বোরোনের অ্যালোট্রোপসমূহ

বোরন বেশ কয়েকটি কেলাসিত ও অকেলাসিত রূপে প্রস্তুত করা যায়। সুপরিচিত কেলাসিত রূপগুলো হলো আলফা-রম্বোহেড্রাল (α-R), বিটা-রম্বোহেড্রাল (β-R) এবং বিটা-টেট্রাগোনাল (β-T)। বিশেষ পরিস্থিতিতে, বোরনকে এর আলফা-টেট্রাগোনাল (α-T) এবং গামা-অর্থোরম্বিক (γ) রূপভেদেও সংশ্লেষণ করা যেতে পারে। দুটি অকেলাসিত রূপও পরিচিত; একটি হলো অতিসূক্ষ্ম গুঁড়ো এবং অন্যটি কাঁচের মতো কঠিন পদার্থ। যদিও অন্তত আরও ১৪টি রূপভেদের কথা জানা গেছে, তবে এই অন্য রূপগুলো হয় অস্পষ্ট প্রমাণের ওপর ভিত্তি করে অথবা পরীক্ষামূলকভাবে নিশ্চিত করা হয়নি, অথবা এগুলোকে মিশ্র রূপভেদ বা অপদ্রব্য দ্বারা স্থিতিশীল বোরন কাঠামো বলে মনে করা হয়। যদিও বিটা-রম্বোহেড্রাল দশাটি সবচেয়ে স্থিতিশীল এবং অন্যগুলো মেটাস্টেবল, তবে কক্ষ তাপমাত্রায় রূপান্তরের হার নগণ্য, এবং তাই পারিপার্শ্বিক অবস্থায় পাঁচটি দশাই বিদ্যমান থাকতে পারে। অকেলাসিত গুঁড়ো বোরন এবং বহু-কেলাসিত বিটা-রম্বোহেড্রাল বোরন হলো সবচেয়ে সাধারণ রূপ। পরবর্তী রূপভেদটি একটি অত্যন্ত শক্তভিকার্স কঠিনতা কিউবিক বোরন নাইট্রাইডের সাথে তুলনীয় ধূসর পদার্থ, যা অ্যালুমিনিয়ামের চেয়ে প্রায় দশ শতাংশ হালকা এবং এর গলনাঙ্ক (২০৮০ ডিগ্রি সেলসিয়াস) ইস্পাতের তুলনায় কয়েকশ ডিগ্রি বেশি।

