ক্রোমিয়াম

ক্রোমিয়াম একটি রাসায়নিক মৌল । যার পারমাণবিকসংখ্যা ২৪ এবং সংকেত Cr। এটি  পর্যায় সারণীর ষষ্ঠ শ্রেণীর মৌল। ক্রোমিয়াম ইস্পাতের মতো ধূসর বর্ণের, চিকন, কঠিন, ভঙ্গুর রূপান্তরিত ধাতু[৪]। মরিচাবিহীন ইস্পাত তৈরির জন্য ক্রোমিয়াম যোগ করা হয় কারণ ক্রোমিয়ামের ক্ষয়রোধক বৈশিষ্ট আছে। এটি অত্যন্ত দামী ধাতু এবং মরিচাধরা রোধের জন্য চাকচিক্যময় প্রলেপ হিসেবে ব্যবহৃত হয়।  প্রলেপ দেওয়া ক্রোমিয়াম পদার্থ ৭০% দৃশ্যমান আলো এবং ৯০% অবলোহিত রশ্মি প্রতিফলিত করতে পারে[৫]। ক্রোমিয়াম নামটি এসেছে গ্রিক শব্দ ক্রোমা ( xρωμά ) থেকে, যার অর্থ রঙ[৬]। ক্রোমিয়ামযুক্ত যৌগ সবুজ, কমলা, হলুদ প্রভৃতি নানা রঙের হয়।

ক্রোমিয়াম, Chromium,  24Cr

24Cr

পর্যায় সারণীতে ক্রোমিয়াম

ভৌত বৈশিষ্ট

বাষ্পীয়চাপ

পারমাণবিক বৈশিষ্ট

বিবিধ

ইতিহাস

ক্রোমিয়ামের প্রধান আইসোটোপসমূহ 

silicothermic or aluminothermic বিক্রিয়ার মাধ্যমে অর্থনৈতিকভাবে ফেরোক্রোমিয়াম সংকর ধাতু(Ferrochromium alloy) ক্রোমাইট থেকে তৈরি করা হয় এবং ক্রোমিয়ামকে তাপ দেওয়া হয় যা কার্বন, অ্যালুমিনিয়াম (c, Al) এর বিজারণ দ্বারা নিয়ন্ত্রণ করা হয়। ক্রোমিয়াম ধাতুর ক্ষয়রোধ ক্ষমতা বেশি। তাই মরিচাবিহীন ইস্পাত এর ক্ষয়রোধ ও বর্ণহীনতা রোধে সামান্য পরিমাণে ক্রোমিয়াম ধাতু যোগ করা হয়।৮৫ % ইস্পাত ও ক্রোম প্লেটিং(electroplating) মিশিয়ে বাণিজ্যিকভাবে ব্যবহার করা হয়।

যুক্তরাষ্ট্রে,মানুষের ইন্সুলিন, চিনি, ফ্যাট বিপাকের(metabolism) জন্য ত্রিযোজী ক্রোমিয়ামকে(Cr(lll)) প্রয়োজনীয় পুষ্টি উপাদান বলা হয়। যদিও, ২০১৪ সালে,European union কর্তিক European Food Safety Authority, বলেন যে, ক্রোমিয়ামকে প্রয়োজনীয় উপাদান বলার জন্য উপযুক্ত কোনো কারণ নেই।

ক্রোমিয়াম এবং Cr(lll) উভয়ই বিষাক্ত নয় কিন্তু ষষ্ঠযোজী ক্রোমিয়াম (Cr(vi)) বিষাক্ত এবং ক্যান্সারসৃষ্টিকারক।

