ইউটেকটিক ব্যবস্থা

ইউটেকটিক শব্দটি( ) গ্রিক "εύ" (ইউ = ভালভাবে) এবং "τήξις" (tēxis = গলানো) শব্দ দুটি থেকে এসেছে। ইউটেকটিক ব্যবস্থা হল দুইটি পদার্থের সমসত্ত্ব মিশ্রণ যা একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় তরলে বা কঠিন অবস্থায় পরিণত হয় এবং এই তাপমাত্রাটি পদার্থ দুটির নিজেদের গলনাঙ্ক অপেক্ষা কম। এই তাপমাত্রাটি "ইউটেকটিক তাপমাত্রা" হিসাবে পরিচিত এবং তা ঐ দুইটি পদার্থের অন্যান্য যেকোন সংযুতিতে মিশ্রণের গলনাঙ্ক অপেক্ষা কম। একটি ফেজ ডায়াগ্রামে, ইউটেকটিক তাপমাত্রাটি "ইউটেকটিক বিন্দু" হিসাবে দেখানো হয় (ডানদিকের চিত্র দেখুন)। 
নন-ইউটেকটিক সংযুতিতে মিশ্রিত পদার্থের গলনাঙ্ক ভিন্ন উপাদানের উপর ভিত্তি করে ভিন্ন ভিন্ন হবে যেহেতু একটি পদার্থের ল্যাটিস অপর পদার্থের চেয়ে কম তাপমাত্রায় গলে যাবে। অপরদিকে যখন একটি নন-ইউটেকটিক মিশ্রণ ঠান্ডা হতে থাকে, মিশ্রণের প্রত্যেকটি উপাদান তাদের নিজেদের আলাদা আলাদা তাপমাত্রায় ঘনীভূত হয়ে আলাদা ল্যাটিস তৈরি করতে থাকে যতক্ষণ না পর্যন্ত পুরো পদার্থটি কঠিন অবস্থায় পরিণত হয়।
সমস্ত বাইনারি সংকর ধাতুর ইউটেকটিক বিন্দু থাকেনা যেহেতু উপাদানগুলির যোজনী ইলেকট্রন সর্বদা সকল অনুপাতে মিশ্রিত হয়ে নতুন ক্রিস্টাল ল্যাটিস তৈরি করার ক্ষেত্রে সামঞ্জস্যপূর্ণ হয়না ।উদাহরণস্বরূপ, রূপা-সোনা সংকর ব্যবস্থায় গলনাঙ্ক ( তরলীকরণ রেখা ) এবং হিমাঙ্ক ( ঘনীভবন রেখা ) বিন্দু পারমাণবিক অনুপাত অক্ষের শেষ বিন্দুতে তথা খাঁটি মৌলের বিন্দুতে মিলিত হয় এবং সেই অক্ষের মিশ্রণ অঞ্চলে সামান্য আলাদা হয়ে যায়।
ইউটেকটিক শব্দটি ১৮৮৪ সালে ব্রিটিশ পদার্থবিজ্ঞানী এবং রসায়নবিদ ফ্রেডরিক গুথ্রি (1833-1886) দ্বারা সূচিত হয়েছিল। 
ইউটেকটিক ঘনীভবন নিম্নোক্ত উপায়ে নির্ধারিত করা হয় :
এ ধরনের বিক্রিয়ার স্বাধীনতার মাত্রা শূণ্য কারণ এরা তাপীয় সাম্যাবস্থায় থাকে তথা এদের গিবসের মুক্ত শক্তির পরিমাণ শূণ্য। স্পষ্টতই এ দ্বারা বোঝা যায় যে তরল অবস্থা এবং দুইটি ভিন্ন কঠিন দ্রবণ দশা এখানে একই সময়ে রাসায়নিক সাম্যাবস্থায় সহাবস্থান করে। দশার পরিবর্তনের সময়টুকু তে সিস্টেমের তাপমাত্রার কোন পরিবর্তন হয়না তথা এখানে তাপীয় আবদ্ধতা থাকে। 
সংকর ধাতু সিরিজের কোন উপাদানের কঠিন দশার ক্রিস্টাল আগে রূপান্তরিত হবে তার উপর ভিত্তি করে ফেজ ডায়াগ্রামে তরলীকরণ বক্ররেখার অবস্থান নির্ধারন করা হয়। নিউক্লিয়াই গঠনের উপর ভিত্তি করে কোন ক্রিস্টালের কঠিন দশার বৃদ্ধি হবে এবং এর জন্য সময়ের প্রয়োজন হয়। সুতরাং, অসাম্যাবস্থায় শীতলীকরণ করা হলে তা তরল দশাকে পুরোপুরি শীতল করতে পারেনা যার ফলে ঘনীভবন তাপমাত্রার পরিবর্তন আসে। দুইটি দশারই যদি ঘনীভবন তাপমাত্রা একই পরিমাণে পরিবর্তন হয়, তখন দুটি উপাদানেরই তরলীকরণ বক্ররেখাটি ফেজ ডায়াগ্রামে সাম্যাবস্থার চেয়ে নিচে নেমে আসে এবং এদের ছেদবিন্দু, যা মূলত ইউটেকটিক বিন্দুর অবস্থান নির্দেশ করে তার তাপমাত্রাও কমে যায়। এভাবেই অসাম্য শীতলীকরণের মাধ্যমে ইউটেকটিক বিন্দুর অবস্থানের পরিবর্তন ঘটে। 