মৌলিক বোরন নাক্ষত্রিক ধূলিকণা এবং উল্কাপিণ্ডে পাওয়া গেছে, কিন্তু পৃথিবীর উচ্চ অক্সিজেনসমৃদ্ধ পরিবেশে এর অস্তিত্ব নেই। এর যৌগ থেকে এটি নিষ্কাশন করা কঠিন। শুরুর দিকের পদ্ধতিগুলোতে ম্যাগনেসিয়াম বা অ্যালুমিনিয়ামের মতো ধাতু ব্যবহার করে বোরিক অক্সাইডের বিজারণ ঘটানো হতো। তবে, প্রাপ্ত পণ্যটি প্রায় সব সময়ই ধাতব বোরাইডসমূহ দ্বারা দূষিত থাকে। উচ্চ তাপমাত্রায় হাইড্রোজেনের সাহায্যে উদ্বায়ী বোরন হ্যালাইডসমূহকে বিজারিত করে বিশুদ্ধ বোরন প্রস্তুত করা যায়। অর্ধপরিবাহী শিল্পে ব্যবহারের জন্য অত্যন্ত বিশুদ্ধ বোরন উৎপন্ন করা হয় উচ্চ তাপমাত্রায় ডাই-বোরেনের বিয়োজনের মাধ্যমে, যার পরে জোন মেল্টিং বা জোকরালস্কি পদ্ধতির মাধ্যমে একে বিশুদ্ধ করা হয়।  বহুরূপতা এবং অপদ্রব্যের সাথে বোরনের বিক্রিয়া করার প্রবণতার কারণে বিশুদ্ধ বোরন দশার একক স্ফটিক তৈরি করা আরও বেশি কঠিন; সাধারণত স্ফটিকের আকার হয় প্রায় ০.১ মিলিমিটার।
বৈশিষ্ট্যের সারাংশ
বোরন পর্যায়α-Rα-Tβ-Rβ-Tγঅ্যামরফাস   সাম্যতা রোম্বোহেড্রাল টেট্রাগোনাল রোম্বোহেড্রাল টেট্রাগোনাল অর্থোরোম্বিকআংশিক-অব্যবস্থিতআংশিক-অব্যবস্থিত 25px 25px 25px 25px 25px প্রাপ্যতা সাধারণ বিশেষ সাধারণ সাধারণ বিশেষএকক কোষে পরমাণু1250105‒10819228ঘনত্ব (g/cm3)2.462.29‒2.392.352.362.521.732.34–35ভিকার্স কঠোরতা42 GPa45 GPa50–58 GPaবাল্ক মডুলাস224 GPa184 GPa227 GPaব্যান্ড গ্যাপ (eV)21.551.61.162.10.56–0.71রংস্ফটিকগুলোস্বচ্ছ লালকালো ওঅস্বচ্ছ, সঙ্গেধাতব দীপ্তিগাঢ় থেকে চকচকেরূপালি-ধূসরকালো/লালগাঢ় ধূসরকালো থেকেবাদামিঅস্বচ্ছকালো উৎস    প্রতিফলিত আলোতে কালো; প্রেরিত আলোতে লাল উচ্চ বিশুদ্ধতার অ্যামরফাস বোরন গুঁড়া কালো, কিন্তু অপবিত্র নমুনাগুলো বাদামি দেখায়: Lidin R. A. (1996). Inorganic substances handbook. New York: Begell House. p. 22; ; ;    প্রথম প্রতিবেদনকৃত বছর19581943/1973১৯৪৩ সালে কথিত গঠনটি প্রথম প্রতিবেদন করা হয়; ১৯৭৩ সালে প্রথম জানানো হয় যে বিশুদ্ধ α-টেট্রাগোনাল বোরন কেবল সমদিশ বোরন কার্বাইড বা নাইট্রাইডের ভিত্তিস্তরের উপর জমাকৃত পাতলা স্তর হিসেবে সংশ্লেষ করা যায়: Kunzmann, P. M. (1973). Structural studies on the crystal chemistry of icosahedral boron framework structure derivatives. PhD thesis. Cornell University; Amberger, E. (1981). "Elemental boron". In Buschbeck, K. C.. Gmelin handbook of inorganic and organometallic chemistry: B Boron, Supplement 2 (8th ed.). Berlin: Springer-Verlag. pp. 1–112 (60–61). .195719602009γ-বোরন পূর্বে ১৯৬৫ সালে প্রাপ্ত হয়েছিল, কিন্তু এর গঠন নির্ধারণ করা হয়নি (নিচে দেখুন)।18081911

α-রোম্বোহেড্রাল বোরন
α-রোম্বোহেড্রাল বোরনের একটি একক কোষ রয়েছে, যাতে বারোটি বোরন পরমাণু থাকে। এর গঠন  আইকোসাহেড্রা দ্বারা গঠিত, যেখানে প্রতিটি বোরন পরমাণুর আইকোসাহেড্রনের ভেতরে পাঁচটি নিকটতম প্রতিবেশী থাকে। যদি বন্ধনটি প্রচলিত সমযোজী প্রকারের হতো, তবে প্রতিটি বোরন পাঁচটি ইলেকট্রন দান করত। কিন্তু বোরনের মাত্র তিনটি যোজ্যতা ইলেকট্রন রয়েছে। ধারণা করা হয় যে  আইকোসাহেড্রায় বন্ধনটি তথাকথিত ৩-কেন্দ্রিক ইলেকট্রন-ঘাটতিযুক্ত বন্ধনের মাধ্যমে গঠিত হয়, যেখানে ইলেকট্রন আধান তিনটি সংলগ্ন পরমাণু দ্বারা গঠিত একটি ত্রিভুজের কেন্দ্রে সঞ্চিত থাকে।

