঞ্জক এবং তেজস্ক্রিয় পদার্থের বিরুদ্ধে শিল্ডিং। সীসা ঐতিহাসিকভাবে টেট্রাইথাইললেড হিসেবে পেট্রোলে ব্যবহৃত হতো, কিন্তু বিষক্রিয়ার আশঙ্কার কারণে এই ব্যবহার বন্ধ করে দেওয়া হয়েছে।[23]

উৎপাদন

কার্বনের রূপভেদ হীরা মূলত রাশিয়া, বতসোয়ানা, কঙ্গো, কানাডা, দক্ষিণ আফ্রিকা ও ভারতে উৎপাদিত হয়। সমস্ত সংশ্লেষিত হীরার ৮০% রাশিয়া উৎপাদন করে। চীন বিশ্বের ৭০% গ্রাফাইট উৎপাদন করে। অন্যান্য গ্রাফাইট উৎপাদনকারী দেশ হলো ব্রাজিল, কানাডা ও মেক্সিকো।[18]

সিলিকা ও কার্বন উত্তপ্ত করে সিলিকন উৎপাদন করা যায়।[22]

কিছু জার্মেনিয়াম আকরিক রয়েছে, যেমন জার্মেনাইট, কিন্তু এগুলো বিরল হওয়ায় খনন করা হয় না। পরিবর্তে, জার্মেনিয়াম জিঙ্কসহ অন্যান্য ধাতুর আকরিক থেকে নিষ্কাশন করা হয়। রাশিয়া ও চীনে কয়লার আকরিক থেকেও জার্মেনিয়াম পৃথক করা হয়। জার্মেনিয়ামযুক্ত আকরিকগুলোকে প্রথমে ক্লোরিনের সাথে বিক্রিয়া করিয়ে জার্মেনিয়াম টেট্রাক্লোরাইড তৈরি করা হয়, যা হাইড্রোজেন গ্যাসের সাথে মেশানো হয়। এরপর জার্মেনিয়ামকে জোন রিফাইনিংয়ের মাধ্যমে আরও বিশুদ্ধ করা হয়। প্রতি বছর প্রায় ১৪০ মেট্রিক টন জার্মেনিয়াম উৎপাদিত হয়।[18]

খনিগুলো থেকে প্রতি বছর ৩০০,০০০ মেট্রিক টন টিন উৎপাদিত হয়। চীন, ইন্দোনেশিয়া, পেরু, বলিভিয়া ও ব্রাজিল হলো টিনের প্রধান উৎপাদক। টিন উৎপাদনের পদ্ধতি হলো টিন খনিজ ক্যাসিটেরাইট (SnO2) কে কোকের সাথে উত্তপ্ত করা।[18]

সবচেয়ে বেশি খননকৃত সীসার আকরিক হলো গ্যালেনা (সীসা সালফাইড)। প্রতি বছর ৪ মিলিয়ন মেট্রিক টন সীসা নতুন করে খনন করা হয়, যার বেশিরভাগই চীন, অস্ট্রেলিয়া, যুক্তরাষ্ট্র ও পেরুতে। আকরিকগুলোকে কোক ও চুনাপাথরের সাথে মিশিয়ে রোস্টিং করে বিশুদ্ধ সীসা উৎপাদন করা হয়। বেশিরভাগ সীসা সীসা ব্যাটারি থেকে রিসাইকেল করা হয়। মানুষের খনন করা মোট সীসার পরিমাণ ৩৫০ মিলিয়ন মেট্রিক টন।[18]

জৈবিক ভূমিকা

কার্বন সমস্ত পরিচিত জীবনের জন্য একটি মূল উপাদান। এটি সমস্ত জৈব যৌগে থাকে, উদাহরণস্বরূপ, ডিএনএ, স্টেরয়েড ও প্রোটিন।[6] জীবনের জন্য কার্বনের গুরুত্ব মূলত অন্যান্য মৌলের সাথে অসংখ্য বন্ধন গঠনের ক্ষমতার কারণে।[17] একজন ৭০ কেজি ওজনের মানুষের শরীরে ১৬ কেজি কার্বন থাকে।[18]

সিলিকন-ভিত্তিক জীবনের সম্ভাব্যতা নিয়ে প্রায়ই আলোচনা করা হয়। তবে, কার্বনের মতো এটি জটিল বলয় ও শিকল গঠনে ততটা সক্ষম নয়।[6] সিলিকন ডাই-অক্সাইড হিসেবে সিলিকন ডায়াটম ও সামুদ্রিক স্পঞ্জ তাদের কোষ প্রাচীর ও কঙ্কাল গঠনে ব্যবহার করে। মুরগি ও ইঁদুরের হাড়ের বৃদ্ধির জন্য সিলিকন অপরিহার্য এবং মানুষের জন্যও এটি অপরিহার্য হতে পারে। মানুষ গড়ে প্রতিদিন ২০ থেকে ১২০০ মিলিগ্রাম সিলিকন গ্রহণ করে, যার বেশিরভাগই শস্য থেকে আসে। একজন ৭০ কেজি ওজনের মানুষের শরীরে ১ গ্রাম সিলিকন থাকে।[18]

