offSchoolবেটা

রসায়ন · অধ্যায় ৪ · টপিক ৫

মৌলের পর্যায়বৃত্ত ধর্ম

পড়ার নোট

পর্যায় সারণিতে মৌলের যেসব ধর্ম পর্যায় ও গ্রুপ বরাবর নিয়মিতভাবে বদলায়, সেগুলোকে পর্যায়বৃত্ত ধর্ম বলে। প্রধান পর্যায়বৃত্ত ধর্মগুলো:

  • ধাতব ধর্ম: এক বা একাধিক ইলেকট্রন ত্যাগ করে ধনাত্মক আয়নে পরিণত হওয়ার প্রবণতা। যেমন Li→Li++e−\mathrm{Li \rightarrow Li^+ + e^-}। যে মৌল যত সহজে ইলেকট্রন ত্যাগ করে, তার ধাতব ধর্ম তত বেশি।
  • অধাতব ধর্ম: এক বা একাধিক ইলেকট্রন গ্রহণ করে ঋণাত্মক আয়নে পরিণত হওয়ার প্রবণতা। যেমন Cl+e−→Cl−\mathrm{Cl + e^- \rightarrow Cl^-}। যে মৌল কখনো ইলেকট্রন ত্যাগ করে, কখনো গ্রহণ করে, তাকে অর্ধধাতু বা অপধাতু বলে; যেমন সিলিকন।
  • পরমাণুর আকার বা পারমাণবিক ব্যাসার্ধ: একই পর্যায়ে বাম থেকে ডানে প্রোটন ও ইলেকট্রন বাড়ে কিন্তু শক্তিস্তর একই থাকে, ফলে আকর্ষণ বেড়ে আকার কমে। একই গ্রুপে উপর থেকে নিচে নতুন শক্তিস্তর যোগ হয়, তাই আকার বাড়ে।
  • আয়নিকরণ শক্তি: গ্যাসীয় অবস্থায় এক মোল পরমাণু থেকে এক মোল ইলেকট্রন সরিয়ে এক মোল ধনাত্মক আয়ন তৈরিতে যে শক্তি লাগে।
  • ইলেকট্রন আসক্তি: গ্যাসীয় অবস্থায় এক মোল পরমাণুতে এক মোল ইলেকট্রন যোগ করে এক মোল ঋণাত্মক আয়ন তৈরিতে যে শক্তি নির্গত হয়।
  • তড়িৎ ঋণাত্মকতা: সমযোজী বন্ধনে আবদ্ধ পরমাণুর বন্ধনের ইলেকট্রন দুটিকে নিজের দিকে আকর্ষণ করার প্রবণতা।

শেষ তিনটি ধর্ম পারমাণবিক ব্যাসার্ধের সাথে সম্পর্কিত: ব্যাসার্ধ কমলে এদের মান বাড়ে, ব্যাসার্ধ বাড়লে মান কমে। তাই একই পর্যায়ে বাম থেকে ডানে ধাতব ধর্ম কমে এবং অধাতব ধর্ম, আয়নিকরণ শক্তি, ইলেকট্রন আসক্তি ও তড়িৎ ঋণাত্মকতা সাধারণত বাড়ে।

উদাহরণ: Na, Mg, Al, Si এর মধ্যে কার আয়নিকরণ শক্তি সবচেয়ে বেশি? এরা সবাই পর্যায় 3 এর মৌল। Si এর পারমাণবিক ব্যাসার্ধ সবচেয়ে কম, তাই এর আয়নিকরণ শক্তি সবচেয়ে বেশি; Na এর ব্যাসার্ধ সবচেয়ে বেশি, তাই এর আয়নিকরণ শক্তি সবচেয়ে কম। একইভাবে গ্রুপ 1 এর ক্ষার ধাতুগুলোর মধ্যে Li এর আয়নিকরণ শক্তি সবচেয়ে বেশি, আর পর্যায় 3 এ তড়িৎ ঋণাত্মকতা Na এর সবচেয়ে কম ও Cl এর সবচেয়ে বেশি।

সাধারণ ভুল হলো আয়নিকরণ শক্তি ও ইলেকট্রন আসক্তি গুলিয়ে ফেলা: প্রথমটিতে ইলেকট্রন সরাতে শক্তি লাগে, দ্বিতীয়টিতে ইলেকট্রন যোগ হলে শক্তি নির্গত হয়।

মনে রাখো: ধাতব ধর্ম, অধাতব ধর্ম, পরমাণুর আকার, আয়নিকরণ শক্তি, ইলেকট্রন আসক্তি ও তড়িৎ ঋণাত্মকতা হলো পর্যায়বৃত্ত ধর্ম; পরমাণু ছোট হলে শেষ তিনটির মান বেশি হয়।

