পর্যায় সারণি

পর্যায় সারণি কেন দরকার হলো

উনিশ শতকে বিজ্ঞানীরা একের পর এক নতুন মৌল আবিষ্কার করছিলেন। শতকের মাঝামাঝি নাগাদ ষাটের বেশি মৌলের ধর্ম আলাদা আলাদা মুখস্থ রাখা প্রায় অসম্ভব হয়ে উঠল। তখন প্রশ্ন জাগল: মৌলগুলোর মধ্যে কি কোনো নিয়ম লুকিয়ে আছে?

উত্তর ছিল হ্যাঁ। মৌলগুলোকে নির্দিষ্ট ক্রমে সাজালে দেখা যায় নির্দিষ্ট ব্যবধানে একই রকম ধর্ম বারবার ফিরে আসে। এই বারবার ফিরে আসাকেই বলে পর্যায়বৃত্ততা, আর এর ওপর ভিত্তি করে সাজানো ছকটিই পর্যায় সারণি। এটি রসায়নের মানচিত্রের মতো: একটি মৌলের ঠিকানা জানলে তার আচরণ অনেকটাই বলে দেওয়া যায়।

পর্যায় সারণির ইতিহাস: ডোবেরাইনার থেকে মোসলে

পর্যায় সারণি একদিনে তৈরি হয়নি। কয়েক প্রজন্মের বিজ্ঞানীর চেষ্টায় এটি আজকের রূপ পেয়েছে।

• ডোবেরাইনারের ত্রয়ী সূত্র (১৮২৯): একই ধর্মের তিনটি মৌলকে পারমাণবিক ভরের ক্রমে সাজালে মাঝেরটির ভর প্রায় অন্য দুটির গড়ের সমান। যেমন Li (৭), Na (২৩), K (৩৯); (৭ + ৩৯) ÷ ২ = ২৩।
• নিউল্যান্ডসের অষ্টক সূত্র (১৮৬৪): পারমাণবিক ভরের ক্রমে সাজালে প্রতি অষ্টম মৌলের ধর্ম প্রথমটির মতো হয়, সংগীতের সরগমের মতো। ভারী মৌলের ক্ষেত্রে এটি খাটেনি।
• মেন্ডেলিফের পর্যায় সূত্র (১৮৬৯): মৌলের ভৌত ও রাসায়নিক ধর্ম তাদের পারমাণবিক ভরের পর্যায়বৃত্ত ফাংশন। তিনি তখনকার জানা ৬৩টি মৌল সাজিয়ে অনাবিষ্কৃত মৌলের জন্য ফাঁকা ঘর রেখেছিলেন।
• মোসলের অবদান (১৯১৩): এক্স-রে পরীক্ষায় তিনি দেখান মৌলের মৌলিক পরিচয় পারমাণবিক সংখ্যা, ভর নয়। এর ভিত্তিতেই আধুনিক পর্যায় সূত্র।

মেন্ডেলিফের সাফল্য ও সীমাবদ্ধতা

মেন্ডেলিফের সবচেয়ে বড় সাহস ছিল ফাঁকা ঘর রাখা। তিনি একা-অ্যালুমিনিয়াম ও একা-সিলিকন নামে দুটি অজানা মৌলের ধর্ম আগাম বলে দিয়েছিলেন। পরে গ্যালিয়াম (Ga) ও জার্মেনিয়াম (Ge) আবিষ্কৃত হলে তাদের ধর্ম তাঁর ভবিষ্যদ্বাণীর সাথে আশ্চর্যভাবে মিলে যায়। কিছু মৌলের ভুল পারমাণবিক ভরও তিনি সংশোধন করেছিলেন।

তবে সীমাবদ্ধতাও ছিল। হাইড্রোজেনের সঠিক অবস্থান ঠিক করা যায়নি। আইসোটোপের ভর ভিন্ন হলেও তাদের আলাদা ঘর দেওয়া হয়নি। আর কয়েক জোড়া মৌলে ভরের ক্রম ভাঙতে হয়েছিল, যেমন আর্গন (Ar, ভর প্রায় ৪০) কে পটাশিয়ামের (K, ভর প্রায় ৩৯) আগে বসাতে হয়। পারমাণবিক সংখ্যা দিয়ে সাজালে এই সমস্যাগুলো মিটে যায়, কারণ Ar এর পারমাণবিক সংখ্যা ১৮ আর K এর ১৯।

