এই নিবন্ধে, "গ্রাফাইট গঠন" বিভিন্ন বৈশিষ্ট্য যেমন কাঠামোগত বৈশিষ্ট্য, বৈশিষ্ট্য, কিছু প্রাসঙ্গিক বিষয়ের সাথে ব্যবহার নীচে আলোচনা করা হয়েছে।
গ্রাফাইট প্লাম্বাগো বা কালো সীসা নামেও পরিচিত এবং এটি কার্বন সমন্বিত একটি খনিজ। এটিতে ছয়টি কার্বন পরমাণুর রিং সহ একটি দ্বিমাত্রিক স্তরযুক্ত কাঠামো রয়েছে। হেক্সাগোনাল সিস্টেমে গ্রাফাইট স্ফটিক করে। এটি তুলনামূলকভাবে নরম এবং কালো ধূসর রঙের।
আসুন গ্রাফাইটের গঠন সম্পর্কিত নিম্নলিখিত বিষয়গুলিতে ফোকাস করি।
গ্রাফাইটের গঠন কী?
গ্রাফাইট মূলত কার্বনের সবচেয়ে স্থিতিশীল অ্যালোট্রপগুলির মধ্যে একটি। এটি বিদ্যুৎ এবং তাপের একটি ভাল পরিবাহী যার ঘনত্ব 2.09-2.23 গ্রাম/সেমি3 একটি দুর্দান্ত সমযোজী কাঠামো যার মধ্যে প্রতিটি কার্বন পরমাণু প্রতিবেশী তিনটি কার্বন পরমাণুর সাথে যুক্ত হয়।
গ্রাফাইটে প্রতিটি কার্বন পরমাণু sp2হাইব্রিডাইজড যা কার্বন পরমাণুর ষড়ভুজ বিন্যাসের বিন্যাসের সাথে কাঠামোর মতো একটি স্তর তৈরি করে। এই স্তরগুলি একে অপরের সাথে দুর্বলভাবে আবদ্ধ। স্তরগুলির মধ্যে দুর্বল বলের উপস্থিতির কারণে, তারা খুব সহজেই পিছলে যায়।
কার্বনের চারটি ভ্যালেন্স ইলেকট্রন রয়েছে এবং একটি কার্বন পরমাণু অন্য তিনটি কার্বন পরমাণুর সাথে বন্ধনযুক্ত, এইভাবে, একটি ভ্যালেন্স ইলেকট্রন অবশিষ্ট থাকে এবং এই ভ্যালেন্স ইলেকট্রনটি গঠনে ডিলোকালাইজ করা হয়।
কিভাবে গ্রাফাইট লুইস গঠন আঁকা?
থেকে লুইস জানি যে কোনো অণুর গঠন, প্রথমে সেই অণুর উপাদান পরমাণু নির্ধারণ করতে হবে। স্তরযুক্ত কাঠামো থাকার কারণে গ্রাফাইটের প্রকৃত লুইস কাঠামো অনেক জটিল।
গ্রাফাইট শুধুমাত্র কার্বন পরমাণু দিয়ে তৈরি হয় যেখানে একটি কার্বন পরমাণু অন্য তিনটি কার্বন পরমাণুর সাথে বন্ধন থাকে। সুতরাং, চারটি ভ্যালেন্স ইলেকট্রনের মধ্যে একটি ননবন্ডিং ইলেকট্রন জোড়া হিসাবে অবশিষ্ট থাকে। মোট 3*2=6 ইলেকট্রন প্রতিটি কার্বন পরমাণু থেকে ইলেক্ট্রন জোড়া বন্ধনে জড়িত।
গ্রাফাইট লুইস স্ট্রাকচার ফর্মাল চার্জ
থেকে কোন অণুর আনুষ্ঠানিক চার্জ জান, গঠন নির্ধারণ খুব বাধ্যতামূলক. কিন্তু গ্রাফাইটের গঠন অনেক জটিল কারণ এর স্তরবিন্যাস রয়েছে। এইভাবে, এর সংকল্পকে সরল করা লুইস কাঠামো আমরা তিনটি কার্বন পরমাণু ধারণকারী গ্রাফাইট থেকে শুধুমাত্র একটি খণ্ড নির্বাচন করেছি।