স্বতন্ত্র  আইকোসাহেড্রা স্থিতিশীল নয়, কারণ মৌচাক গঠনের অ-সমসত্ত্বতার জন্য; ফলে বোরন একটি আণবিক কঠিন নয়, বরং এতে উপস্থিত আইকোসাহেড্রাগুলো শক্তিশালী সমযোজী বন্ধনের মাধ্যমে পরস্পরের সাথে সংযুক্ত থাকে।
α-টেট্রাগোনাল বোরন
বিশুদ্ধ α-টেট্রাগোনাল বোরন কেবল সমদিশ বোরন কার্বাইড (B50C2) বা নাইট্রাইড (B50N2) এর নিম্নস্থিত স্তরের উপর জমাকৃত পাতলা স্তর হিসেবে সংশ্লেষ করা যায়। α-টেট্রাগোনাল বোরনের অধিকাংশ উদাহরণ প্রকৃতপক্ষে বোরন-সমৃদ্ধ কার্বাইড বা নাইট্রাইড।
β-রোম্বোহেড্রাল বোরন
β-রোম্বোহেড্রাল বোরনের একটি একক কোষে ১০৫–১০৮ (আদর্শভাবে ঠিক ১০৫)টি পরমাণু থাকে। অধিকাংশ পরমাণু B12 স্বতন্ত্র আইকোসাহেড্রা গঠন করে; কয়েকটি আংশিকভাবে আন্তঃপ্রবেশকারী আইকোসাহেড্রা গঠন করে, এবং দুটি ডেল্টাহেড্রাল B10 একক ও একটি কেন্দ্রীয় B পরমাণু থাকে। দীর্ঘদিন ধরে এটি স্পষ্ট ছিল না যে পরিবেষ্টিত অবস্থায় α না β পর্যায় অধিক স্থিতিশীল; তবে ধীরে ধীরে একটি ঐকমত্যে পৌঁছানো হয় যে β পর্যায়ই তাপগতীয়ভাবে সর্বাধিক স্থিতিশীল রূপভেদ। এর মোহস কঠোরতা ৯.৫, এবং এটি অন্যতম কঠিন বিশুদ্ধ মৌল; কেবল কার্বন (যেমন হীরা) এর চেয়ে কঠিন।
β-টেট্রাগোনাল বোরন
β পর্যায়টি ১৯৬০ সালে ১২৭০–১৫৫০ °C তাপমাত্রায় উত্তপ্ত টাংস্টেন, রেনিয়াম অথবা ট্যান্টালাম ফিলামেন্টের উপর BBr3-এর হাইড্রোজেন দ্বারা হ্রাস প্রক্রিয়ার মাধ্যমে উৎপাদিত হয় (অর্থাৎ রাসায়নিক বাষ্প আবক্ষেপণ)। পরবর্তী গবেষণায় এই সংশ্লেষণ পুনরুত্পাদন করা হয় এবং এই পর্যায়ে অমিশ্রণের অনুপস্থিতি নিশ্চিত করা হয়।
γ-বোরন

γ-পর্যায়কে দুই প্রকার ক্লাস্টারের, B12 আইকোসাহেড্রা এবং B2 যুগলের, একটি NaCl-ধরনের বিন্যাস হিসেবে বর্ণনা করা যায়। অন্যান্য বোরন পর্যায়কে ১২–২০ GPa চাপে সংকুচিত করে এবং ১৫০০–১৮০০ °C তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করে এটি উৎপন্ন করা যায়, এবং এটি স্বাভাবিক পরিবেশগত অবস্থায় স্থিতিশীল থাকে। এই গঠনে B2 যুগল থেকে B12 আইকোসাহেড্রায় উল্লেখযোগ্য আধান স্থানান্তরের প্রমাণ পাওয়া যায়; বিশেষত, জালক গতিবিদ্যা উল্লেখযোগ্য দীর্ঘ-পাল্লার তড়িৎস্থির পারস্পরিক ক্রিয়ার উপস্থিতি নির্দেশ করে।