আধুনিক পর্যায় সূত্র ও সারণির গঠন

আধুনিক পর্যায় সূত্র: মৌলসমূহের ভৌত ও রাসায়নিক ধর্মাবলি তাদের পারমাণবিক সংখ্যার পর্যায়বৃত্ত ফাংশন। বর্তমানে স্বীকৃত মৌল ১১৮টি।

আনুভূমিক সারিগুলোকে পর্যায় বলে, মোট ৭টি। ১ম পর্যায়ে মাত্র ২টি মৌল (H, He), ২য় ও ৩য় পর্যায়ে ৮টি করে, ৪র্থ ও ৫ম পর্যায়ে ১৮টি করে এবং ৬ষ্ঠ ও ৭ম পর্যায়ে ৩২টি করে মৌল আছে। খাড়া কলামগুলোকে গ্রুপ বলে, মোট ১৮টি।

৬ষ্ঠ পর্যায়ের ১৪টি ল্যান্থানাইড ও ৭ম পর্যায়ের ১৪টি অ্যাকটিনাইড মৌলকে জায়গা বাঁচাতে মূল সারণির নিচে আলাদা দুই সারিতে রাখা হয়। এদের অভ্যন্তরীণ অবস্থান্তর মৌলও বলে।

বিশেষ নামের গ্রুপগুলো

• গ্রুপ ১ (H বাদে): ক্ষার ধাতু, যেমন Li, Na, K। খুব সক্রিয়, পানির সাথে বিক্রিয়া করে ক্ষার ও হাইড্রোজেন গ্যাস দেয়। যোজ্যতা স্তরে ১টি ইলেকট্রন।
• গ্রুপ ২: মৃৎক্ষার ধাতু, যেমন Be, Mg, Ca। যোজ্যতা স্তরে ২টি ইলেকট্রন।
• গ্রুপ ৩ থেকে ১২: অবস্থান্তর মৌল, যেমন Fe, Cu, Zn। এদের যৌগ প্রায়ই রঙিন হয় এবং অনেকে প্রভাবক হিসেবে কাজ করে।
• গ্রুপ ১৭: হ্যালোজেন, যেমন F, Cl, Br, I। যোজ্যতা স্তরে ৭টি ইলেকট্রন, একটি ইলেকট্রন গ্রহণ করে স্থিতিশীল হতে চায়। 'হ্যালোজেন' মানে লবণ উৎপাদক।
• গ্রুপ ১৮: নিষ্ক্রিয় গ্যাস, যেমন He, Ne, Ar। শেষ স্তর পূর্ণ (He এ ২টি, বাকিদের ৮টি), তাই সাধারণ অবস্থায় প্রায় বিক্রিয়া করে না।

ইলেকট্রন বিন্যাস থেকে পর্যায় ও গ্রুপ নির্ণয়

এই অধ্যায়ের সবচেয়ে কাজের দক্ষতা হলো ইলেকট্রন বিন্যাস দেখে মৌলের ঠিকানা বের করা। নিয়ম দুটি সহজ।

পর্যায় নম্বর = ইলেকট্রন বিন্যাসে মোট শক্তিস্তরের (শেল) সংখ্যা। গ্রুপ নম্বর: যোজ্যতা ইলেকট্রন s অরবিটালে শেষ হলে গ্রুপ = যোজ্যতা স্তরের ইলেকট্রন সংখ্যা; p অরবিটালে শেষ হলে গ্রুপ = ১০ + যোজ্যতা স্তরের ইলেকট্রন সংখ্যা; d অরবিটালে শেষ হলে গ্রুপ = শেষ স্তরের s ইলেকট্রন + পূর্ববর্তী স্তরের d ইলেকট্রন।

উদাহরণ: ক্লোরিন (Cl), পারমাণবিক সংখ্যা ১৭। বিন্যাস 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵, অর্থাৎ ২, ৮, ৭। শেল ৩টি, তাই ৩য় পর্যায়। শেষ স্তরে ৭টি ইলেকট্রন এবং শেষ ইলেকট্রন p তে, তাই গ্রুপ ১০ + ৭ = ১৭।

