Alloys — composition and why they beat pure metals
সংকর ধাতু ও ইস্পাত
বিশুদ্ধ ধাতুর পরমাণুগুলো নিয়মিত স্তরে সাজানো থাকে, তাই চাপ পড়লে স্তরগুলো একে অন্যের উপর দিয়ে সহজে সরে যায় এবং ধাতু নরম হয়। ভিন্ন আকারের অন্য একটি ধাতুর পরমাণু মিশিয়ে দিলে সেই নিয়মিত সাজ ভেঙে যায় এবং স্তরের পিছলে যাওয়া কঠিন হয় — এভাবেই সংকর ধাতু বিশুদ্ধ ধাতুর চেয়ে শক্ত হয়। স্টেইনলেস স্টিলে ক্রোমিয়াম যোগ করা হয় আলাদা কারণে: ক্রোমিয়াম পৃষ্ঠে একটি পাতলা অক্সাইড আবরণ তৈরি করে যা ভিতরের লোহাকে মরচে থেকে রক্ষা করে।
সংকর ধাতু = দুই বা ততোধিক ধাতুর, বা ধাতু ও অধাতুর সমসত্ত্ব মিশ্রণ
স্টেইনলেস স্টিল: লোহা প্রায় ৭৩–৭৪%, ক্রোমিয়াম প্রায় ১৮%, নিকেল প্রায় ৮%, কার্বন সামান্য
ক্রোমিয়াম পৃষ্ঠে অভেদ্য Cr₂O₃ আবরণ তৈরি করে মরচে ঠেকায়
পিতল = তামা + দস্তা; ব্রোঞ্জ = তামা + টিন
সংকরায়ণে কাঠিন্য ও ক্ষয়রোধ বাড়ে, প্রায়ই গলনাঙ্ক ও পরিবাহিতা কমে
ইস্পাত = লোহা + নিয়ন্ত্রিত পরিমাণ কার্বন (প্রায় ০.২–২%)
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
স্টেইনলেস স্টিলে মরচে ঠেকায় ক্রোমিয়াম, নিকেল নয় — প্রশ্নে দুটোই বিকল্প হিসেবে আসে।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·পিতল ও ব্রোঞ্জের উপাদান উল্টে দেওয়া — একটিতে দস্তা, অন্যটিতে টিন
- ·সংকরায়ণে পরিবাহিতা বাড়ে ভাবা — সাধারণত কমে
- ·স্টেইনলেস স্টিলে লোহার শতকরা হার খুব কম ধরা — লোহাই প্রধান উপাদান
Flame test colours and silver halide behaviour
শিখা পরীক্ষা ও সিলভার হ্যালাইড শনাক্তকরণ
শিখার তাপে ধাতব আয়নের ইলেকট্রন উঁচু শক্তিস্তরে উঠে যায় এবং ফিরে নামার সময় নির্দিষ্ট রঙের আলো ছাড়ে; সেই রঙই ধাতুটিকে ধরিয়ে দেয়। প্রতিটি ধাতুর শক্তিস্তরের ব্যবধান আলাদা বলে রঙও আলাদা, আর তাই এটি একটি নির্ভরযোগ্য গুণগত পরীক্ষা। আলাদা একটি শনাক্তকরণ পদ্ধতি সিলভার হ্যালাইডের অধঃক্ষেপ নিয়ে — সিলভার নাইট্রেট যোগ করলে ক্লোরাইড সাদা, ব্রোমাইড হালকা হলুদ ও আয়োডাইড গাঢ় হলুদ অধঃক্ষেপ দেয়, আর অ্যামোনিয়ায় দ্রবীভূত হওয়ার প্রবণতাও তিনটির আলাদা।
সোডিয়াম সোনালি হলুদ; পটাশিয়াম হালকা বেগুনি; ক্যালসিয়াম ইটের মতো লাল
স্ট্রনশিয়াম টকটকে লাল; বেরিয়াম আপেল-সবুজ; তামা নীলচে সবুজ
শিখা পরীক্ষার কারণ: উত্তেজিত ইলেকট্রন নিচে নামার সময় নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো নির্গমন
AgCl সাদা, AgBr হালকা হলুদ, AgI গাঢ় হলুদ অধঃক্ষেপ
