লোহা

লোহা (বাংলা উচ্চারণ: [loɦa]; ইংরেজি: Iron; লাতিন: Ferrum) বা লৌহ একটি ধাতব মৌলিক পদার্থ। এর রাসায়নিক চিহ্ন Fe, পারমাণবিক সংখ্যা ২৬, পারমাণবিক ভর ৫৫.৮৫, যোজ্যতা ২ ও ৩। লোহার ঘনত্ব ৭.৮৫ গ্রাম/সিসি অর্থাৎ জলের থেকে ৭.৮৫ গুণ ভারি। এর গলনাঙ্ক ১৫৩৮° সেলসিয়াস এবং স্ফুটনাঙ্ক ২৮৬২° সেলসিয়াস। লোহাকে প্রকৃতিতে মুক্ত অবস্থায় পাওয়া যায় না। আকরিক থেকে লোহা নিষ্কাশন করা হয়। লোহার প্রধান আকরিকগুলি হলো, হেমাটাইট (Hematite, Fe2O3), ম্যাগনেটাইট (Magnetite, Fe3O4), আয়রন পাইরাইটিস (Iron Pyrites, FeS2) ও সিডারাইট (Siderite,FeCO3), লিমোনাইট (Fe2O3.3H2O)। পৃথিবীর বিভিন্ন স্থানে প্রচুর লোহার আকরিক পাওয়া যায়। ভূ-ত্বকে লোহার পরিমাণ শতকরা ৪.১২ ভাগ। বায়ুর সঙ্গে বিক্রিয়া: শুষ্ক বায়ুর সঙ্গে লোহা বিক্রিয়া করে না। আর্দ্র বায়ুর মধ্যে লোহা রাখলে কিছু দিনের মধ্যে লোহার ওপরে হলুদ রঙের আস্তরণ পড়ে, একে মরিচীকা বা মরিচা বলে। মরিচীকা হলো পানিযুক্ত ফেরিক অক্সাইড, 2Fe2O3, 3H2O। লোহার সঙ্গে বায়ুর অক্সিজেন এবং জলীয় বাষ্পের বিক্রিয়ায় মরিচা উৎপন্ন হয়। বিশুদ্ধ লোহায় মরিচীকা পড়ে না। বায়ু বা অক্সিজেনের উপস্থিতিতে লোহাকে তীব্রভাবে উত্তপ্ত করলে জ্বলে ওঠে এবং ফেরোসোফেরিক অক্সাইড [Fe3O4] উৎপন্ন হয়। 3Fe + 2O2 = Fe3O4 জলের সঙ্গে বিক্রিয়া: সাধারণ উষ্ণতায় বিশুদ্ধ লোহার সঙ্গে জলের কোনো বিক্রিয়া হয় না। লোহিত তপ্ত লোহার উপর দিয়ে স্টিম চালনা করলে ফেরোসোফেরিক অক্সাইড এবং হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন হয়। 3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2↑ ক্ষারের সঙ্গে বিক্রিয়া: সাধারণ অবস্থায় ক্ষারের সঙ্গে লোহার বিক্রিয়া হয় না। কিন্তু গাঢ় সোডিয়াম হাইড্রক্সাইডের সঙ্গে লোহা বিক্রিয়া করে সোডিয়াম ফেরাইট এবং হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন করে। 2Fe + 2NaOH + 2H2O = 2NaFeO2 + 3H2↑ পৃথিবীর মতো পাথুরে গ্রহে লোহার প্রাচুর্যের কারণ হল আইএ সুপারনোভা টাইপ বিস্ফোরণ,যা লোহাকে মহাকাশে ছড়িয়ে দেয়। ধাতব লোহা পৃথিবীর পৃষ্ঠে খুব কম পাওয়া যায় কারণ এটি অক্সিডাইজ করার প্রবণতা রাখে। পৃথিবীর অভ্যন্তরীণ এবং বাহ্যিক কোর উভয়ই, যা একসাথে সমগ্র পৃথিবীর ভরের ৩৫%, নিকেল সহ লোহার সংকর ধাতু দ্বারা গঠিত। বুধ, শুক্র এবং মঙ্গল,চাঁদের ধাতব কোর রয়েছে যা বেশিরভাগ লোহা দ্বারা গঠিত বলে। এম-টাইপ গ্রহাণুগুলিও আংশিক বা বেশিরভাগ ধাতব লোহার খাদ দিয়ে তৈরি। বিরল উল্কালোহা,পৃথিবীর পৃষ্ঠে প্রাকৃতিক ধাতব লোহার প্রধান রূপ। উল্কালোহা দিয়ে তৈরি আইটেম বিভিন্ন প্রত্নতাত্ত্বিক স্থানে পাওয়া গেছে এবং গ্রিনল্যান্ডের ইনুইট হাতিয়ার ও শিকারের অস্ত্রের জন্য