- আনুষ্ঠানিক চার্জ = ভ্যালেন্স ইলেকট্রনের মোট সংখ্যা - ইলেকট্রনের সংখ্যা ননবন্ডেড হিসাবে থাকে - (বন্ড গঠনে জড়িত ইলেকট্রনের সংখ্যা/2)
- কেন্দ্রীয় কার্বন পরমাণুর আনুষ্ঠানিক চার্জ = 4 – 1 – (4/2) = 1
এইভাবে, একটি ইলেকট্রন নন-বন্ডিং ইলেকট্রন হিসাবে অবশিষ্ট থাকে এবং এটি কাঠামোর উপরে স্থানান্তরিত হয়।
গ্রাফাইট লুইস স্ট্রাকচার অ্যাঙ্গেল
কোণটি মূলত কেন্দ্রীয় পরমাণু দ্বারা সংযুক্ত দুটি বন্ধনের মধ্যে কোণ নির্দেশ করে। বন্ধন কোণ কোন অণুর কেন্দ্রীয় পরমাণুর সংকরায়নের উপর নির্ভর করে সেই নির্দিষ্ট অণুতে উপস্থিত বিকর্ষণ কারণগুলির উপর।
এই বিকর্ষণ কারণগুলি হল-
- একাকী জোড়া-নিঃসঙ্গ জোড়া বিকর্ষণ
- লোন পেয়ার- বন্ড পেয়ার বিকর্ষণ
- বন্ধন জোড়া-বন্ধন জোড়া বিকর্ষণ।
বন্ড কোণ নির্ধারণের জন্য হাইব্রিডাইজেশন প্রধান ফ্যাক্টর।
কেন্দ্রীয় পরমাণুর হাইব্রিডাইজেশন | বন্ধন কোণ |
sp | 1800 |
sp2 | 1200 |
sp3 | 109.50 |
sp3d2 | 900 |
গ্রাফাইটে, একটি s এবং দুটি p অরবিটাল sp এর সাথে জড়িত2সংকরকরণ উপরের টেবিল থেকে দেখা যাচ্ছে যে বন্ধন কোণ হবে 1200 এবং বন্ডের দৈর্ঘ্য হল 1.421 A0.
গ্রাফাইট লুইস স্ট্রাকচার অক্টেট রুল
অক্টেট নিয়ম হল অজৈব রসায়নের অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ নিয়ম যেখানে বলা হয়েছে যে কোনো পরমাণুর এমন ইলেকট্রন কনফিগারেশন থাকা উচিত যা পর্যায় সারণীতে নিকটতম নোবেল গ্যাসের ইলেকট্রন কনফিগারেশনের সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ।
এক দৃষ্টিকোণে গ্রাফাইট অক্টেট নিয়ম মানে না। সুতরাং, এটি স্থিতিশীল হওয়া উচিত নয়। কিন্তু পরীক্ষামূলকভাবে দেখা যাচ্ছে যে গ্রাফাইটের স্থায়িত্ব অনেক বেশি। কারণ গ্রাফাইট কাঠামোর অতিরিক্ত বা ননবন্ডেড ইলেক্ট্রন সমস্ত কার্বন পরমাণুর উপর ডিলোকালাইজ করা হয়।
অতএব, গ্রাফাইট স্থিতিশীল যদিও এটি অক্টেট নিয়মকে সন্তুষ্ট করে না।
আমরা মূলত ডিলোকালাইজড ইলেক্ট্রনকে ডাবল বন্ড হিসাবে উপস্থাপন করি এবং বিকল্প ডাবল বন্ড দিয়ে কাঠামো লিখি। কিন্তু এই ডাবল বন্ড ঘোরার সাথে সাথে সব বন্ধনের দৈর্ঘ্য সমান হয়ে যায়।
গ্রাফাইট লুইস স্ট্রাকচার লোন পেয়ারস
গ্রাফাইটে ইলেকট্রনের একক জোড়া নেই। লোন জোড়া হল সেই ধরনের ভ্যালেন্স ইলেকট্রন যা কোনো বন্ধন গঠনে জড়িত নয়।