AgCl লঘু অ্যামোনিয়ায় দ্রবণীয়; AgBr আংশিক; AgI প্রায় অদ্রবণীয়
ফাজান্সের নিয়ম: ক্যাটায়ন ছোট ও আধান বেশি এবং অ্যানায়ন বড় হলে সমযোজী চরিত্র বাড়ে — তাই AgI সবচেয়ে বেশি সমযোজী
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
সোডিয়ামের সোনালি হলুদ শিখা এত প্রবল যে সামান্য দূষণেও দেখা দেয় — তাই পরীক্ষার তার আগে ভালো করে ধুতে হয়।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·পটাশিয়াম ও সোডিয়ামের শিখার রঙ উল্টে দেওয়া
- ·AgCl ও AgI-এর অধঃক্ষেপের রঙ গুলিয়ে ফেলা
- ·শিখা পরীক্ষার কারণ হিসেবে ধাতুর দহন বলা — কারণ ইলেকট্রনের শক্তিস্তর পরিবর্তন
Water of crystallisation, hydrates and dehydration
কেলাস পানি, হাইড্রেট ও নির্জলীকরণ
কিছু লবণের কেলাস গঠনে নির্দিষ্ট সংখ্যক পানির অণু আটকে থাকে, আর সেই পানিকে বলে কেলাস পানি। এই পানি লবণের রঙ ও আকৃতি দুটোই ঠিক করে দেয়, তাই তা সরিয়ে ফেললে চেহারা বদলে যায়। কপার সালফেটের নীল কেলাসে পাঁচটি পানির অণু থাকে; উত্তপ্ত করলে পানি বেরিয়ে যায় এবং পড়ে থাকে সাদা অনার্দ্র গুঁড়ো। মজার ব্যাপার হলো প্রক্রিয়াটি উভমুখী — সেই সাদা গুঁড়োয় পানি ফেলে দিলে আবার নীল হয়ে যায়, আর এই বৈশিষ্ট্যই তাকে পানির উপস্থিতি শনাক্তের পরীক্ষায় ব্যবহারযোগ্য করে তোলে।
CuSO₄·5H₂O নীল; উত্তপ্ত করলে অনার্দ্র CuSO₄ সাদা হয়ে যায়
অনার্দ্র CuSO₄-এ পানি যোগ করলে আবার নীল — পানি শনাক্তকরণের পরীক্ষা
প্রচলিত নাম: ব্লু ভিট্রিওল = CuSO₄·5H₂O; গ্রিন ভিট্রিওল = FeSO₄·7H₂O; হোয়াইট ভিট্রিওল = ZnSO₄·7H₂O
ওয়াশিং সোডা Na₂CO₃·10H₂O; জিপসাম CaSO₄·2H₂O; প্লাস্টার অফ প্যারিস CaSO₄·½H₂O
স্বতঃবাষ্পীভবন (efflorescence): বাতাসে কেলাস পানি হারানো, যেমন ওয়াশিং সোডা
আর্দ্রতাগ্রাহী (deliquescent): বাতাস থেকে পানি টেনে দ্রবীভূত হওয়া, যেমন CaCl₂
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
সাদা অনার্দ্র CuSO₄ পানি পেলে নীল হয় — এটাই পানির উপস্থিতি পরীক্ষার আদর্শ উত্তর।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·ব্লু, গ্রিন ও হোয়াইট ভিট্রিওলের ধাতু গুলিয়ে ফেলা
- ·নির্জলীকরণকে অপরিবর্তনীয় ভাবা — পানি যোগ করলে ফিরে আসে
- ·স্বতঃবাষ্পীভবন ও আর্দ্রতাগ্রাহিতা উল্টে দেওয়া — একটি পানি হারায়, অন্যটি টানে
Common names and formulas of everyday inorganic compounds
প্রচলিত অজৈব যৌগের নাম ও সংকেত