কেপ ইয়র্ক উল্কাপিণ্ড থেকে লোহা ব্যবহার করা হয়েছে বলে জানা গেছে । তুতানখামেনের উল্কালোহার খঞ্জর, যা তুতেনখামুনের লোহার ছোরা এবং রাজা তুতের ছোরা নামেও পরিচিত, প্রাচীন মিশরীয় ফারাও তুতানখামেনর সমাধি থেকে প্রাপ্ত একটি লোহার খঞ্জর। ব্লেডের গঠন এবং উল্কাপিণ্ডের সংমিশ্রণ ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কযুক্ত, তাই ব্লেডের উপাদান ,একটি উল্কাগত অবতরণের মাধ্যমে উদ্ভূত হয়েছে বলে নির্ধারিত হয়। খঞ্জরটি বর্তমানে কায়রোর মিশরীয় জাদুঘরে প্রদর্শিত হয়। ২০টির মধ্যে প্রায় ১ টি উল্কাপিণ্ডে অনন্য আয়রন-নিকেল খনিজ টেনাইট (৩৫-৪০% আয়রন) এবং কামাসাইট (৯০-৯৫% লোহা) থাকে। কার্বন-সমৃদ্ধ পাললিক শিলাগুলির সংস্পর্শে আসা ম্যাগমা থেকে গঠিত ব্যাসাল্টগুলিতেও নেটিভ লোহা খুব কম পাওয়া যায়। এটি টেলুরিক আয়রন নামে পরিচিত। ফেরোপেরিকলেজ (Mg,Fe)O, পেরিক্লেস (MgO) এবং wüstite (FeO) এর একটি কঠিন দ্রবণ, পৃথিবীর নিম্ন আবরণের আয়তনের প্রায় ২০% তৈরি করে, যা সেই অঞ্চলে সিলিকেট পেরোভস্কাইটের পরে (Mg,Fe)SiO3 দ্বিতীয় সর্বাধিক প্রচুর খনিজ। যদিও লোহা পৃথিবীর সবচেয়ে প্রাচুর্য উপাদান, এই লোহার অধিকাংশই ভিতরের এবং বাইরের কোরে ঘনীভূত।পৃথিবীর ভূত্বকের মধ্যে থাকা লোহা ভূত্বকের সামগ্রিক ভরের মাত্র ৫% এবং সেই স্তরের (অক্সিজেন, সিলিকন এবং অ্যালুমিনিয়ামের পরে) চতুর্থ সর্বাধিক প্রচুর উপাদান। ভূত্বকের বেশিরভাগ লোহা অন্যান্য বিভিন্ন উপাদানের সাথে মিলিত হয়ে অনেক লোহা খনিজ তৈরি করে। একটি গুরুত্বপূর্ণ শ্রেণী হল আয়রন অক্সাইড খনিজ যেমন হেমাটাইট (Fe2O3), ম্যাগনেটাইট (Fe3O4), এবং সাইড্রাইট (FeCO3), যা লোহার প্রধান আকরিক। অনেক আগ্নেয় শিলায় সালফাইড খনিজ পাইরহোটাইট এবং পেন্টল্যান্ডাইটও থাকে। ঢালাই লোহা একটি অশুদ্ধ লোহা। এর মধ্যে 2 থেকে 4.5 শতাংশ কার্বন থাকে। এছাড়া সামান্য পরিমাণে সিলিকন [Si], ম্যাঙ্গানিজ [Mn], সালফার [S] এবং ফসফরাস [P] থাকে। ছাঁচে ঢালাই করা দ্রব্য, যেমন, লোহার নল, আলোকস্তম্ভ, উনুনের শিক প্রভৃতি প্রস্তুতিতে ঢালাই লোহা ব্যবহার করা হয়ে থাকে। এছাড়া রট আয়রন এবং ইস্পাত প্রস্তুতিতে ঢালাই লোহার বেশির ভাগ অংশ ব্যবহৃত হয়। স্টিল এর মধ্যে কার্বনের পরিমাণ 0.15 থেকে 1.5 শতাংশ থাকে। স্টিলকে লোহিত তপ্ত করে পানিতে ডুবিয়ে আবার 200 °C — 350 °C উষ্ণতায় উত্তপ্ত করলে এর নমনীয়তা ও দৃঢ়তা বাড়ে। এই পদ্ধতিকে ইস্পাতের পানদান বলা হয়। রেল এবং ট্রামলাইন, গাড়ি, জাহাজ, কড়ি, নানরকম যুদ্ধাস্ত্র, যন্ত্রপাতি, ছুরি, কাঁচি, ব্লেড, চাষের জন্য লাঙ্গলের ফলা, ট্রাক্টর প্রভৃতি প্রস্তুত করা হয়। করাত, স্থায়ী চুম্বক, সেতু, গাড়ির স্প্রিং প্রভৃতিতে স্টিল ব্যবহৃত হয়। এছাড়া স্টিলের সঙ্গে সামান্য