ভৌত বৈশিষ্ট

আণবিক 
ক্রোমিয়াম পর্যায় সারণীর চতুর্থ পর্যায়ের একটি রূপান্তর ধাতুএবং ইলেক্ট্রনবিন্যাস [Ar] 3d5  4s1 (per shell: 2,8,13,1)। এটি পর্যায় সারণীর প্রথম মৌল যেটি আউফবাউ নীতি মেনে চলে। এমন আরো মৌল ঃ কপার, মলিবডেনাম। এর কারণ একই অরবিটালে থাকা একই চার্জের ইলেকট্রনগুলো একে ওপরকে বাধা দেয়। 3d এবং পরবর্তি উচ্চ শক্তিস্তর 4s উপশক্তিস্তর দ্বয়ের মধ্যে শক্তির পার্থক্য খুবই অল্প, ইলেকট্রন ঘনত্ব 3d থেকে 4s এ কম এবং আন্ত- ইলেকট্রন বিকর্ষণ 4s ইলেকট্রনের মধ্যে কম কিন্তু 3d র বেশি। তাই ১/২ টা ইলেকট্রন 4s অরবিটালে চলে যায়, যেমন- প্যালাডিয়াম।

স্তূপ 

ক্রোমিয়াম একটি শক্ত ধাতু এবং কার্বন ও বোরন এর পরে এটা তৃতীয় শক্ত উপাদান। ক্রোমিয়ামের প্রতিফলন ক্ষমতা অন্যান্য রূপান্তর ধাতু থেকে বেশি। সাধারণ তাপমাত্রা বা তার নিচে ক্রোমিয়ামের  অচুম্বকীয় ধর্ম দেখা যায়।

ক্রোমিয়াম আয়নিত হয়, নিজেদের মধ্যে বন্ধন তৈরি করে ঘনক আকৃতির ক্রিস্টাল গঠন করে যা আবার ল্যাটিস শক্তির মাধ্যমে ভেঙ্গে যাবে। এর কারণ চুম্বকত্বের প্রভাব ঘনকের কোনায় আর মাঝে ভিন্ন কিন্তু সমান্তরাল।

আইসোটোপ 
স্বাভাবিকভাবে ক্রোমিয়ামের তিনটি স্থায়ি আইসোটোপ আছেঃ 52Cr, 53Cr, 54Cr, যার মধ্যে প্রচুর পরিমাণে আছে 52Cr। ১৯ টি রেডিওআইসোটোপ আবিষ্কৃত হয়েছে, যার মধ্যে সবচেয়ে স্থায়ী 50Cr র অর্ধায়ু  1.8 x 1017 বছর এবং 51Cr র অর্ধায়ু 27.7দিন। বাকি রেডিও আইসোটোপগুলোর অর্ধায়ু ২৪ ঘণ্টারও কম এমনকি ১ মিনিটের ও কম। ক্রোমিয়ামের ২টি স্বল্প- স্থায়ী নিউক্লিয়ার আইসোটোপ আছে। ক্রোমিয়াম আইসোটোপগুলোর আণবিক ভর হলো ৪৩u থেকে ৬৭u ।

রসায়ন এবং যৌগ

রাসায়নিক বৈশিষ্ট 
ক্রোমিয়াম গ্র‍‌ুপ ৬ এর রূপান্তিত ধাতু এবং ইলেক্ট্রনবিন্যাস [Ar] 3d5  4s1 (per shell: 2,8,13,1), এর নিম্ন শক্তিসম্পন্ন উচ্চ স্পিন বিন্যাস আছে। এটির বিভিন্ন জারন অবস্থা আছে কিন্তু ধনাত্নক (+৩) চার্জ সবচেয়ে বেশি স্থায়ী। ক্রোমিয়ামের +৩, +৬ জারন অবস্থা বেশি ব্যবহৃত কিন্তু +১, +৪, +৫ দুর্ল্ভ।

কিছু সাধারণ জারন অবস্থা

ক্রোমিয়াম(lll) 