ইউটেকটিক বিক্রিয়ার ফলে যে কঠিন দশা তৈরি হয় তার কাঠামো কয়েকটি বিষয়ের উপর নির্ভর করে যার মধ্যে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ হল কঠিন দ্রবণ দুটির উৎপত্তি এবং বৃদ্ধির প্রক্রিয়া। সবচেয়ে প্রচলিত কাঠামোটি হল ল্যামেলার কাঠামো। অন্যান্য সম্ভাব্য কাঠামো গুলোর মধ্যে রয়েছে দন্ডাকার, গোলাকার ও সূচালাকার কাঠামো। 
ইউটেকটিক সিস্টেমের যেসব কম্পোজিশন ইউটেকটিক কম্পোজিশন না, তাদেরকে হাইপোইউটেকটিক অথবা হাইপারিউটেকটিক নামে শ্রেনীবিভক্ত করা হয়। ইউটেকটিক কম্পোজিশনে (E) যে পরিমাণে α ও β প্রজাতি থাকে, হাইপোইউটেকটিকে তার চেয়ে কম পরিমাণে β ও বেশি পরিমাণে α থাকে যেখানে হাইপারইউটেকটিক দ্রবণ দ্বারা এমন কম্পোজিশন বোঝানো হয় যাতে ইউটেকটিক কম্পোজিশন অপেক্ষা বেশি পরিমাণে β ও অপেক্ষাকৃত কম পরিমাণে α থাকে। নন-ইউটেকটিক কম্পোজিশনের তাপমাত্রা কমানো হলে তরল মিশ্রণ থেকে একটি উপাদান অপরটির চেয়ে আগে অধঃক্ষিপ্ত হবে। একটি হাইপারইউটেকটিক দ্রবণে ঘনীভূত হওয়ার পরে β প্রজাতির উপাদানের প্রোইউটেকটয়েড দশা পাওয়া যাবে পক্ষান্তরে হাইপোইউটেকটিক দ্রবণে α প্রজাতির উপাদানের প্রোইউটেকটিক দশা পাওয়া যাবে।
ইউটেকটিক সংকরগুলোর মধ্যে দুই বা ততোধিক উপাদান রয়েছে এবং একটি নির্দিষ্ট ইউটেকটিক কম্পোজিশন রয়েছে। যখন একটি নন-ইউটেকটিক সংকর ঘনীভূত হয়, তখন এর উপাদানগুলো ভিন্ন ভিন্ন তাপমাত্রায় ঘনীভূত হয় যার কারণে এদের গলনাঙ্কের একটি পরিসর থাকে। বিপরীতক্রমে, যখন একটি সুমিশ্রিত ইউটেকটিক সংকর তরল হতে থাকে, এটির একটি সুনির্দিষ্ট গলনাঙ্ক থাকে। একটি নির্দিষ্ট সংকর ধাতুর কম্পোজিশনের ঘনীভবনের সময় যেসব ভিন্ন ধরনের দশা রূপান্তর হতে থাকে তা ওই সংকর ধাতুর ফেজ ডায়াগ্রামে ঐ কম্পোজিশনের তরল দশা থেকে কঠিন দশা পর্যন্ত একটি উল্লম্ব রেখা আঁকার মাধ্যমে বোঝা যায়।
ইউটেকটিক সংকর ধাতুর কিছু ব্যবহারের মধ্যে রয়েছে:
রূপান্তর বিন্দুর উপরের দ্রবণ যখন তরলের পরিবর্তে কঠিন দশায় থাকে, তখন ইউটেকটিক রূপান্তরের সাদৃশ্যপূর্ণ রূপান্তর ঘটতে পারে যা ইউটেকটয়েড রূপান্তর হিসেবে পরিচিত। উদাহরণস্বরূপ, লোহা-কার্বন ব্যবস্থার মধ্যে, অস্টেনাইট দশাটি ইউটেকটয়েড রূপান্তরের মাধ্যমে ফেরাইট এবং সিমেন্টাইট দশা দুইটির উৎপত্তি করতে পারে যা প্রায়ই পার্লাইট এবং বেনাইট এর মত ল্যামেলার কাঠামোর হয়ে থাকে। এই ইউটেকটয়েড বিন্দুটির তাপমাত্রা ৭২৩ ডিগ্রী সেলসিয়াস(১৩৩৩ ডিগ্রী ফারেনহাইট) এবং এর কম্পোজিশনে প্রায় ০.৮% কার্বন থাকে। 