আরেকটি: ক্যালসিয়াম (Ca), পারমাণবিক সংখ্যা ২০। বিন্যাস ২, ৮, ৮, ২ (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²)। শেল ৪টি, তাই ৪র্থ পর্যায়; শেষ ইলেকট্রন s এ, যোজ্যতা ইলেকট্রন ২টি, তাই গ্রুপ ২।

পর্যায়বৃত্ত ধর্ম: সারণিতে কোন দিকে কী বদলায়

পারমাণবিক ব্যাসার্ধ: একই পর্যায়ে বাম থেকে ডানে যেতে কমে, কারণ শেল সংখ্যা একই থাকে কিন্তু নিউক্লিয়াসের ধনাত্মক চার্জ বাড়ে, ফলে ইলেকট্রনগুলো ভেতরের দিকে বেশি টান পায়। একই গ্রুপে ওপর থেকে নিচে যেতে নতুন শেল যোগ হয়, তাই ব্যাসার্ধ বাড়ে।

আয়নিকরণ শক্তি: গ্যাসীয় অবস্থায় একটি পরমাণু থেকে একটি ইলেকট্রন সরাতে যে শক্তি লাগে। পর্যায়ে বাম থেকে ডানে সাধারণত বাড়ে, গ্রুপে ওপর থেকে নিচে কমে। এজন্য গ্রুপ ১৮ এর আয়নিকরণ শক্তি সবচেয়ে বেশি।

তড়িৎ ঋণাত্মকতা: বন্ধনে থাকা অবস্থায় শেয়ার করা ইলেকট্রন নিজের দিকে টানার ক্ষমতা। পর্যায়ে বাম থেকে ডানে বাড়ে, গ্রুপে নিচে নামলে কমে। ফ্লোরিন (F) সবচেয়ে তড়িৎ ঋণাত্মক মৌল।

ধাতব ধর্ম: পর্যায়ে বাম থেকে ডানে কমে (ধাতু থেকে অধাতু), গ্রুপে নিচে নামলে বাড়ে। মাঝখানের সীমারেখায় থাকা B, Si, Ge, As এর মতো মৌলকে অপধাতু বলে, এদের ধাতু ও অধাতু দুয়েরই কিছু ধর্ম আছে।

হাইড্রোজেনের বিশেষ অবস্থান

হাইড্রোজেনের বিন্যাস 1s¹, অর্থাৎ ক্ষার ধাতুর মতো এর একটি যোজ্যতা ইলেকট্রন, এবং এটি ধনাত্মক আয়ন H⁺ তৈরি করে। আবার হ্যালোজেনের মতো এটি একটি ইলেকট্রন নিয়ে H⁻ (হাইড্রাইড আয়ন) গঠন করতে পারে এবং দ্বিপরমাণুক গ্যাস (H₂) হিসেবে থাকে।

দুই দলেরই কিছু ধর্ম থাকায় হাইড্রোজেনকে সাধারণত গ্রুপ ১ এর মাথায় বসানো হলেও একে কখনো কখনো আলাদা ধরা হয়। পরীক্ষায় এটিকে 'হাইড্রোজেনের অবস্থান বিতর্ক' নামে প্রশ্ন আসে।

পর্যায় সারণির সুবিধা

• সব মৌলের ধর্ম আলাদা মুখস্থ না করে গ্রুপ ধরে একসাথে শেখা যায়।
• কোনো মৌলের অবস্থান জানলে তার যোজ্যতা, সক্রিয়তা ও যৌগের সংকেত অনুমান করা যায়, যেমন গ্রুপ ১ ও গ্রুপ ১৭ মিলে NaCl এর মতো 1:1 আয়নিক যৌগ গড়ে।
• নতুন মৌল আবিষ্কার ও তাদের ধর্ম আগাম বলার পথ দেখায়।
• গবেষণায় নতুন উপাদান, যেমন অর্ধপরিবাহী বা প্রভাবক খোঁজার সময় কাছাকাছি মৌল থেকে ধারণা পাওয়া যায়।

বহুনির্বাচনী প্রশ্ন (MCQ)

1. ১. আধুনিক পর্যায় সারণি কিসের ভিত্তিতে সাজানো?

   • ক) পারমাণবিক ভর
   • খ) পারমাণবিক সংখ্যা
   • গ) নিউট্রন সংখ্যা
   • ঘ) ঘনত্ব
   উত্তর দেখো

   উত্তর: খ) পারমাণবিক সংখ্যা — মোসলে দেখান মৌলের পরিচয় পারমাণবিক সংখ্যা; আধুনিক পর্যায় সূত্র এর ওপরই দাঁড়িয়ে।

2. ২. আধুনিক পর্যায় সারণিতে মোট কয়টি গ্রুপ আছে?

