Chemistry chapter 4: Periodic Table

চতুর্থ অধ্যায়

পর্যায় সারণি

(Periodic Table)

Figure: একটি ভিন্ন ধরনের পর্যায় সারণি

বর্ণনা: গাঢ় কালো পটভূমিতে ছোট বর্গাকার ছবি দিয়ে সাজানো একটি পর্যায় সারণির ছক দেখানো হয়েছে। ছকের বিন্যাস পর্যায় সারণির সাধারণ আকারের মতো, তবে প্রতিটি ঘরে একটি করে ছবি বসানো হয়েছে; ছবিগুলোর বিস্তারিত লেবেল পড়া যায় না।

2016 সাল পর্যন্ত পৃথিবীতে মোট 118টি মৌলিক পদার্থ আবিষ্কৃত হয়েছে। রসায়ন অধ্যয়ন ও গবেষণার জন্য সব কয়টি মৌলের ভৌত ও রাসায়নিক ধর্ম সম্পর্কে ধারণা থাকা প্রয়োজন। মৌলিক পদার্থগুলোর মধ্যে কিছু মৌলিক পদার্থ একই রকম ধর্ম প্রদর্শন করে। যে সকল মৌলিক পদার্থ একই রকম ধর্ম প্রদর্শন করে তাদেরকে একই গ্রুপে রেখে সমগ্র মৌলিক পদার্থের জন্য একটি ছক তৈরি করার চেষ্টা দীর্ঘদিন থেকেই চলছিল। কয়েক শ বছর ধরে বিভিন্ন বিজ্ঞানীর প্রচেষ্টা, অনেক পরিবর্তন, পরিবর্ধনের ফলে আমরা মৌলগুলো সাজানোর এই ছকটি পেয়েছি, যেটা পর্যায় সারণি বা Periodic table নামে পরিচিত। এ পর্যায় সারণি রসায়নের জগতে বিজ্ঞানীদের এক অসামান্য অবদান। এ পর্যায় সারণি এবং তার বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে কারও ভালো ধারণা থাকলে শুধু এই 118টি মৌলের বিভিন্ন ধর্ম নয় বরং এ সকল মৌল দ্বারা গঠিত অসংখ্য যৌগের ধর্মাবলি সম্পর্কে সাধারণ ধারণা জন্মে। এই অধ্যায়ে পর্যায়

Printed page 60

সারণি এবং পর্যায় সারণিতে অবস্থিত মৌলসমূহের বিভিন্ন ধর্ম ও বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে একটি সাধারণ ধারণা দেওয়ার চেষ্টা করা হয়েছে।

এ অধ্যায় পাঠ শেষে আমরা

• পর্যায় সারণি বিকাশের পটভূমি বর্ণনা করতে পারব।
• মৌলের সর্ববহিঃস্তর শক্তিস্তরের ইলেকট্রন বিন্যাসের সাথে পর্যায় সারণির প্রধান গ্রুপগুলোর সম্পর্ক নির্ণয় করতে পারব (প্রথম 30টি মৌল)।
• একটি মৌলের পর্যায় শনাক্ত করতে পারব।
• পর্যায় সারণিতে কোনো মৌলের অবস্থান জেনে এর ভৌত ও রাসায়নিক ধর্ম সম্পর্কে ধারণা করতে পারব।
• মৌলসমূহের বিশেষ নামকরণের কারণ বলতে পারব।
• পর্যায় সারণির গুরুত্ব ব্যাখ্যা করতে পারব।
• পর্যায় সারণির একই গ্রুপের মৌল দ্বারা গঠিত যৌগের একই ধরনের ধর্ম প্রদর্শন করতে পারব।
• পরীক্ষণের সময় কাচের যন্ত্রপাতির সঠিক ব্যবহার করতে পারব।
• পরীক্ষণ কাজে সতর্কতা অবলম্বন করতে পারব।
• পর্যায় সারণি অনুসরণ করে মৌলসমূহের ধর্ম অনুমানে আগ্রহ প্রদর্শন করতে পারব।

Printed page 61

৪.১ পর্যায় সারণির পটভূমি (Background of Periodic Table)

মানুষ প্রাচীনকাল থেকে বিক্ষিপ্তভাবে পদার্থ এবং তাদের ধর্ম সম্পর্কে যে সকল ধারণা অর্জন করেছিল পর্যায় সারণি হচ্ছে তার একটি সম্মিলিত রূপ। পর্যায় সারণি একজন বিজ্ঞানীর একদিনের পরিশ্রমের ফলে তৈরি হয়নি। অনেক বিজ্ঞানীর অনেক দিনের অক্লান্ত পরিশ্রমের ফলে আজকের এই আধুনিক পর্যায় সারণি তৈরি হয়েছে।

