ধাতু ক্যাটায়ন সৃষ্টি করে - ব্যাখ্যা কর। (অনুধাবন)

পর্যায় সারণির তিনটি করে সদৃশ ধর্মবিশিষ্ট মৌলকে পারমাণবিক ভর অনুযায়ী সাজালে দ্বিতীয় মৌলটির পারমাণবিক ভর প্রথম ও তৃতীয় মৌলদ্বয়ের পারমাণবিক ভরের গড়ের প্রায় সমান বা সমান হয়—একে ড্যূবেরাইনারের ত্রয়ীসূত্র বলে।

উদ্দীপকের 'B' মৌলটি হলো কপার (\(\text{Cu}\)), যার পারমাণবিক সংখ্যা ২৯। এটি একটি ধাতব মৌল। কপার ধাতুর স্ফটিকে বিদ্যমান সঞ্চারণশীল (delocalized) ইলেকট্রনের প্রবাহের মাধ্যমে 'B' মৌলটির স্ফটিক বিদ্যুৎ পরিবহণ করে।

ধাতব স্ফটিকে ধাতুসমূহের সর্ববহিঃস্থ স্তরের ইলেকট্রনগুলোর প্রতি নিউক্লিয়াসের আকর্ষণ খুবই দুর্বল থাকে। ফলে যোজ্যতা ইলেকট্রনগুলো নিজ নিজ পরমাণু থেকে বিচ্ছিন্ন হয়ে পুরো ধাতব কেলাসে মুক্তভাবে বিচরণ করার স্বাধীনতা পায়। এদের সঞ্চারণশীল বা মুক্ত ইলেকট্রন বলে। এই মুক্ত ইলেকট্রনসমূহ ধনাত্মক আধানযুক্ত ধাতব আয়নসমূহের (পারমাণবিক শাঁস) মধ্যবর্তী ফাঁকা স্থানে 'ইলেকট্রন মেঘ' তৈরি করে ধাতব বন্ধন গঠন করে।

উদ্দীপকের B মৌলটির ইলেকট্রন বিন্যাস বিশ্লেষণ করলে দেখা যায়, এর সর্ববহিঃস্থ স্তরে ১টি ইলেকট্রন রয়েছে (\(1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^1\))। কপার ধাতুর কেলাসে ধনাত্মক আয়নগুলো ত্রিমাত্রিকভাবে সজ্জিত থাকে এবং মুক্ত ইলেকট্রনগুলো সঞ্চারণশীল অবস্থায় থাকে। যখন কপার পাতের বা স্ফটিকের দুই প্রান্তে তড়িৎ প্রবাহ বা ব্যাটারি সংযুক্ত করে বিভব পার্থক্য সৃষ্টি করা হয়, তখন এই মুক্ত ইলেকট্রনগুলো ঋণাত্মক প্রান্ত থেকে ধনাত্মক প্রান্তের দিকে প্রবাহিত হতে শুরু করে। ইলেকট্রনের এই একমুখী প্রবাহের কারণেই কপার স্ফটিকের মধ্য দিয়ে বিদ্যুৎ পরিবাহিত হয়।

ধাতব স্ফটিকে বিদ্যুৎ পরিবহণের চিত্র:

[ঋণাত্মক প্রান্ত (-)] ───► e⁻  ⊕  e⁻  ⊕  e⁻  ⊕ ───► [ধনাত্মক প্রান্ত (+)]
(এখানে ⊕ = কপার ধনাত্মক আয়ন, e⁻ = সঞ্চারণশীল ইলেকট্রন)

উপরোক্ত চিত্রানুযায়ী, বাইরে থেকে বিদ্যুৎ প্রয়োগ করলে ধাতব কেলাসের মুক্ত ইলেকট্রনগুলো ধনাত্মক মেরুর দিকে ধাবিত হয় এবং অবিরাম ইলেকট্রন প্রবাহের মাধ্যমে B মৌলটির স্ফটিক বিদ্যুৎ পরিবহন সম্পন্ন করে।

উদ্দীপকের 'A' মৌলটি হলো সালফার (\(\text{S}\))। ফ্লোরিনের সাথে 'A' মৌলের বিক্রিয়ায় উৎপন্ন \(AF_2\) (\(\text{SF}_2\)) এবং \(AF_4\) (\(\text{SF}_4\)) যৌগদ্বয়ের মধ্যে \(AF_4\) (\(\text{SF}_4\)) যৌগে অষ্টক নিয়মের ব্যতিক্রম ঘটে।