২০২৬ সালের NCTB পাঠ্যবই অনুসরণ করে লেখা।

চালিয়ে দেখো

  • পর্যায়বৃত্ত ধর্ম ও পারমাণবিক আকারচালিয়ে দেখো

    আমাদের প্রতিদিনের রান্নার খাবার লবণের মূল উপাদান হলো সোডিয়াম (Na, পারমাণবিক সংখ্যা ১১) এবং ক্লোরিন (Cl, পারমাণবিক সংখ্যা ১৭)। পর্যায় সারণিতে উভয় মৌলই ৩য় পর্যায়ে (Period 3) অবস্থিত। একটি সোডিয়াম পরমাণুর আকার বা পারমাণবিক ব্যাসার্ধ ১৬৬ pm। ক্লোরিন পরমাণুর নিউক্লিয়াসে ১৭টি প্রোটন ও শক্তিস্তরে ১৭টি ইলেকট্রন রয়েছে — অর্থাৎ সোডিয়ামের চেয়ে ক্লোরিনে প্রোটন ও ইলেকট্রন সংখ্যা বেশি। এই তথ্যের ভিত্তিতে বলো, সোডিয়াম ও ক্লোরিন পরমাণুর মধ্যে কোনটির আকার বড় হবে?

এই টপিকের পার্থক্য

অনুশীলনের প্রশ্ন

  1. পর্যায় সারণির ২য় পর্যায়ের দুটি মৌল নাইট্রোজেন (N, পারমাণবিক সংখ্যা ৭) ও অক্সিজেন (O, পারমাণবিক সংখ্যা ৮)-এর মধ্যে পারমাণবিক আকারের সাধারণ পর্যায়বৃত্ত প্রবণতা অনুযায়ী অক্সিজেনের প্রথম আয়নিকরণ শক্তি নাইট্রোজেনের চেয়ে বেশি হওয়ার কথা ছিল। কিন্তু বাস্তবে নাইট্রোজেনের প্রথম আয়নিকরণ শক্তি অক্সিজেনের চেয়ে বেশি হয় কেন?

    1. ক

      নাইট্রোজেনের সর্ববহিঃস্থ ২p উপস্তরটি অর্ধপূর্ণ (২p³) থাকায় তা অধিক স্থিতিশীল

    2. খ

      নাইট্রোজেনের নিউক্লিয়াসে প্রোটন সংখ্যা অক্সিজেনের চেয়ে বেশি

    3. গ

      নাইট্রোজেনের পারমাণবিক ব্যাসার্ধ অক্সিজেনের চেয়ে ছোট

    4. ঘ

      নাইট্রোজেনের ২s উপস্তরটি খালি থাকে

    উত্তর ও ব্যাখ্যা
    সঠিক উত্তর:

    ক) নাইট্রোজেনের সর্ববহিঃস্থ ২p উপস্তরটি অর্ধপূর্ণ (২p³) থাকায় তা অধিক স্থিতিশীল

    1. নাইট্রোজেনের ইলেকট্রন বিন্যাস 1s² 2s² 2p³ এবং অক্সিজেনের ইলেকট্রন বিন্যাস 1s² 2s² 2p⁴।
    N (7):1s2 2s2 2p3,O (8):1s2 2s2 2p4\text{N } (7): 1s^2 \, 2s^2 \, 2p^3, \quad \text{O } (8): 1s^2 \, 2s^2 \, 2p^4
    1. অরবিটাল তত্ত্ব অনুসারে কোনো উপস্তর অর্ধপূর্ণ (যেমন p³) বা সম্পূর্ণ পূর্ণ (যেমন p⁶) থাকলে তা অধিক সুস্থিত বা স্থিতিশীল হয়।
    2. নাইট্রোজেনের ২p উপস্তরটি সুস্থিত অর্ধপূর্ণ (2p³) অবস্থায় থাকায় তা থেকে একটি ইলেকট্রন অপসারণ করতে স্বাভাবিকের চেয়ে বেশি শক্তি লাগে, তাই নাইট্রোজেনের ১ম আয়নিকরণ শক্তি (১৪০২ kJ/mol) অক্সিজেনের (১৩১৪ kJ/mol) চেয়ে বেশি।
  2. পর্যায় সারণির গ্রুপ ১৭-এর হ্যালোজেন মৌলগুলোর ক্ষেত্রে ওপর থেকে নিচে নামলে পরমাণুর আকার বৃদ্ধির কারণে ইলেকট্রন আসক্তি (electron affinity) ক্রমান্বয়ে হ্রাস পাওয়ার কথা। সেই হিসেবে ফ্লোরিনের (F, পারমাণবিক সংখ্যা ৯) ইলেকট্রন আসক্তি ক্লোরিনের (Cl, পারমাণবিক সংখ্যা ১৭) চেয়ে বেশি হওয়ার কথা থাকলেও বাস্তবে ক্লোরিনের ইলেকট্রন আসক্তি ফ্লোরিনের চেয়ে বেশি হয়। এর কারণ কী?