1789 সালে ল্যাভয়সিয়ে অক্সিজেন, নাইট্রোজেন, হাইড্রোজেন, ফসফরাস, মার্কারি, জিংক এবং সালফার ইত্যাদি মৌলিক পদার্থসমূহকে ধাতু ও অধাতু এই দুই ভাগে ভাগ করেন। ল্যাভয়সিয়ের সময় থেকেই মৌলগুলোকে বিভিন্ন ভাগে ভাগ করার চিন্তাভাবনা শুরু হয় যেন একই ধরনের মৌলিক পদার্থগুলো একটি নির্দিষ্ট ভাগে থাকে।

1829 সালে বিজ্ঞানী ডোবেরাইনা লক্ষ করেন তিনটি করে মৌলিক পদার্থ একই রকমের ধর্ম প্রদর্শন করে। তিনি প্রথমে পারমাণবিক ভর অনুসারে তিনটি করে মৌল সাজান। এরপর তিনি লক্ষ করেন দ্বিতীয় মৌলের পারমাণবিক ভর প্রথম ও তৃতীয় মৌলের পারমাণবিক ভরের যোগফলের অর্ধেক বা তার কাছাকাছি, একে ডোবেরাইনারের ত্রয়ীসূত্র বলে। বিজ্ঞানী ডোবেরাইনার ক্লোরিন, ব্রোমিন ও আয়োডিনকে প্রথম ত্রয়ী মৌল হিসেবে চিহ্নিত করেন।

1864 সাল পর্যন্ত আবিষ্কৃত মৌলসমূহের জন্য নিউল্যান্ড অষ্টক সূত্র নামে একটি সূত্র প্রদান করেন। এই সূত্র অনুযায়ী মৌলসমূহকে যদি পারমাণবিক ভরের ছোট থেকে বড় অনুযায়ী সাজানো যায় তবে যেকোনো একটি মৌলের ধর্ম তার অষ্টম মৌলের ধর্মের সাথে মিলে যায়।

1869 সালে রাশিয়ান বিজ্ঞানী মেন্ডেলিফ সকল মৌলের ধর্ম পর্যালোচনা করে একটি পর্যায় সূত্র প্রদান করেন। সূত্রটি হলো: “মৌলসমূহের ভৌত ও রাসায়নিক ধর্মাবলি তাদের পারমাণবিক ভর বৃদ্ধির সাথে পর্যায়ক্রমে আবর্তিত হয়।”

এ সূত্র অনুসারে তিনি তখন পর্যন্ত আবিষ্কৃত 63টি মৌলকে 12টি আনুভূমিক সারি আর 8টি খাড়া কলামের একটি ছকে পারমাণবিক ভর বৃদ্ধি অনুসারে সাজিয়ে দেখান যে, একই কলাম বরাবর সকল মৌলের ধর্ম একই রকমের এবং একটি সারির প্রথম মৌল থেকে শেষ মৌল পর্যন্ত মৌলগুলোর ধর্মের ক্রমান্বয়ে পরিবর্তন ঘটে। এই ছকের নাম দেওয়া হয় পর্যায় সারণি (Periodic Table)।

মেন্ডেলিফের পর্যায় সারণির আরেকটি সাফল্য হচ্ছে কিছু মৌলিক পদার্থের অস্তিত্ব সম্পর্কে সঠিক ভবিষ্যদ্বাণী। সে সময় মাত্র 63টি মৌল আবিষ্কৃত হওয়ার কারণে পর্যায় সারণির কিছু ঘর ফাঁকা থেকে যায়। মেন্ডেলিফ এই ফাঁকা ঘরগুলোর জন্য যে মৌলের ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন পরবর্তীকালে সেগুলো সত্য প্রমাণিত হয়।

Printed page 62

Figure

লেবেল: গ্রুপ সংখ্যা; পারমাণবিক সংখ্যা; পর্যায় সংখ্যা; পারমাণবিক ভর; প্রতীক; মৌলের নাম; ল্যান্থানাইড সারির মৌল; অ্যাকটিনাইড সারির মৌল; পারমাণবিক সংখ্যা 57 থেকে 71; পারমাণবিক সংখ্যা 89 থেকে 103