পেরিটেকটয়েড রূপান্তর এক ধরনের সমোষ্ণ উভমুখী বিক্রিয়া যেখানে দুইটি কঠিন দশার পদার্থ একে অপরের সাথে বিক্রিয়া করে একটিমাত্র কঠিন দশায় পরিণত হয় বাইনারি, টার্নারি, ... formula_2 -আরি সংকর এর তরল এর ঘনীভবনের মাধ্যমে। বিভিন্ন সংকর ধাতুর কোয়াসিক্রিস্টালাইন দশার ডিকম্পোজিশন এবং সুনির্দিষ্ট কাঠামোর ক্ষেত্রে এই বিক্রিয়াটি খুব গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। ঘূর্নায়মান কলামার ক্রিস্টাল এর জন্যও অনুরূপ কাঠামোগত রূপান্তরের সম্ভাবনা রয়েছে।
পেরিটেকটিক রূপান্তর সমূহ ইউটেকটিক রূপান্তরেরই অনুরূপ। এখানে,একটি নির্দিষ্ট অনুপাতের তরল ও কঠিন দশা পরস্পরের সাথে একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় বিক্রিয়া করে একটিমাত্র কঠিন দশায় পরিণত হয়। যেহেতু বিক্রিয়ক দুটির সংযোগস্তরে কঠিন দশা গঠিত হয়, সেহেতু এখানে একটি ব্যাপন বেষ্টনীর উৎপত্তি হতে পারে যা সাধারণত এমন বিক্রিয়ার গতি ইউটেকটিক বা ইউটেকটয়েড বিক্রিয়া অপেক্ষা অনেক কমিয়ে দেয়। এ কারণে, যখন পেরিটেকটিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে ঘনীভবন হয় তখন ল্যামেলার গঠন দৃশ্যমান হয়না যেমনটা ইউটেকটিক ঘনীভবনের সময় দেখা যায়।
এমন একটি রূপান্তর লোহা-কার্বন ব্যবস্থায় দেখা যায় যেমনটা চিত্রের উপরের বাম পাশে দেখা যাচ্ছে। এটিকে কিছুটা উলটো ইউটেকটিক এর মত দেখায় যা ১৪৯৫ ডিগ্রী সেলসিয়াস(২৭২৩ ডিগ্রী ফারেনহাইট) তাপমাত্রা ও ০.১৭% কার্বন সংযুতিতে δ দশা ও তরল দশার বিক্রিয়ার মাধ্যেম অস্টেনাইট দশা তৈরি করে।
পেরিট্বকটিক বিক্রিয়ার তাপমাত্রায় যৌগটি গলনের বদলে একটি কঠিন দশা এবং একটি তরল দশায় রূপান্তরিত হয়। কোন দশা কি পরিমাণে উৎপন্ন হয়েছে তা লিভার নীতি দ্বারা নির্ধারণ করা যায়। উদাহরণস্বরূপ, সোনা-অ্যালুমিনিয়াম ফেজ ডায়াগ্রামে দেখা যায় যে কেবলমাত্র দুটি দশা একইসাথে তরলে পরিণত হয়ঃ এবং , যখন বাকি অংশটুকু পেরিটেকটিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে রূপান্তরিত হয়।
একটি ইউটেকটিকের প্রতিটি উপাদানের এনথালপি এবং গলনের এনট্রপির মাধ্যমে এর কম্পোজিশন এবং তাপমাত্রা গণনা করা যায়। 
গিবসের মুক্ত শক্তি এর নিজের অন্তরকের উপর নির্ভর করেঃ
সুতরাং, "ধ্রুব চাপে গিবসের মুক্ত শক্তি/তাপমাত্রা (G/T) এর অন্তরককে" নিম্নলিখিত সমীকরণ দ্বারা গণনা করা হয়ঃ
রাসায়নিক বিভব formula_5 গণনা করা যায় যদি আমরা ধরে নিই যে রাসায়নিক সক্রিয়তা রাসায়নিক ঘনত্বের সমানঃ
সাম্যাবস্থায়, formula_7। সুতরাং এভাবে formula_8 পাওয়া যায়ঃ
উপরোক্ব্যত সমীকরণ ব্যবহার করে এবং সমাকলন করে পাওয়া যায়ঃ
একটি খাঁটি উপাদানের জন্য সমাকলন ধ্রুবক K নির্ধারিত করা যায় এবং এর গলনাঙ্ক formula_11 ও গলনের এনথালপি formula_12 হলেঃ
এখন আমরা একটি সম্পর্ক পাই যা প্রতিটি উপাদানের মোল ভগ্নাংশ কে তাপমাত্রায় ফাংশন হিসাবে প্রকাশ কোঁড়েঃ
n সংখ্যক উপাদানের মিশ্রণ সিস্টেম বর্ণিত করা হয়ঃ
যা কে সমাধান করা যায়ঃ