জার্মেনিয়ামের কোনো জৈবিক ভূমিকা জানা যায়নি, যদিও এটি বিপাক প্রক্রিয়াকে উদ্দীপ্ত করে। ১৯৮০ সালে Kazuhiko Asai দাবি করেছিলেন যে জার্মেনিয়াম স্বাস্থ্যের জন্য উপকারী, কিন্তু এই দাবির কোনো প্রমাণ পাওয়া যায়নি। কিছু উদ্ভিদ মাটি থেকে জার্মেনিয়াম অক্সাইড হিসেবে জার্মেনিয়াম শোষণ করে। শস্য (শস্যদানা) এবং শাকসবজি জাতীয় এই উদ্ভিদগুলোতে প্রতি মিলিয়নে প্রায় ০.০৫ ভাগ জার্মেনিয়াম থাকে। মানুষের শরীরে প্রতিদিন প্রায় ১ মিলিগ্রাম জার্মেনিয়াম প্রবেশ করে বলে ধারণা করা হয়। ৭০ কেজি ওজনের একজন সাধারণ মানুষের শরীরে ৫ মিলিগ্রাম জার্মেনিয়াম থাকে।[18]

ইঁদুরের সঠিক বৃদ্ধির জন্য টিনের প্রয়োজনীয়তা প্রমাণিত হলেও, ২০১৩ সাল পর্যন্ত মানুষের খাদ্যতালিকায় টিনের প্রয়োজন আছে এমন কোনো প্রমাণ পাওয়া যায়নি। উদ্ভিদেরও টিনের প্রয়োজন হয় না। তবে উদ্ভিদ তাদের মূলের মাধ্যমে টিন সংগ্রহ করে। গম এবং ভুট্টা-তে যথাক্রমে প্রতি মিলিয়নে ৭ এবং ৩ ভাগ টিন থাকে। অবশ্য, কোনো উদ্ভিদ যদি টিন গলানোর কারখানার কাছাকাছি থাকে, তবে সেগুলোতে টিনের মাত্রা প্রতি মিলিয়নে ২০০০ ভাগ পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে। মানুষ গড়ে প্রতিদিন ০.৩ মিলিগ্রাম টিন গ্রহণ করে। ৭০ কেজি ওজনের একজন সাধারণ মানুষের শরীরে ৩০ মিলিগ্রাম টিন থাকে।[18]

সীসার কোনো পরিচিত জৈবিক ভূমিকা নেই এবং প্রকৃতপক্ষে এটি অত্যন্ত বিষাক্ত। তবে কিছু অণুজীব সীসা-দূষিত পরিবেশে টিকে থাকতে সক্ষম। শসার (শসা) মতো কিছু উদ্ভিদে প্রতি মিলিয়নে দশ ভাগ পর্যন্ত সীসা থাকতে পারে। ৭০ কেজি ওজনের একজন সাধারণ মানুষের শরীরে ১২০ মিলিগ্রাম সীসা থাকে।[18]

ফ্লেরোভিয়ামের কোনো জৈবিক ভূমিকা নেই; এটি কেবল কণা ত্বরক যন্ত্রে (particle accelerators) তৈরি করা হয় এবং সেখানেই পাওয়া যায়।

বিষক্রিয়া

মৌলিক কার্বন সাধারণত বিষাক্ত নয়, তবে এর অনেক যৌগ যেমন কার্বন মনোক্সাইড এবং হাইড্রোজেন সায়ানাইড অত্যন্ত বিষাক্ত। তবে কার্বনের ধূলিকণা বিপজ্জনক হতে পারে, কারণ এটি অ্যাসবেস্টস-এর মতোই ফুসফুসে জমা হয়ে ক্ষতি করতে পারে।[18]

সিলিকন খনিজগুলো সাধারণত বিষাক্ত নয়। তবে আগ্নেয়গিরি থেকে নির্গত সিলিকন ডাই অক্সাইডের ধূলিকণা ফুসফুসে প্রবেশ করলে তা স্বাস্থ্যের জন্য ক্ষতিকর হতে পারে।[17]