যৌগ গঠনের সময় কোনো মৌল তার সর্ববহিস্থ শক্তিস্তরে ৮টি করে ইলেকট্রন অর্জন করার মাধ্যমে স্থিতিশীলতা লাভ করার নীতিকে অষ্টক নিয়ম বলে। তবে সমযোজী বন্ধন গঠনের সময় কিছু কিছু যৌগের কেন্দ্রীয় পরমাণুর সর্ববহিস্থ শক্তিস্তরে ৮টি ইলেকট্রনের চেয়ে কম বা বেশি ইলেকট্রন অবস্থান করতে পারে। কেন্দ্রীয় পরমাণুর বহিস্থ শক্তিস্তরে ৮টির চেয়ে কম ইলেকট্রন থাকলে তাকে অষ্টক সংকোচন এবং ৮টির বেশি ইলেকট্রন থাকলে তাকে অষ্টক সম্প্রসারণ বলা হয়, যা অষ্টক নিয়মের ব্যতিক্রম।

উদ্দীপকের চিত্র-A-তে প্রদর্শিত 'A' মৌলটির সর্বমোট ১৬টি ইলেকট্রন রয়েছে (প্রথম শক্তিস্তরে ২, দ্বিতীয় শক্তিস্তরে ৮ এবং তৃতীয় শক্তিস্তরে ৬টি)। সুতরাং মৌলটি হলো সালফার (\(\text{S}\))। সালফারের যোজ্যতা স্তরে ৬টি ইলেকট্রন বিদ্যমান। ফ্লোরিনের (\(\text{F}\)) পারমাণবিক সংখ্যা ৯ এবং এর যোজ্যতা স্তরে ৭টি ইলেকট্রন রয়েছে। নিচে \(AF_2\) (\(\text{SF}_2\)) এবং \(AF_4\) (\(\text{SF}_4\)) যৌগের ইলেকট্রন বিন্যাস ও বন্ধন বিশ্লেষণ করা হলো:

১. \(AF_2\) বা \(\text{SF}_2\) যৌগ: \(\text{SF}_2\) যৌগে কেন্দ্রীয় পরমাণু সালফার ২টি ফ্লোরিন পরমাণুর সাথে ২টি ইলেকট্রন শেয়ার করে ২টি একক সমযোজী বন্ধন গঠন করে। এতে সালফারের নিজস্ব ৬টি ইলেকট্রন এবং শেয়ারকৃত ২টি ইলেকট্রন মিলে সর্ববহিস্থ শক্তিস্তরে মোট ৮টি (\(6 + 2 = 8\)) ইলেকট্রন পূর্ণ হয়। ফলে \(\text{SF}_2\) যৌগটি যথাযথভাবে অষ্টক নিয়ম মেনে চলে।

২. \(AF_4\) বা \(\text{SF}_4\) যৌগ: \(\text{SF}_4\) যৌগ গঠনের সময় সালফার পরমাণু উত্তেজিত অবস্থায় ৪টি বিজোড় ইলেকট্রন তৈরি করে। এই ৪টি বিজোড় ইলেকট্রন ৪টি ফ্লোরিন পরমাণুর সাথে ৪টি ইলেকট্রন জোড় বা সমযোজী বন্ধন গঠন করে। ফলে \(\text{SF}_4\) যৌগের কেন্দ্রীয় সালফার পরমাণুর বহিস্থ শক্তিস্তরে নিজের ৬টি এবং শেয়ারকৃত ৪টি মিলে মোট ১০টি (\(6 + 4 = 10\)) ইলেকট্রন অবস্থান করে।

যেহেতু \(\text{SF}_4\) যৌগে কেন্দ্রীয় সালফার পরমাণুর সর্ববহিস্থ শক্তিস্তরে ৮টির বেশি অর্থাৎ ১০টি ইলেকট্রন রয়েছে, তাই এখানে 'অষ্টক সম্প্রসারণ' ঘটেছে। অতএব, নিসন্দেহে বলা যায় যে, \(AF_2\) ও \(AF_4\) যৌগদ্বয়ের মধ্যে কেবল \(AF_4\) যৌগে অষ্টক নিয়মের ব্যতিক্রম ঘটেছে।