পরিমাণ অন্য ধাতু মিশিয়ে নানারকম সংকর স্টিল উৎপন্ন করা হয়। নানারকম সংকর স্টিলের মধ্যে রয়েছে, নিকেল স্টিলঃ নিকেল [Ni] 3.25% — রেলের পাটি এবং বিভিন্ন গাঠনিক কার্যে ব্যবহৃত হয়। ইনভারঃ নিকেল [Ni] 3.5% — পেন্ডুলামের রড, মিটার স্কেল, প্রস্তুতিতে ব্যবহৃত হয়। ম্যাঙ্গানিজ স্টিলঃ ম্যাঙ্গানিজ [Mn] 12%-14% — রেল লাইন, সিন্দুক, পাথর চূর্ণের মেশিন, হেলমেট ইত্যাদি তৈরিতে ব্যবহ্রত হয়। স্টেইনলেস স্টিলঃ ক্রোমিয়াম [Cr] 10%-15% — অস্ত্রোপচারে ব্যবহৃত ছুরি, কাঁচি, এবং বাসন প্রস্তুতিতে ব্যবহৃত হয়। ডুরায়রনঃ সিলিকন [Si] 16% — অ্যাসিড রাখার পাত্র রূপে ব্যবহৃত হয়। টাংস্টেন স্টিলঃ টাংস্টেন [W] 18% এবং ক্রোমিয়াম [Cr] 5% — যেসব যন্ত্র দ্রুত ঘোরানো হয়, সেসব যন্ত্র প্রস্তুতিতে ব্যবহৃত হয়। পেটা লোহা অনেকটা বিশুদ্ধ। এর মধ্যে 0.1 থেকে 0.15 শতাংশ কার্বন থাকে। তড়িৎচুম্বকের মজ্জা, তার, শিকল, পেরেক, ডায়নামো ও মোটরের ভিতরের অংশ, তালা-চাবি, ঢালাই করার জন্য লোহার রড প্রভৃতি প্রস্তুতিতে এবং ওয়েল্ডিং প্রভৃতি কাজে ব্যবহৃত হয়। আয়রন পাইরাইটিস (Iron Pyrites, FeS2 ) লোহার খনিজ হলেও এর থেকে সুলভে ও সহজে আয়রন নিষ্কাশন করা যায় না। পক্ষান্তরে, সালফিউরিক অ্যাসিডের পণ্য উৎপাদনের ক্ষেত্রে আয়রন পাইরাইটিস থেকে SO2 প্রস্তুত করতে ব্যবহার করা হয়। FeS2 -কে অতিরিক্ত বায়ুতে পোড়ালে SO2 উৎপন্ন হয়। যথা, 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 (ফেরিক অক্সাইড) + 8SO2↑। অতএব, আয়রন পাইরাইটিস [FeS2] লোহার একটি খনিজ, কিন্তু লোহার আকরিক নয়।পৃথিবীর শ্রেষ্ঠ আকরিক লোহার ক্ষেত্রে হলো মেসাবি পর্বতমালা। "Standard Atomic Weights: লোহা"। CIAAW। ১৯৯৩। উদ্ধৃতি টেমপ্লেট ইংরেজি প্যারামিটার ব্যবহার করেছে (link) Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip J. H.; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro A. J. (২০২২-০৫-০৪)। "Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report)"। Pure and Applied Chemistry (ইংরেজি ভাষায়)। আইএসএসএন 1365-3075। ডিওআই:10.1515/pac-2019-0603। উদ্ধৃতি টেমপ্লেট ইংরেজি প্যারামিটার ব্যবহার করেছে (link) Yurii D. Perfiliev; Virender K. Sharma (২০০৮)। "Higher Oxidation States of Iron in Solid State: Synthesis and Their Mössbauer Characterization - Ferrates - ACS Symposium Series (ACS Publications)"। http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/bk-2008-0985.ch007। ডিওআই:10.1595/147106704X10801।  |journal= এ বহিঃসংযোগ দেয়া (সাহায্য)উদ্ধৃতি টেমপ্লেট ইংরেজি প্যারামিটার ব্যবহার করেছে (link) Demazeau, G.; Buffat, B.; Pouchard, M.; Hagenmuller, P. (১৯৮২)। "Recent developments in the field of high oxidation states of transition elements in oxides stabilization of Six-coordinated Iron(V)"। Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie। 491: 60। ডিওআই:10.1002/zaac.19824910109। উদ্ধৃতি টেমপ্লেট ইংরেজি প্যারামিটার ব্যবহার করেছে (link) R. S. Ram and P. F. Bernath (২০০৩)। Journal of Molecular Spectroscopy (পিডিএফ)। 221: 261 http://bernath.uwaterloo.ca/media/266.pdf।  |শিরোনাম= অনুপস্থিত বা খালি (সাহায্য)উদ্ধৃতি টেমপ্লেট ইংরেজি প্যারামিটার ব্যবহার করেছে (link) কনদেব, এফ.জি.; ওয়াং, এম.; হুয়াং, ডব্লিউ.জে.; নাইমি, এস.; আউডি, জি. (২০২১)। "The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties" [পারমাণবিক বৈশিষ্ট্যের নুবেস২০২০ মূল্যায়ন] (পিডিএফ)। চাইনিজ ফিজিক্স সি (ইংরেজি ভাষায়)। ৪৫ (৩): ০৩০০০১। ডিওআই:10.1088/1674-1137/abddae। উদ্ধৃতি টেমপ্লেট ইংরেজি প্যারামিটার ব্যবহার করেছে (link) Chemistry of Iron Aron, Jacob। "Supernova space bullets could have seeded Earth's iron core"। New Scientist (ইংরেজি ভাষায়)। সংগ্রহের তারিখ ২০২০-১০-০২। উদ্ধৃতি টেমপ্লেট ইংরেজি প্যারামিটার ব্যবহার করেছে (link) Croswell, Ken। "Iron in the Fire: The Little-Star Supernovae That Could"। Scientific American (ইংরেজি ভাষায়)। সংগ্রহের তারিখ ২০২১-০১-০৩। উদ্ধৃতি টেমপ্লেট ইংরেজি প্যারামিটার ব্যবহার করেছে (link) Buchwald, V F (১৯৯২)। "On the Use of Iron by the Eskimos in Greenland"। Materials Characterization। 29 (2): 139–176। ডিওআই:10.1016/1044-5803(92)90112-U। উদ্ধৃতি টেমপ্লেট ইংরেজি প্যারামিটার ব্যবহার করেছে (link) Stark, Anne M. (20 September 2007) Researchers locate mantle's spin transition zone, leading to clues about earth's structure. Lawrence Livermore National Laboratory Kong, L. T.; Li, J. F.; Shi, Q. W.; Huang, H. J.; Zhao, K. (২০১২-০৩-০৬)। "Dynamical stability of iron under high-temperature and high-pressure conditions"। EPL। 97 (5): 56004p1–56004p5। এসটুসিআইডি 121861429। ডিওআই:10.1209/0295-5075/97/56004। বিবকোড:2012EL.....9756004K। উদ্ধৃতি টেমপ্লেট ইংরেজি প্যারামিটার ব্যবহার করেছে (link) Gaminchev, K. G.; Chamati, H. (২০১৪-১২-০৩)। "Dynamic stability of Fe under high pressure"। J. Phys.। 558 (1): 012013(1–7)। ডিওআই:10.1088/1742-6596/558/1/012013 । বিবকোড:2014JPhCS.558a2013G। উদ্ধৃতি টেমপ্লেট ইংরেজি প্যারামিটার ব্যবহার করেছে (link) উইকিমিডিয়া কমন্সে লোহা সংক্রান্ত মিডিয়া রয়েছে।