কার্বন এর বাইরের সবচেয়ে শেলে মোট চারটি ইলেকট্রন আছে। চারটি ইলেকট্রনের মধ্যে তিনটি ইলেকট্রন তিনটি সিগমা বন্ড গঠনে জড়িত। বাকি থাকা ইলেকট্রনটিকে একা জোড়া বা বন্ধনবিহীন ইলেকট্রন হিসাবে গণনা করা যায় না কারণ এই ইলেকট্রনটি অন্যান্য কার্বন পরমাণুর সাথে পাই বন্ধন তৈরি করে। এই পাই বন্ড বা বাম ইলেকট্রনটি সমগ্র কাঠামোর উপর অস্থায়ীকরণ করা হয় এবং গ্রাফাইটকে তাপ ও বিদ্যুৎ সঞ্চালনে সাহায্য করে।
গ্রাফাইট দ্রবণীয়তা
গ্রাফাইট কার্বনের অন্যতম সেরা উৎস কিন্তু এটি বেশিরভাগ জৈব এবং অজৈব দ্রাবকগুলিতে অদ্রবণীয়। যদি আমরা একটি দীর্ঘ সময়ের জন্য গ্রাফাইট sonicate, তারপর এটি additives সঠিক পরিমাণ সঙ্গে কিছু জৈব দ্রাবক মধ্যে দ্রবণীয় বিচ্ছুরিত হতে পারে.
কিন্তু এই প্রক্রিয়া (দীর্ঘ সময়ের সোনিকেশন) গ্রাফাইটের গঠনে ত্রুটি এবং ফাটল সৃষ্টি করে। তা ছাড়া, কঠিন অবস্থায় থাকা গ্রাফাইট বেশিরভাগ মেরু বা অ-মেরু দ্রাবকগুলিতে দ্রবণীয় নয়। তবে এটি গলিত নিকেল এবং ক্লোরোসালফিউরিক অ্যাসিডে দ্রবণীয় হতে পারে। সলিড গ্রাফাইট তেল বা জলে কিছু ইমালসিফায়ার দ্বারা সাসপেন্ড করা যেতে পারে।
গ্রাফাইট কি একটি শক্তিশালী ইলেক্ট্রোলাইট?
শক্তিশালী ইলেক্ট্রোলাইটগুলিকে সেই পদার্থ হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা যেতে পারে যেগুলি জলে দ্রবীভূত হওয়ার পরে এর উপাদান আয়নে বিচ্ছিন্ন হতে পারে।
গ্রাফাইট এর গঠনের কারণে পানিতে দ্রবীভূত হতে পারে না। সুতরাং, এটি একটি ইলেক্ট্রোলাইট হতে পারে না কারণ এটি আয়নগুলিতে আলাদা করা যায় না। কিন্তু এটি একাকী ইলেকট্রনের কারণে বিদ্যুৎ সঞ্চালন করতে পারে যা পুরো গ্রাফাইট কাঠামোর উপরে স্থানান্তরিত হয়।
গ্রাফাইট কি অম্লীয় নাকি মৌলিক?
গ্রাফাইটকে শক্তিশালী অক্সিডাইজার এবং অ্যাসিড দিয়ে চিকিত্সা করা হলে, গ্রাফাইট অক্সাইড পণ্য হিসাবে প্রাপ্ত করা যেতে পারে যা আগে গ্রাফিটিক অক্সাইড বা গ্রাফিটিক অ্যাসিড হিসাবে পরিচিত ছিল।
গ্রাফাইট অক্সাইডের গঠনে, অক্সিজেনের সাথে কার্বনের অনুপাত 2.1 এবং 2.9 এর মধ্যে থাকে। এই যৌগটিতে, গ্রাফাইটের স্তরযুক্ত কাঠামো বজায় থাকে তবে অনেক বড় এবং অনিয়মিত ব্যবধান সহ। এটি অ্যাসিডিক বৈশিষ্ট্য দেখায়।
গ্রাফাইট কি পোলার নাকি ননপোলার?