   • ক) ৭
   • খ) ৮
   • গ) ১৬
   • ঘ) ১৮
   উত্তর দেখো

   উত্তর: ঘ) ১৮ — খাড়া কলাম বা গ্রুপ ১৮টি, আনুভূমিক পর্যায় ৭টি।

3. ৩. কোনো মৌলের ইলেকট্রন বিন্যাস ২, ৮, ৭ হলে এর অবস্থান কোথায়?

   • ক) ২য় পর্যায়, গ্রুপ ৭
   • খ) ৩য় পর্যায়, গ্রুপ ১৭
   • গ) ৩য় পর্যায়, গ্রুপ ৭
   • ঘ) ৭ম পর্যায়, গ্রুপ ৩
   উত্তর দেখো

   উত্তর: খ) ৩য় পর্যায়, গ্রুপ ১৭ — শেল ৩টি তাই ৩য় পর্যায়; শেষ ইলেকট্রন p তে, গ্রুপ = ১০ + ৭ = ১৭। মৌলটি ক্লোরিন।

4. ৪. নিচের কোনটি মৃৎক্ষার ধাতু?

   • ক) Na
   • খ) Mg
   • গ) Al
   • ঘ) Cl
   উত্তর দেখো

   উত্তর: খ) Mg — Mg গ্রুপ ২ এর মৌল, তাই মৃৎক্ষার ধাতু। Na ক্ষার ধাতু, Al গ্রুপ ১৩, Cl হ্যালোজেন।

5. ৫. একই পর্যায়ে বাম থেকে ডানে গেলে পারমাণবিক ব্যাসার্ধ—

   • ক) বাড়ে
   • খ) কমে
   • গ) অপরিবর্তিত থাকে
   • ঘ) প্রথমে কমে পরে বাড়ে
   উত্তর দেখো

   উত্তর: খ) কমে — শেল সংখ্যা একই থাকে কিন্তু নিউক্লিয়াসের চার্জ বাড়ে, ফলে ইলেকট্রন বেশি টান পায় ও ব্যাসার্ধ কমে।

6. ৬. সবচেয়ে বেশি তড়িৎ ঋণাত্মক মৌল কোনটি?

   • ক) O
   • খ) Cl
   • গ) F
   • ঘ) N
   উত্তর দেখো

   উত্তর: গ) F — ফ্লোরিন পর্যায় সারণির ওপরের ডানদিকে (নিষ্ক্রিয় গ্যাস বাদে), তাই এর তড়িৎ ঋণাত্মকতা সর্বোচ্চ।

7. ৭. মেন্ডেলিফের একা-সিলিকন পরে কোন নামে আবিষ্কৃত হয়?

   • ক) গ্যালিয়াম
   • খ) জার্মেনিয়াম
   • গ) স্ক্যান্ডিয়াম
   • ঘ) আর্সেনিক
   উত্তর দেখো

   উত্তর: খ) জার্মেনিয়াম — একা-সিলিকন হলো জার্মেনিয়াম (Ge); একা-অ্যালুমিনিয়াম হলো গ্যালিয়াম (Ga)।

8. ৮. নিষ্ক্রিয় গ্যাসগুলো সাধারণত বিক্রিয়া করে না কারণ—

   • ক) এদের ভর খুব কম
   • খ) এদের শেষ শক্তিস্তর ইলেকট্রনে পূর্ণ
   • গ) এরা কঠিন অবস্থায় থাকে
   • ঘ) এদের নিউক্লিয়াসে নিউট্রন নেই
   উত্তর দেখো

   উত্তর: খ) এদের শেষ শক্তিস্তর ইলেকট্রনে পূর্ণ — শেষ স্তর পূর্ণ (He এ ২, অন্যদের ৮) হওয়ায় এরা ইলেকট্রন দেওয়া-নেওয়ায় আগ্রহী নয়।

সৃজনশীল প্রশ্ন

প্রশ্ন ও উত্তর

আরও পড়ো

• /ssc/chemistry/mol
• why sea water salty
• /ssc/physics/goti
• /lab