পারমাণবিক সংখ্যা	পারমাণবিক ভর	প্রতীক	ইংরেজি নাম	বাংলা নাম
1	1	H	Hydrogen	হাইড্রোজেন
3	7	Li	Lithium	লিথিয়াম
4	9	Be	Beryllium	বেরিলিয়াম
11	23	Na	Sodium	সোডিয়াম
12	24	Mg	Magnesium	ম্যাগনেসিয়াম
19	39	K	Potassium	পটাশিয়াম
20	40	Ca	Calcium	ক্যালসিয়াম
21	45	Sc	Scandium	স্ক্যানডিয়াম
22	48	Ti	Titanium	টাইটানিয়াম
23	51	V	Vanadium	ভ্যানাডিয়াম
24	52	Cr	Chromium	ক্রোমিয়াম
25	55	Mn	Manganese	ম্যাঙ্গানিজ
26	56	Fe	Iron	আয়রন
27	58	Co	Cobalt	কোবাল্ট
37	85.5	Rb	Rubidium	রুবিডিয়াম
38	88	Sr	Strontium	স্ট্রোনসিয়াম
39	89	Y	Yttrium	ইট্রিয়াম
40	91	Zr	Zirconium	জিরকোনিয়াম
41	93	Nb	Niobium	নিওবিয়াম
42	96	Mo	Molybdenum	মলিবডেনাম
43	98	Tc	Technetium	টেকনেসিয়াম
44	101	Ru	Ruthenium	রুথেনিয়াম
45	103	Rh	Rhodium	রোডিয়াম
55	133	Cs	Caesium	সিজিয়াম
56	137	Ba	Barium	বেরিয়াম
পারমাণবিক সংখ্যা 57 থেকে 71
72	178.5	Hf	Hafnium	হাফনিয়াম
73	181	Ta	Tantalum	ট্যান্টালাম
74	184	W	Tungsten	ট্যাংস্টেন
75	186	Re	Rhenium	রেনিয়াম
76	190	Os	Osmium	অসমিয়াম
77	192	Ir	Iridium	ইরিডিয়াম
87	223	Fr	Francium	ফ্রান্সিয়াম
88	226	Ra	Radium	রেডিয়াম
পারমাণবিক সংখ্যা 89 থেকে 103
104	261	Rf	Rutherfordium	রাদারফোর্ডিয়াম
105	262	Db	Dubnium	ডুবনিয়াম
106	263	Sg	Seaborgium	সিয়াবর্গিয়াম
107	262	Bh	Bohrium	বোরিয়াম
108	265	Hs	Hassium	হাসিয়াম
109	266	Mt	Metrenium	মিটরেনিয়াম

পারমাণবিক সংখ্যা	পারমাণবিক ভর	প্রতীক	ইংরেজি নাম	বাংলা নাম
57	139	La	Lanthanum	ল্যান্থানাম
58	140	Ce	Cerium	সিরিয়াম
59	141	Pr	Praseodymium	প্রাসিওডিমিয়াম
60	144	Nd	Neodymium	নিওডিমিয়াম
61	145	Pm	Promethium	প্রোমেথিয়াম
62	150	Sm	Samarium	সামারিয়াম
63	152	Eu	Europium	ইউরোপিয়াম

পারমাণবিক সংখ্যা	পারমাণবিক ভর	প্রতীক	ইংরেজি নাম	বাংলা নাম
89	227	Ac	Actinium	অ্যাকটিনিয়াম
90	232	Th	Thorium	থোরিয়াম
91	231	Pa	Protactinium	প্রোটেকটিনিয়াম
92	238	U	Uranium	ইউরেনিয়াম
93	237	Np	Neptunium	নেপচুনিয়াম
94	244	Pu	Plutonium	প্লুটোনিয়াম
95	243	Am	Americium	আমেরিসিয়াম

বর্ণনা: মৌলের পর্যায় সারণি ছক। উপরের ছকে গ্রুপ সংখ্যা ১ থেকে ৯ পর্যন্ত ওপরে এবং পর্যায় সংখ্যা ১ থেকে ৭ পর্যন্ত বাঁ দিকে চিহ্নিত; প্রতিটি মৌলের ঘরে ওপরের বাঁ কোণে পারমাণবিক সংখ্যা, ডান কোণে পারমাণবিক ভর, মাঝখানে প্রতীক এবং নিচে ইংরেজি ও বাংলা নাম লেখা আছে। নিচের দুই সারি ল্যান্থানাইড ও অ্যাকটিনাইড সারির মৌল আলাদাভাবে দেখানো হয়েছে।