যেকোনো আণবিক কাঠামোর পোলারিটি নিম্নলিখিত দুটি বিষয়ের উপর নির্ভর করে-
- পরমাণুর মধ্যে বৈদ্যুতিক ঋণাত্মকতার পার্থক্য
- বন্ড এর ওরিয়েন্টেশন।
গ্রাফাইট শুধুমাত্র কার্বন পরমাণু দিয়ে তৈরি। সুতরাং, সমস্ত উপাদান পরমাণুর বৈদ্যুতিক ঋণাত্মকতা সমান এবং গ্রাফাইট গঠনে কোন তড়িৎ ঋণাত্মকতার পার্থক্য পরিলক্ষিত হয় না।
এই কারণে, গ্রাফাইট কোন ডাইপোল মুহূর্ত দেখায় না। সুতরাং, এটি একটি ননপোলার অণু।
গ্রাফাইট কি চৌম্বক?
গ্রাফাইট কোন চৌম্বক উপাদান নয়। চৌম্বক উপাদান নিম্নলিখিত বিভাগে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে-
- প্যারাম্যাগনেটিক
- ডায়াগনেটিক
- ফেরোম্যাগনেটিক
- ফেরিম্যাগনেটিক
প্রতিটি কার্বন পরমাণু ছয়টি ইলেকট্রন (1s22s22p2) এই ছয়টি ইলেকট্রনের মধ্যে তিনটি একটি ঊর্ধ্বমুখী ঘূর্ণন দিক প্রদর্শন করে এবং অন্য ছয়টি ইলেকট্রন একটি নিম্নমুখী ঘূর্ণন দিক প্রদর্শন করে যা ঊর্ধ্বমুখী ঘূর্ণন দিক দ্বারা বাতিল হয়ে যায়। এইভাবে এটি কোন চুম্বকত্ব দেখায় না এবং বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্র দ্বারা বিতাড়িত হয়।
কিন্তু গ্রাফিনকে পেঁচানো বা স্তুপ করা হলে চুম্বকত্বের একটি বিরল রূপ তৈরি হতে পারে।
গ্রাফাইট কি ধাতব নাকি অধাতু?
গ্রাফাইট অন্যতম কার্বনের অ্যালোট্রপ। সুতরাং, এটি একটি ধাতব পদার্থ। এটি একটি সমযোজী বন্ধন স্তরযুক্ত কাঠামো আছে.
কিন্তু ধাতুর সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে একটি হল বিদ্যুৎ এবং তাপ পরিচালনা করা। ডিলোকালাইজড ইলেক্ট্রনের কারণে গ্রাফাইট তাপ ও বিদ্যুৎও পরিচালনা করতে পারে। ধাতুর সাথে প্রধান পার্থক্য হল যে মুক্ত ইলেকট্রনগুলি ধাতুগুলিতেও উপস্থিত থাকে এবং সেগুলি সমস্ত কাঠামোর মাধ্যমে ডিলোকালাইজ করা হয়। কিন্তু একটি স্তর থেকে মুক্ত ইলেক্ট্রনগুলি গ্রাফাইট কাঠামোর এক স্তরের উপর অন্য স্তরে নয়।
গ্রাফাইট কি ভঙ্গুর?
গ্রাফাইট তার গঠনের কারণে স্বাভাবিকভাবেই একটি খুব ভঙ্গুর যৌগ।
গ্রাফাইটে, একটি কার্বন পরমাণু অন্য তিনটি কার্বন পরমাণুর সাথে একটি দ্বি-মাত্রিক 'স্তর জালি'তে তিনটি সমযোজী বন্ধন দ্বারা আবদ্ধ হয়। তিনটি শক্তিশালী সমযোজী বন্ধনের উপস্থিতির কারণে স্বতন্ত্র স্তরগুলি শক্তিশালী, তবে গ্রাফাইটের স্তরগুলিকে সামান্যতম ব্যাঘাত প্রয়োগ করে আলাদা করা যেতে পারে কারণ স্তরগুলি দুর্বল ভ্যান ডার ওয়ালস বল দ্বারা একে অপরের সাথে সংযুক্ত থাকে।
সুতরাং, গ্রাফাইট একটি নরম এবং ভঙ্গুর পদার্থ।
গ্রাফাইট কি স্ফটিক বা নিরাকার?