অনেক অজৈব যৌগ বাজারে ও শিল্পে প্রচলিত নামে পরিচিত, আর পরীক্ষায় সেই নামের বিপরীতে সংকেত চাওয়া হয়। এখানে বোঝার কিছু নেই, জোড়া মেলানোর ব্যাপার — তবে কিছু জোড়া বিশেষভাবে ফাঁদ তৈরি করে, কারণ নাম কাছাকাছি অথচ যৌগ আলাদা। বেকিং সোডা আর ওয়াশিং সোডা একই নয়; কস্টিক সোডা আর সোডা লাইমও এক নয়। নাম মুখস্থ করার সময় প্রতিটির সঙ্গে একটি ব্যবহার জুড়ে দিলে জোড়াগুলো টেকসই হয়।
বেকিং সোডা NaHCO₃; ওয়াশিং সোডা Na₂CO₃·10H₂O; কস্টিক সোডা NaOH
সোডা লাইম = NaOH ও CaO-এর মিশ্রণ
প্লাস্টার অফ প্যারিস CaSO₄·½H₂O; জিপসাম CaSO₄·2H₂O
কেওলিন বা চায়না ক্লে Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O
চুনাপাথর CaCO₃; কুইক লাইম CaO; স্লেকড লাইম Ca(OH)₂
ব্লিচিং পাউডার Ca(OCl)Cl; পটাশ অ্যালাম K₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·24H₂O
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
সোডিয়াম যৌগগুলো একসঙ্গে মনে রাখো — বেকিং, ওয়াশিং ও কস্টিক সোডা তিনটি আলাদা যৌগ, আর তিনটিই বিকল্প হিসেবে আসে।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·বেকিং সোডা ও ওয়াশিং সোডার সংকেত অদলবদল করা
- ·প্লাস্টার অফ প্যারিস ও জিপসাম গুলিয়ে ফেলা — পানির অণুর সংখ্যাই একমাত্র পার্থক্য
- ·সোডা লাইমকে একটি একক যৌগ ধরা — এটি মিশ্রণ
How extraction method follows metal reactivity
সক্রিয়তা অনুযায়ী ধাতু নিষ্কাশন পদ্ধতি
একটি ধাতু আকরিক থেকে কীভাবে বের করা হবে তা ঠিক করে দেয় তার সক্রিয়তা। অতি সক্রিয় ধাতু তার যৌগকে এত শক্ত করে ধরে রাখে যে কার্বন দিয়ে বিজারিত করা যায় না, তাই গলিত অবস্থায় তড়িৎ বিশ্লেষণ করতে হয় — সোডিয়াম ও অ্যালুমিনিয়াম এভাবেই পাওয়া যায়। মাঝারি সক্রিয় ধাতুর অক্সাইড উত্তপ্ত কার্বন বা কার্বন মনোক্সাইড দিয়ে বিজারিত করা যায়, আর লোহার ব্লাস্ট ফার্নেস এই দলেরই উদাহরণ। কম সক্রিয় ধাতু প্রকৃতিতে প্রায় মুক্ত অবস্থাতেই মেলে বা সামান্য উত্তাপেই বেরিয়ে আসে।
অতি সক্রিয় (Na, K, Ca, Mg, Al): গলিত যৌগের তড়িৎ বিশ্লেষণ
মাঝারি সক্রিয় (Zn, Fe, Pb): অক্সাইডকে কার্বন বা CO দিয়ে বিজারণ
কম সক্রিয় (Cu, Ag, Au): প্রকৃতিতে মুক্ত অবস্থায় বা সহজ তাপীয় বিয়োজনে
সালফাইড আকরিক আগে ভস্মীকরণে (roasting) অক্সাইডে বদলানো হয়
কার্বনেট আকরিক আগে ক্যালসিনেশনে অক্সাইডে বদলানো হয়
ক্লোরিন পদ্ধতিতে টাইটেনিয়াম নিষ্কাশনে TiCl₄ তৈরি করে ম্যাগনেসিয়াম দিয়ে বিজারিত করা হয়
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