Printed page 63

Figure: আধুনিক পর্যায় সারণি

লেবেল: আধুনিক পর্যায় সারণি; গ্রুপ 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18

প্রতীক	পারমাণবিক সংখ্যা	ভর	ইংরেজি নাম	বাংলা নাম
He	2	4	Helium	হিলিয়াম
B	5	11	Boron	বোরন
C	6	12	Carbon	কার্বন
N	7	14	Nitrogen	নাইট্রোজেন
O	8	16	Oxygen	অক্সিজেন
F	9	19	Fluorine	ফ্লোরিন
Ne	10	20	Neon	নিয়ন
Al	13	27	Aluminium	অ্যালুমিনিয়াম
Si	14	28	Silicon	সিলিকন
P	15	31	Phosphorus	ফসফরাস
S	16	32	Sulfur	সালফার
Cl	17	35.5	Cholorine	ক্লোরিন
Ar	18	40	Argon	আর্গন
Ni	28	59	Nickel	নিকেল
Cu	29	63.5	Copper	কপার
Zn	30	65	Zinc	জিংক
Ga	31	70	Gallium	গ্যালিয়াম
Ge	32	73	Germenium	জার্মেনিয়াম
As	33	75	Arsenic	আর্সেনিক
Se	34	79	Selenium	সেলেনিয়াম
Br	35	80	Bromine	ব্রোমিন
Kr	36	84	Krypton	ক্রিপটন
Pd	46	106	Palladium	প্যালাডিয়াম
Ag	47	108	Silver	সিলভার
Cd	48	112	Cadmium	ক্যাডমিয়াম
In	49	115	Indium	ইন্ডিয়াম
Sn	50	119	Tin	টিন
Sb	51	122	Antimony	এন্টিমনি
Te	52	128	Tellurium	টেলুরিয়াম
I	53	127	Iodine	আয়োডিন
Xe	54	131	Xenon	জেনন
Pt	78	195	Platinum	প্ল্যাটিনাম
Au	79	197	Gold	গোল্ড
Hg	80	201	Mercury	মার্কারি
Tl	81	204	Thallium	থ্যালিয়াম
Pb	82	207	Lead	লেড
Bi	83	209	Bismuth	বিসমাথ
Po	84	209	Polonium	পোলোনিয়াম
At	85	210	Astatine	অ্যাস্টাটিন
Rn	86	222	Radon	রেডন
Ds	110	269	Darmstadtium	ডার্মস্টেডসিয়াম
Rg	111	272	Roentgenium	রন্টজেনিয়াম
Cn	112	285	Copernicium	কোপারনেসিয়াম
Nh	113	284	Nihonium	নিহোনিয়াম
Fl	114	285	Flerovium	ফ্লেরেভিয়াম
Mc	115	288	Moscovium	মস্কোভিয়াম
Lv	116	293	Livermorium	লিভারমোরিয়াম
Ts	117	294	Tennessine	টেনেসিন
Og	118	294	Oganesson	ওগানেসন
Gd	64	157	Gadolinium	গ্যাডোলিনিয়াম
Tb	65	159	Terbium	টার্বিয়াম
Dy	66	163	Dysprosium	ডিসপ্রোসিয়াম
Ho	67	165	Holmium	হলমিয়াম
Er	68	167	Erbium	আর্বিয়াম
Tm	69	169	Thulium	থুলিয়াম
Yb	70	173	Ytterbium	ইটারবিয়াম
Lu	71	175	Lutetium	লুটেসিয়াম
Cm	96	247	Curium	কুরিয়াম
Bk	97	247	Berkelium	বার্কেলিয়াম
Cf	98	251	Californium	ক্যালিফোর্নিয়াম
Es	99	252	Einsteinium	আইনস্টেনিয়াম
Fm	100	257	Fermium	ফার্মিয়াম
Md	101	258	Mendelevium	মেন্ডেলেভিয়াম
No	102	259	Nobelium	নোবেলিয়াম
Lr	103	262	Lawrencium	লরেনসিয়াম