ক্রোমিয়াম(lll), ক্রোমিয়াম(lll)নাইট্রেট, ক্রোমিয়াম(lll)অ্যাসিটেট নামে পরিচিত। ক্রোমিয়ামকে অ্যাসিডে (যেমনঃ HCl, H2SO4) দ্রবীভূত করলে ক্রোমিয়াম(lll) পাওয়া যায়। আবার সাইটোক্রম c7 দ্বারা ক্রোমিয়াম ৬ কে বিজারন করলে ক্রোমিয়াম(lll) পাওয়া যায়। Cr3+ এবং Al3+ এর ব্যাসার্ধ সমান। ক্রোমিয়াম(lll) এর অষ্টতল্কীয় জটিল যৌগ তৈরির প্রবন্তা আছে। বাণিজ্যিক আর্দ্র ক্রোমিয়াম(lll)ক্লোরাইড গাড় সবুজ বর্ণের[CrCl2(H2O)4]Cl, ধূসর সবুজ বর্ণের[CrCl(H2O)5]Cl2,  বেগুনী [Cr(H2O)6]Cl3 । যদি অনার্দ্র সবুজ ক্রোমিয়াম(lll)ক্লোরাইড পানিতে দ্রবীভূত করা হয় তাহলে সবুজ বর্ণ বেগুণী হয়ে যাবে, কারণ আন্ত সমযোজী বন্ধন পানি দ্বারা স্থান্তরিত হয়।

ক্রোমিয়াম(lll)হাইড্রোক্সাইড(Cr(OH)3) অ্যাম্ফোট্যারিক পদার্থ,যা অ্যাসিডে দ্রবীভূত হয়ে  [Cr(H2O)6]3+ এবং ক্ষারে দ্রবীভূত হয়ে[Cr(OH)6]3−তৈরি করে। এটি তাপ দ্বারা বিয়োজিত হয়ে সবুজ বর্ণের ক্রোমিয়াম(lll)অক্সাইড(Cr2O3) ক্রিস্টাল তৈরি করে।

ক্রোমিয়াম(vl) 

ক্রোমিয়াম(vl) যৌগগুলো নিম্ন অথবা নিরপেক্ষ pH এ জারিত হয়। ক্রোমেট অ্যানায়ন(CrO2−4)   এবং ডাইক্রোমেট অ্যানায়ন(Cr2O72−), জারন অবস্থার প্রধান আয়ন। তারা সাম্যাবস্থায় থাকে, যা pH দ্বারা নির্ণয় করা হয়ঃ

2 [CrO4]2− + 2 H+ ⇌ [Cr2O7]2− + H2O

ক্রোমিয়াম(vl)হ্যালাইডগুলো হেক্সাফ্লুরো হ্যালাইড (CrF6) এবং ক্রোমাইল ক্লোরাইড(CrO2Cl2) নামে পরিচিত।

ইন্ড্রাস্ট্রিতে ক্রোমাইটের সাথে সোডিয়াম অথবা  ক্যালসিয়ামের তাপীয় জারনের মাধ্যেমে সোডিয়াম ক্রোমেট তৈরি করা হয়। সাম্যাবস্থায় এর বর্ণ পরিবর্তন দৃশ্যমান, হলুদ(ক্রোমেট ) থেকে কমলা(ডাইক্রোমেট) যখন বেশি পরিমাণে অ্যাসিড সোডিয়াম ক্রোমেট সোলুশনে  যোগ করা হয়। 

ক্রোমেট অ্যানায়ন(CrO2−4)   এবং ডাইক্রোমেট অ্যানায়ন(Cr2O72−) উভয়ই নিম্ন pH শক্তিশালি জারক পদার্থঃ

Cr2O2−7 + 14 H3O++ 6 e− → 2 Cr3++ 21 H2O (ε0 = 1.33 V)

এবং উচ্চ pH এ

CrO2−4 + 4 H2O + 3 e− → Cr(OH)3 + 5 OH−(ε0 = −0.13 V)