ধাতুটি সক্রিয়তা সিরিজে কার্বনের উপরে না নিচে — এটাই বলে দেয় তড়িৎ বিশ্লেষণ লাগবে কি না।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·অ্যালুমিনিয়ামকে কার্বন দিয়ে বিজারণ করা যায় ধরা — এটি কার্বনের চেয়ে সক্রিয়
- ·ভস্মীকরণ ও ক্যালসিনেশন গুলিয়ে ফেলা — একটি সালফাইডের জন্য, অন্যটি কার্বনেটের
- ·সব ধাতুকে আকরিক থেকে তড়িৎ বিশ্লেষণে পাওয়া যায় ভাবা
Which metals can be recycled and why
ধাতুর পুনর্ব্যবহারযোগ্যতা
একটি ধাতু পুনর্ব্যবহারযোগ্য কি না তা নির্ভর করে গলিয়ে ফের ঢালাই করার পর সে তার ধর্ম ধরে রাখতে পারে কি না, আর সে প্রক্রিয়ায় কতটা ক্ষয় হয় তার উপর। লোহা, অ্যালুমিনিয়াম, তামা ও সিসা সহজে পুনর্ব্যবহারযোগ্য, কারণ এদের গলনাঙ্ক নাগালের মধ্যে এবং গলানোর সময় এরা সম্পূর্ণ জারিত হয়ে যায় না। অ্যালুমিনিয়াম পুনর্ব্যবহারের অর্থনৈতিক যুক্তি সবচেয়ে জোরালো — আকরিক থেকে অ্যালুমিনিয়াম নিষ্কাশনে তড়িৎ বিশ্লেষণ লাগে যা প্রচুর বিদ্যুৎ খরচ করে, অথচ পুরনো অ্যালুমিনিয়াম গলাতে তার সামান্য ভগ্নাংশই যথেষ্ট।
সহজে পুনর্ব্যবহারযোগ্য ধাতু: লোহা, অ্যালুমিনিয়াম, তামা, সিসা, দস্তা
অ্যালুমিনিয়াম পুনর্ব্যবহারে আকরিক থেকে নিষ্কাশনের তুলনায় শক্তিসাশ্রয় প্রায় ৯৫%
পুনর্ব্যবহারের সীমা: বারবার গলালে অপদ্রব্য জমে ধর্ম নষ্ট হতে পারে
সক্রিয় ধাতু (Na, K) গলানোর সময় দ্রুত জারিত হয়, তাই পুনর্ব্যবহার কঠিন
পুনর্ব্যবহারে আকরিক সংরক্ষণ হয় ও খনন-দূষণ কমে
ইস্পাত সবচেয়ে বেশি পরিমাণে পুনর্ব্যবহৃত ধাতু
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
'কোনটি পুনর্ব্যবহারযোগ্য নয়' প্রশ্নে অতি সক্রিয় ধাতু বা অধাতু খোঁজো।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·পুনর্ব্যবহারযোগ্যতাকে কেবল গলনাঙ্কের ব্যাপার ভাবা — জারণ প্রবণতাও নির্ণায়ক
- ·অ্যালুমিনিয়ামের পুনর্ব্যবহারকে ব্যয়বহুল ধরা — বরং নিষ্কাশনের চেয়ে অনেক সস্তা
- ·সব ধাতুকে অসীমবার পুনর্ব্যবহারযোগ্য ধরা
Oxides of nitrogen and sulphur
নাইট্রোজেন ও সালফারের অক্সাইড
নাইট্রোজেন একাধিক জারণ অবস্থা দেখাতে পারে, তাই তার অক্সাইডের সংখ্যাও বেশি এবং সংকেত মনে রাখা জরুরি। নাইট্রাস অক্সাইড, নাইট্রিক অক্সাইড ও নাইট্রোজেন ডাইঅক্সাইডের সংকেত কাছাকাছি দেখতে হলেও নাইট্রোজেনের জারণ সংখ্যা প্রতিটিতে আলাদা। সালফারের দুটি প্রধান অক্সাইডের মধ্যে সালফার ট্রাইঅক্সাইড পানিতে মিশে সরাসরি সালফিউরিক এসিড দেয়, আর সেটাই তাকে এসিড বৃষ্টির শৃঙ্খলে গুরুত্বপূর্ণ করে তোলে। দুটি অক্সাইডই অম্লধর্মী।