বর্ণনা: আধুনিক পর্যায় সারণির রঙিন ছক। ছকের ওপরে গ্রুপ 10 থেকে 18 এর নম্বর দেখানো হয়েছে এবং গ্রুপ 1 থেকে 9 এর ঘরগুলো ফাঁকা রাখা হয়েছে। প্রতিটি ঘরে উপরের বাঁ কোণে পারমাণবিক সংখ্যা, ডান কোণে ভর, মাঝে প্রতীক এবং নিচে ইংরেজি ও বাংলা নাম দেখানো হয়েছে। নিচে আলাদা করে ল্যান্থানাইড (Gd–Lu) ও অ্যাকটিনাইড (Cm–Lr) সারি দেখানো হয়েছে।

Printed page 64

মেন্ডেলিফের পর্যায় সারণির কিছু ত্রুটি পরিলক্ষিত হয়। মেন্ডেলিফ তার পর্যায় সারণিতে যে নিয়মানুযায়ী মৌলগুলো বসিয়েছিলেন সেই নিয়মানুযায়ী যে পরমাণুর পারমাণবিক ভর কম থাকবে সেই পরমাণু পর্যায় সারণিতে আগে বসবে এবং যে পরমাণুর পারমাণবিক ভর বেশি থাকবে সেই পরমাণু পর্যায় সারণিতে পরে বসবে। কিন্তু দেখা যায় মেন্ডেলিফের পর্যায় সারণিতে আর্গনের পারমাণবিক ভর $40$ এবং পটাশিয়াম এর পারমাণবিক ভর $39$ হওয়া সত্ত্বেও একই গ্রুপের মৌলসমূহের ধর্মের মিল করানোর জন্য আর্গনকে পটাশিয়ামের আগে বসানো হয়েছিল। এরকম আরও অনেক মৌলের ক্ষেত্রে দেখা যায় পারমাণবিক ভর বেশি হওয়া সত্ত্বেও তাদেরকে কোনো কোনো মৌলের আগে পর্যায় সারণিতে বসানো হয়েছিল। এটি ছিল পর্যায় সারণির ত্রুটি। এরকম আরও অনেক ত্রুটি মেন্ডেলিফের পর্যায় সারণিতে লক্ষ করা যায়।

$1913$ সালে মোসলে পারমাণবিক ভরের পরিবর্তে পারমাণবিক সংখ্যা অনুযায়ী মৌলগুলোকে পর্যায় সারণিতে সাজানোর প্রস্তাব দেন। মৌলসমূহের ভৌত ও রাসায়নিক ধর্মাবলি তাদের পারমাণবিক সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে পর্যায়ক্রমে আবর্তিত হয়।

পারমাণবিক সংখ্যা অনুসারে পর্যায় সারণিতে মৌলের স্থান দেওয়া হলে মেন্ডেলিফের পর্যায় সারণিতে আর্গনের পারমাণবিক সংখ্যা $18$ এবং পটাশিয়াম এর পারমাণবিক সংখ্যা $19$। কাজেই আর্গন পটাশিয়ামের আগে বসবে। কাজেই পারমাণবিক সংখ্যা অনুসারে পর্যায় সারণিতে মৌলের স্থান দেওয়া হলে এ রকম ত্রুটিগুলো সংশোধিত হয়।

আন্তর্জাতিক রসায়ন ও ফলিত রসায়ন সংস্থা (International Union of Pure and Applied Chemistry বা সংক্ষেপে IUPAC) এখন পর্যন্ত $118$টি মৌলিক পদার্থকে শনাক্ত করেছে। IUPAC সংস্থাটি আন্তর্জাতিকভাবে রসায়ন ও ফলিত রসায়নের বিভিন্ন নিয়মকানুন, ক্রমবর্ধমান পরিবর্তনের কোনটি গ্রহণ করা যায় এবং কোনটি বর্জন করা উচিত এই বিষয়গুলো দেখাশোনা এবং নিয়ন্ত্রণ করে। $118$টি মৌলের মধ্যে বেশির ভাগ মৌলই প্রকৃতিতে পাওয়া যায় এবং বাকি কিছু মৌল ল্যাবরেটরিতে তৈরি করা হয়েছে।

ল্যাভয়সিয়ে মাত্র $33$টি মৌল নিয়ে ছক তৈরির কাজ শুরু করেছিলেন। মেন্ডেলিফ $63$টি আবিষ্কৃত মৌল এবং $4$টি অনাবিষ্কৃত মৌল নিয়ে পর্যায় সারণি নামে যে ছকটি তৈরি করেছিলেন, বর্তমানে সেটি $118$টি মৌলের আধুনিক পর্যায় সারণি হিসেবে প্রতিষ্ঠিত হয়েছে।