অন্যান্ন জারন অবস্থা 
ক্রোমিয়াম(v) যৌগগুলো দুর্ল্ভ, যেমনঃ একটি বাইনারি উদ্বায়ী যৌগ ক্রোমিয়াম ফ্লুরাইড(CrF5)।এই লাল কঠিন পদার্থের গলনাঙ্ক ৩০oc এবং স্ফুটনাঙ্ক ১১৭oc. ক্রোমিয়াম ধাতু ফ্লোরিনের সাথে ৪০০oc এবং  ২০০ পারদ চাপে ক্রোমিয়াম ফ্লুরাইড(CrF5) তৈরি করে। আরেকটি উদাহরণ হলোঃ পারঅক্সোক্রোমেট, প্টাসিয়াম  পারঅক্সোক্রোমেট (K3[Cr(O2)4]), প্টাসিয়াম ক্রোমেট ও হাইড্রোজেন পারঅক্সাইড নিম্ন তাপমাত্রায় তৈরি করে। এই লালচে বেগুনী বর্ণের যৌগটি কক্ষ তাপমাত্রায় স্থির কিন্তু ১৫০-১৭০0c তাপমাত্রায় ভেঙ্গে যায়।

ক্রোমিয়াম ৪ যৌগ গুলো ক্রোমিয়াম(v) এর মতোই। ট্রাইহ্যালাইড (CrX3) তার অনুরূপ হ্যালাইডের সাথে বিক্রিয়া করে tetrahalides, CrF4, CrCl4, and CrBr4 এই যৌগ গুলো তৈরি করে।

পানিতে দ্রবীভূত ক্রোমিয়াম ২ ক্লোরাইড যোগ গুলো যেমনঃ CrCl2 ক্রোমিয়াম(ll) যোগ নামেনোটঃ পরিচিত।

উচ্চ ইলেক্ট্রন ধারনক্ষ্মতাসম্পন্ন অক্টাহেড্রাল ক্রোমিয়াম(0) জটিল যৌগ থেকে জারন প্রক্রিয়ায় ক্রোমিয়াম (l) যৌগ গুলো তৈরি করা হয়।

ঘটনা 

পৃথিবীর ভূত্বকে প্রচুর পরিমাণে পাওয়া যায় এমন ১৩তম উপাদান্টি হলো ক্রোমিয়াম, যার গড় পরিমাণ ১০০ppm। ক্রোমিয়াম শিলা ক্ষয় হলে পরিবেশে ক্রোমিয়ামের যোগ গুলো পাওয়া যায় এবং আগ্নেয়গিরির অগ্ন্যুতপাতের মাধ্যেমে ছড়িয়ে পড়ে। পরিবেশে ক্রোমিয়ামের পরিমাণ হলোঃ আবহাওয়া <10 ng m−3; মাটি <500 mg kg−1;গাছপালা <0.5 mg kg−1;বিশুদ্ধ পানি <10 μg L−1; সমুদ্র পানি <1 μg L−1; অধঃক্ষেপন<80 mg kg−১ ।

ইতিহাস

প্রাচীন ব্যবহার 
সমাধি থেকে পাওয়া যে তৃতীয় শতকের শেষের দিকে জিয়ানের নিকটবর্তী টেরাকোটা আরমির বি,সি,কিন রাজবংশের ব্রোঞ এর তলোয়ার, ধ্নুক থেকে ক্ষয় হয়ে চিনাতে অনাকাঙ্ক্ষিতভাবে ক্রোমিয়াম তৈরি হয়।

উৎপাদন 

২০১৩ সালে ২৮.৮ লক্ষ মেট্রিক টন  ক্রোমিয়াম উৎপন্ন হয় যা পরে ৭.৫ mt হয়।

ডাইক্রোমেট আয়ন ক্রোমেট এ রূপান্তরিত হয়

 Na2Cr2O7 + 2 C → Cr2O3 + Na2CO3 + CO
 Cr2O3 + 2 Al → Al2O3 + 2 Cr

উপকারিতা 
 রং তৈরি
 ইন্সুলিন, চিনি, ফ্যাট বিপাকের(metabolism) জন্য

আরও দেখুন 
 Chrome plating
 Chromium-vanadium steel
 Stainless steel
 Nichrome
 Chromium in glucose metabolism
 Chromium deficiency

তথ্যসূত্র 

ক্রোমিয়াম
মৌলিক পদার্থ
খাদ্যতালিকাগত খনিজ
দেশীয় উপাদান খনিজ
পেশাগত নিরাপত্তা ও সুস্বাস্থ্য