    1. ক

      ফ্লোরিনের পারমাণবিক আকার অতি ক্ষুদ্র হওয়ায় ২য় শক্তিস্তরে ইলেকট্রন ঘনত্ব খুব বেশি এবং তা আগত নতুন ইলেকট্রনকে তীব্রভাবে বিকর্ষণ করে

    2. খ

      ক্লোরিনের তড়িৎ ঋণাত্মকতা ফ্লোরিনের চেয়ে বেশি

    3. গ

      ক্লোরিনের ১ম আয়নিকরণ শক্তি ফ্লোরিনের চেয়ে বেশি

    4. ঘ

      ফ্লোরিনের শেষ শক্তিস্তরে d অরবিটাল বিদ্যমান কিন্তু ক্লোরিনে কোনো d অরবিটাল নেই

    উত্তর ও ব্যাখ্যা
    সঠিক উত্তর:

    ক) ফ্লোরিনের পারমাণবিক আকার অতি ক্ষুদ্র হওয়ায় ২য় শক্তিস্তরে ইলেকট্রন ঘনত্ব খুব বেশি এবং তা আগত নতুন ইলেকট্রনকে তীব্রভাবে বিকর্ষণ করে

    1. গ্রুপ ১৭-এ নিচে নামলে পরমাণুর আকার বাড়ে, ফলে সাধারণ প্রবণতা অনুযায়ী ইলেকট্রন আসক্তি কমার কথা (F > Cl > Br > I)।
    2. কিন্তু ফ্লোরিনের আকার অত্যন্ত ছোট হওয়ায় এর ২য় প্রধান শক্তিস্তরের ক্ষুদ্র পরিসরে ৭টি ইলেকট্রন পুঞ্জীভূত থাকে, ফলে এর ইলেকট্রন মেঘের ঘনত্ব খুব বেশি হয়।
    3. এই উচ্চ ঘনত্বের কারণে বাইরে থেকে আগত নতুন ইলেকট্রনটি তীব্র বিকর্ষণের সম্মুখীন হয়। পক্ষান্তরে ক্লোরিনের ৩য় শক্তিস্তর অপেক্ষাকৃত প্রশস্ত হওয়ায় ইলেকট্রন ঘনত্ব কম থাকে এবং আগত ইলেকট্রন সহজে গৃহীত হয়। তাই ক্লোরিনের ইলেকট্রন আসক্তি (৩৪৯ kJ/mol) ফ্লোরিনের (৩২৮ kJ/mol) চেয়ে বেশি।
  3. গ্যাসীয় অবস্থায় ১ মোল সোডিয়াম (Na) পরমাণুর সর্ববহিঃস্থ স্তর থেকে ১ মোল ইলেকট্রন অপসারণ করে ১ মোল ধনাত্মক Na⁺ আয়নে রূপান্তর করতে ৪৯৬ kJ শক্তি প্রয়োজন হয়, অর্থাৎ সোডিয়ামের প্রথম আয়নিকরণ শক্তি ৪৯৬ kJ/mol। ঢাকা বিশ্ববিদ্যালয়ের রসায়ন পরীক্ষাগারে একটি গবেষণার জন্য ০.৫ mol গ্যাসীয় সোডিয়াম পরমাণুকে সম্পূর্ণভাবে একক ধনাত্মক Na⁺ আয়নে পরিণত করতে মোট কত কিলোজুল (kJ) শক্তির প্রয়োজন হবে? (সূত্র: প্রয়োজনীয় শক্তি E = n × আয়নিকরণ শক্তি)।

    উত্তর ও ব্যাখ্যা
    সঠিক উত্তর:

    ২৪৮ kJ

    1. উদ্দীপক অনুসারে সোডিয়ামের মোলের সংখ্যা n = ০.৫ mol এবং প্রথম আয়নিকরণ শক্তি = ৪৯৬ kJ/mol।
    n=0.5 mol,ΔHIE=496 kJ/moln = 0.5\text{ mol}, \quad \Delta H_{\text{IE}} = 496\text{ kJ/mol}
    1. মোট প্রয়োজনীয় শক্তি E = n × ৪৯৬ kJ/mol = ০.৫ mol × ৪৯৬ kJ/mol = ২৪৮ kJ।
    E=0.5×496=248 kJE = 0.5 \times 496 = 248\text{ kJ}

এই টপিক নিয়ে প্রশ্ন আছে?

মেন্টরকে বাংলায় বা ইংরেজিতে জিজ্ঞেস করো, বা খাতার ছবি দাও। সিমুলেশন চালিয়ে বুঝিয়ে দেবে।

মেন্টরকে জিজ্ঞেস করো