এই পর্যায়টি ১৯৬৫ সালে Wentorf দ্বারা প্রতিবেদন করা হয়; তবে গঠন কিংবা রাসায়নিক সংগঠন কোনোটিই নির্ধারিত হয়নি। গঠনটি অ্যাব ইনিশিও স্ফটিক গঠন পূর্বাভাস গণনার মাধ্যমে সমাধান করা হয় এবং একক স্ফটিক এক্স-রে বিচ্ছুরণ ব্যবহার করে নিশ্চিত করা হয়।
ঘনক বোরন
Sullenger প্রমুখ (১৯৬৯) এবং McConville প্রমুখ (১৯৭৬) আর্গন প্লাজমা পরীক্ষায় প্রাপ্ত বোরনের একটি ঘনকীয় অ্যালোট্রোপের কথা প্রতিবেদন করেন, যার একক কোষে ১৭০৫±৩টি পরমাণু এবং ঘনত্ব ২.৩৬৭ g/cm3। যদিও এই অ্যালোট্রোপটি সাহিত্যে মাঝে মাঝে উল্লেখ করা হয়, পরবর্তীতে এর অস্তিত্ব নিশ্চিত বা খণ্ডন করার মতো কোনো গবেষণা প্রকাশিত হয়েছে বলে মনে হয় না। Donohue (১৯৮২) মন্তব্য করেন যে একক কোষে পরমাণুর সংখ্যা আইকোসাহেড্রাল সম্পর্কযুক্ত বলে প্রতীয়মান হয়নি (আইকোসাহেড্রন বোরনের গঠনে একটি সাধারণ মোটিফ)।
উচ্চ-চাপ অতিপরিবাহী পর্যায়
১৬০ GPa-এর উপরে বোরনকে সংকুচিত করলে একটি বোরন পর্যায় উৎপন্ন হয়, যার গঠন এখনো অজানা। অন্যান্য পর্যায়ের বিপরীতে, যেগুলি অর্ধপরিবাহী, এই পর্যায়টি একটি ধাতু এবং এটি একটি অতিপরিবাহীতে রূপান্তরিত হয়; এর সমালোচনামূলক তাপমাত্রা ১৬০ GPa-এ ৬ K থেকে বৃদ্ধি পেয়ে ২৫০ GPa-এ ১১ K হয়। এই গাঠনিক রূপান্তর সেই চাপমাত্রায় ঘটে, যেখানে তত্ত্ব অনুযায়ী আইকোসাহেড্রাগুলি বিচ্ছিন্ন হয়ে যাবে বলে পূর্বাভাস দেওয়া হয়। এই পর্যায়ের গঠন সম্পর্কে অনুমানের মধ্যে মুখ-কেন্দ্রিক ঘনক (Al-এর অনুরূপ), α-Ga, এবং দেহ-কেন্দ্রিক টেট্রাগোনাল (In-এর অনুরূপ) অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। এটিও প্রস্তাব করা হয়েছে যে অধাতু-ধাতু রূপান্তরটি কেবলমাত্র একটি ব্যান্ড গ্যাপ বন্ধ হয়ে যাওয়ার ফল, যেমনটি আয়োডিনের ক্ষেত্রে ঘটে, কোনো গাঠনিক রূপান্তর নয়।
 বোরোফিন 

বোরনের কয়েকটি দ্বি-মাত্রিক রূপ বিদ্যমান (সমষ্টিগতভাবে বোরোফিন নামে পরিচিত), এবং তাত্ত্বিকভাবে আরও বহু রূপের পূর্বাভাস দেওয়া হয়েছে।
বোরোস্ফেরিন

কোয়াসি-গোলাকার অ্যালোট্রপিক অণু বোরোস্ফেরিন (B40)–এর আবিষ্কারের ঘোষণা জুলাই ২০১৪ সালে দেওয়া হয়।
অ্যামরফাস বোরন
অ্যামরফাস বোরনে B12 নিয়মিত আইকোসাহেড্রা থাকে, যা দীর্ঘ-পাল্লার সুশৃঙ্খল বিন্যাস ছাড়াই এলোমেলোভাবে একে অপরের সাথে যুক্ত থাকে। বিশুদ্ধ অ্যামরফাস বোরন ১০০০ °C-এর নিচের তাপমাত্রায় তাপীয় বিশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় ডাইবোরেন থেকে উৎপন্ন করা যায়। ১০০০ °C-এ অ্যানিলিং করলে অ্যামরফাস বোরন β-রোম্বোহেড্রাল বোরনে রূপান্তরিত হয়। অ্যামরফাস বোরন ন্যানোতারের (৩০–৬০ nm পুরু) বা তন্তু উৎপাদন যথাক্রমে ম্যাগনেট্রন স্পাটারিং এবং লেজার-সহায়ক রাসায়নিক বাষ্প অবক্ষেপণ পদ্ধতিতে করা যায়; এবং ১০০০ °C-এ অ্যানিলিং করলে এগুলিও β-রোম্বোহেড্রাল বোরন ন্যানোতারে রূপান্তরিত হয়।
 টীকা 

 তথ্যসূত্র 

 গ্রন্থপঞ্জি 















বহিঃসংযোগ



Category:বোরন