গ্রাফাইট হীরার মতো কার্বনের একটি স্ফটিক অ্যালোট্রপ।
ক্রিস্টালাইন যৌগগুলি হল সেইগুলি যেগুলিতে অনেকগুলি পরমাণু (1000টির বেশি পরমাণু) পুনরাবৃত্তিমূলক প্যাটার্নে বন্ধন করা হয়। গ্রাফাইটেও একটি নির্দিষ্ট কাঠামোগত প্যাটার্ন অনুসরণ করা হয়। একটি স্তর অন্য স্তরের উপর অবস্থিত এবং ওয়েল ভ্যান ডের ওয়ালস ফোর্স দ্বারা সংযুক্ত। গ্রাফাইটের একটি খণ্ডে, একটি কার্বন তার প্রতিবেশী তিনটি কার্বন পরমাণুর সাথে তিনটি শক্তিশালী সমযোজী বন্ধন দ্বারা সংযুক্ত থাকে।
গ্রাফাইট কি ইস্পাতের চেয়ে হালকা?
গ্রাফাইট শ্যাফ্টগুলি ইস্পাতের চেয়ে অনেক হালকা এবং আরও ব্যয়বহুল। ইস্পাত দিয়ে তৈরি শ্যাফ্টগুলি গ্রাফাইটের চেয়ে ভারী।
ইস্পাত ভারী হওয়ার একটি প্রধান কারণ হল এটি কার্বন এবং লোহার সংকর ধাতু। সুতরাং, ইস্পাতে একটি ধাতব পদার্থ বিদ্যমান। কিন্তু গ্রাফাইট শুধুমাত্র কার্বনের অ্যালোট্রপ। সুতরাং, কোন ধাতব পদার্থের অনুপস্থিতির কারণে এটি ইস্পাতের চেয়ে হালকা।
গ্রাফাইট কি তেজস্ক্রিয়?
সাধারণ গ্রাফাইট খুব কম তেজস্ক্রিয়। কারণ এক গ্রাম কার্বনের জন্য একটি পিকো গ্রাম (10-12) কার্বনের পরিমাণ রেডিও সক্রিয় (কার্বন-14)। এই 14সি রেডিও সক্রিয় কারণ এটি হতে বিটা রশ্মি নির্গত করে 14N.
গ্রাফাইট ব্যবহার করে
শিল্পে গ্রাফাইটের বিভিন্ন ব্যবহার রয়েছে যেমন-
- লেখার উপকরণ - পেন্সিল গ্রাফাইট দিয়ে তৈরি।
- লুব্রিকেন্ট হিসাবে
- অবাধ্য
- পারমানবিক চুল্লি
- ব্যাটারি
- গ্রাফিন শীট
- ফাউন্ড্রি ফেসিংস
- ব্রেক Linings
গ্রাফাইট একটি স্তরযুক্ত কাঠামোর সাথে ধারণ করে এবং এটি কার্বনের সবচেয়ে স্থিতিশীল অ্যালোট্রপগুলির মধ্যে একটি। এই অ ধাতব পদার্থটি তার মুক্ত ডিলোকালাইজড ইলেক্ট্রনের কারণে বিদ্যুৎ পরিচালনা করতে পারে। এটি শিল্পে প্রচুর ব্যবহার সহ একটি নরম এবং ভঙ্গুর যৌগ।
নিম্নলিখিত কাঠামো এবং বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে আরও পড়ুন
হ্যালো,
আমি অদিতি রায়, এই প্ল্যাটফর্মের একজন রসায়ন SME। আমি কলকাতা বিশ্ববিদ্যালয় থেকে রসায়নে স্নাতক এবং টেকনো ইন্ডিয়া বিশ্ববিদ্যালয় থেকে অজৈব রসায়নে স্নাতকোত্তর সম্পন্ন করেছি। আমি Lambdageeks পরিবারের একজন অংশ হতে পেরে খুব খুশি এবং আমি বিষয়টিকে সরলভাবে ব্যাখ্যা করতে চাই।
আসুন LinkedIn- https://www.linkedin.com/in/aditi-ray-a7a946202 এর মাধ্যমে সংযোগ করি