জার্মেনিয়াম এনজাইম যেমন ল্যাকটেট ডিহাইড্রোজেনেজ এবং অ্যালকোহল ডিহাইড্রোজেনেজ-এর কাজে বাধা সৃষ্টি করতে পারে। অজৈব জার্মেনিয়াম যৌগের তুলনায় জৈব জার্মেনিয়াম যৌগগুলো বেশি বিষাক্ত। প্রাণীদের ক্ষেত্রে জার্মেনিয়ামের মুখের মাধ্যমে বিষক্রিয়ার মাত্রা কম। তবে তীব্র জার্মেনিয়াম বিষক্রিয়া শ্বাসযন্ত্রের পক্ষাঘাতের মাধ্যমে মৃত্যুর কারণ হতে পারে।[24]

কিছু টিন যৌগ গ্রহণ করলে বিষক্রিয়া হতে পারে, তবে টিনের অধিকাংশ অজৈব যৌগকে বিষমুক্ত বলে গণ্য করা হয়। জৈব টিন যৌগ, যেমন ট্রাইমিথাইলটিন এবং ট্রাইইথাইলটিন অত্যন্ত বিষাক্ত এবং এগুলো কোষের অভ্যন্তরীণ বিপাকীয় প্রক্রিয়া ব্যাহত করতে পারে।[18]

সীসা এবং এর যৌগসমূহ, যেমন লেড অ্যাসিটেট অত্যন্ত বিষাক্ত। সীসা বিষক্রিয়ার ফলে মাথাব্যথা, পেটে ব্যথা, কোষ্ঠকাঠিন্য এবং গেঁটে বাত হতে পারে।[18]

ফ্লেরোভিয়াম এতটাই তেজস্ক্রিয় যে এটি বিষাক্ত কি না তা পরীক্ষা করা সম্ভব নয়, যদিও এর উচ্চ তেজস্ক্রিয়তা নিজেই বিষাক্ত।

তথ্যসূত্র

  1. ↑ (2019). Fabrication of g-C3N4/Ti3C2 composite and its visible-light photocatalytic capability for ciprofloxacin degradation. Separation and Purification Technology. 211 782–789. doi:10.1016/j.seppur.2018.10.027.
  2. ↑ W. B. Jensen, The Periodic Law and Table সংরক্ষিত সংস্করণ.
  3. ↑ Crabtree, Robert H.. (2005). "The organometallic chemistry of the transition metals". 418. Wiley. ISBN 978-0-471-66256-3.
  4. ↑ Carbon compounds.
  5. ↑ Silicon compounds.
  6. ↑ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 Gray, Theodore. (2011). "The Elements".
  7. ↑ Germanium compounds.
  8. ↑ Tin compounds.
  9. ↑ Lead compounds.
  10. ↑ Flerovium compounds.
  11. ↑ Archived at Ghostarchive and the Wayback Machine: Oganessian, Yu. Ts.. (27 January 2017). Discovering Superheavy Elements. Oak Ridge National Laboratory.
  12. ↑ Seaborg, G. T.. Transuranium element. Encyclopædia Britannica.
  13. ↑ 13.0 13.1 13.2 13.3 13.4 Jackson, Mark. (2001). "Periodic Table Advanced".
  14. ↑ Graphene.
  15. ↑ Carbon:Allotropes.
  16. ↑ Gagnon, Steve. The Element Silicon.
  17. ↑ 17.0 17.1 17.2 17.3 17.4 17.5 17.6 Kean, Sam. (2011). "The Disappearing Spoon".
  18. ↑ 18.00 18.01 18.02 18.03 18.04 18.05 18.06 18.07 18.08 18.09 18.10 18.11 18.12 18.13 18.14 18.15 18.16 18.17 18.18 18.19 18.20 18.21 18.22 18.23 18.24 18.25 18.26 18.27 18.28 18.29 Emsley, John. (2011). "Nature's Building Blocks".
  19. ↑ (2013). tin (Sn). Encyclopædia Britannica.
  20. ↑ Chemical Elements.
  21. ↑ Online Encyclopædia Britannica, Tin.
  22. ↑ 22.0 22.1 22.2 Galan, Mark. (1992). "Structure of Matter". Time-Life. ISBN 0-809-49663-1.
  23. ↑ Blum, Deborah. (2010). "The Poisoner's Handbook".
  24. ↑ (2003). Risk Assessment.


উৎস: ইংরেজি উইকিপিডিয়ার “Carbon group” নিবন্ধের অনুবাদ। মূল নিবন্ধ: https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_group এই অনুবাদটি স্বয়ংক্রিয়ভাবে প্রস্তুত করা হয়েছে।

Retrieved from "https://ltrc.sciwiki.in/index.php?title=কার্বন_গ্রুপ&oldid=6926"