N₂O নাইট্রাস অক্সাইড (লাফিং গ্যাস), N-এর জারণ সংখ্যা +1
NO নাইট্রিক অক্সাইড, +2; NO₂ নাইট্রোজেন ডাইঅক্সাইড, +4; N₂O₅, +5
N₂O নিরপেক্ষ অক্সাইড; NO₂ ও N₂O₅ অম্লধর্মী
SO₂ পানিতে সালফিউরাস এসিড দেয়; SO₃ পানিতে সালফিউরিক এসিড দেয়
SO₃ + H₂O → H₂SO₄ — এসিড বৃষ্টির শেষ ধাপ
সংস্পর্শ পদ্ধতিতে SO₂-কে V₂O₅ প্রভাবকে জারিত করে SO₃ বানানো হয়
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
নাইট্রোজেনের জারণ সংখ্যা বের করো অক্সিজেনকে −২ ধরে — সংকেত চেনার সবচেয়ে নিরাপদ উপায়।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·N₂O ও NO গুলিয়ে ফেলা — জারণ সংখ্যা ও ধর্ম দুটোই আলাদা
- ·SO₂ পানিতে সালফিউরিক এসিড দেয় ভাবা — সে দেয় সালফিউরাস এসিড
- ·N₂O-কে অম্লধর্মী ধরা — এটি নিরপেক্ষ অক্সাইড
Acidic, basic, amphoteric and neutral oxides
অম্লধর্মী, ক্ষারধর্মী ও উভধর্মী অক্সাইড
অক্সাইডের চরিত্র ঠিক করে দেয় তার সঙ্গে যুক্ত মৌলটি ধাতু না অধাতু। অধাতুর অক্সাইড পানিতে মিশে এসিড দেয় বা ক্ষারের সঙ্গে বিক্রিয়া করে, তাই এরা অম্লধর্মী — কার্বন ডাইঅক্সাইড, সালফার ডাইঅক্সাইড এই দলে। ধাতুর অক্সাইড পানিতে মিশে ক্ষার দেয়, তাই ক্ষারধর্মী — সোডিয়াম অক্সাইড, ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইড। মাঝামাঝি একটি দল আছে যারা এসিড ও ক্ষার দুটোর সঙ্গেই বিক্রিয়া করে, তাদের বলে উভধর্মী; অ্যালুমিনিয়াম ও দস্তার অক্সাইড এর প্রধান উদাহরণ। কিছু অক্সাইড কোনো দিকেই যায় না, তারা নিরপেক্ষ।
অম্লধর্মী অক্সাইড সাধারণত অধাতুর: CO₂, SO₂, SO₃, P₂O₅, N₂O₅
ক্ষারধর্মী অক্সাইড সাধারণত ধাতুর: Na₂O, K₂O, MgO, CaO
উভধর্মী অক্সাইড: Al₂O₃, ZnO, PbO, SnO
নিরপেক্ষ অক্সাইড: CO, N₂O, NO, H₂O
একই পর্যায়ে বাঁ থেকে ডানে গেলে অক্সাইডের চরিত্র ক্ষারধর্মী থেকে উভধর্মী হয়ে অম্লধর্মী হয়
একই মৌলের উচ্চতর জারণ অবস্থার অক্সাইড বেশি অম্লধর্মী — SO₃ > SO₂
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
মৌলটি ধাতু না অধাতু দেখো — সেটাই অক্সাইডের চরিত্র প্রায় সবসময় বলে দেয়, উভধর্মীগুলো ছাড়া।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·Al₂O₃ ও ZnO-কে ক্ষারধর্মী ধরা — ধাতুর অক্সাইড বলে তা মনে হয়, কিন্তু এরা উভধর্মী
- ·CO-কে অম্লধর্মী ধরা — কার্বনের অক্সাইড হলেও এটি নিরপেক্ষ
- ·একই মৌলের সব অক্সাইডকে একই চরিত্রের ধরা — জারণ অবস্থা বদলালে চরিত্র বদলায়