ধাতু হল এক ধরনের উপকরণ যা মানুষ প্রাচীনকাল থেকে ব্যবহার করে আসছে। পদার্থের এই গ্রুপটি অনেকগুলি, তবে তাদের সকলেরই সাধারণ শারীরিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে, যাকে সাধারণত ধাতব বৈশিষ্ট্য বলা হয়।
এদের মধ্যে কঠোরতা সাধারণ, কিন্তু সিদ্ধান্তমূলক নয়। নরম ধাতুর অধিকারী অন্যদের আরও নির্দিষ্ট। এই বৈশিষ্ট্যগুলি আণবিক স্তরে তাদের গঠনের বিশেষত্ব দ্বারা নির্ধারিত হয়৷
ধাতুর বৈশিষ্ট্য
লোহা এবং এর মিশ্রণ (ইস্পাত, ঢালাই), তামা, অ্যালুমিনিয়াম… এই উপকরণগুলির ব্যবহার সভ্যতার বিকাশের বিভিন্ন পর্যায়ে বৈজ্ঞানিক ও প্রযুক্তিগত অগ্রগতিতে অগ্রগতি চিহ্নিত করেছে। এই ধাতুগুলির প্রত্যেকটির বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা এটিকে একটি অনন্য ব্যবহারিক মান দেয়। তাদের জন্য সাধারণ বৈশিষ্ট্যগুলি হল উচ্চ তাপ এবং বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা, প্লাস্টিকতা - বিকৃতির সময় অখণ্ডতা বজায় রাখার ক্ষমতা, ধাতব দীপ্তি।
দামাস্ক ব্লেড যা লোহার বর্ম এবং সবচেয়ে নরম ধাতুকে কেটে দেয়, যার উপর সামান্যতম প্রভাব থেকেও চিহ্ন থাকে, একই রকম অভ্যন্তরীণ গঠন রয়েছে। এটি একটি স্ফটিক জালির উপর ভিত্তি করে, যার নোডগুলিতে পরমাণু রয়েছেধনাত্মক এবং নিরপেক্ষ চার্জ, যার মধ্যে একটি "ইলেকট্রন গ্যাস" রয়েছে - কণা যা নিউক্লিয়াসের সাথে বন্ধনের দুর্বলতার কারণে পরমাণুর বাইরের খোলস ছেড়ে গেছে। স্ফটিক জালির নোডগুলিতে অবস্থিত ধনাত্মক আয়নগুলির মধ্যে একটি বিশেষ ধাতব বন্ধন "ইলেকট্রন গ্যাস" এ উদ্ভূত আকর্ষণীয় শক্তিগুলির কারণে সঞ্চালিত হয়। ধাতুর কঠোরতা, ঘনত্ব, গলনাঙ্ক এই "গ্যাস" এর ঘনত্বের উপর নির্ভর করে।
মূল্যায়নের মানদণ্ড
কোন ধাতুটি সবচেয়ে নরম এই প্রশ্নের উত্তরটি সর্বদা আলোচনার বিষয় হবে, যদি না মূল্যায়নের মানদণ্ডে সম্মত হয় এবং কোমলতার ধারণাটি সংজ্ঞায়িত করা হয়। উপাদানের এই বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে মতামত বিভিন্ন শিল্পের বিশেষজ্ঞদের জন্য ভিন্ন হবে। একজন ধাতুবিদ স্নিগ্ধতাকে বর্ধিত নমনীয়তা, ঘর্ষণকারী উপাদান থেকে বিকৃতি গ্রহণ করার প্রবণতা ইত্যাদি বুঝতে পারেন।
পদার্থ বিজ্ঞানীদের জন্য, বস্তুগতভাবে পদার্থের বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যের তুলনা করতে সক্ষম হওয়া গুরুত্বপূর্ণ। কোমলতা সাধারণত মূল্যায়ন মানদণ্ড গ্রহণ করা উচিত. বিশ্বের সবচেয়ে নরম ধাতুটির সাধারণত স্বীকৃত সূচক থাকা উচিত যা তার "রেকর্ড" বৈশিষ্ট্যগুলি প্রমাণ করে। বিভিন্ন উপকরণের কোমলতা পরিমাপ করার লক্ষ্যে বিভিন্ন পদ্ধতি রয়েছে।
পরিমাপ পদ্ধতি
অধিকাংশ কঠোরতা পরিমাপের জন্য প্রত্যয়িত পদ্ধতিগুলি পরীক্ষার অধীনে থাকা উপাদানের যোগাযোগের ক্রিয়াকলাপের উপর ভিত্তি করে তৈরি করা হয়, যা স্পষ্টতা যন্ত্রের সাহায্যে পরিমাপ করা হয়, যাকে ইনডেন্টার বলা হয়। ইন্ডেন্টারের প্রকার এবং পরিমাপের পদ্ধতির উপর নির্ভর করে, বেশ কয়েকটি প্রধান রয়েছেপদ্ধতি:
- ব্রিনেল পদ্ধতি। পরীক্ষার পদার্থের উপরিভাগে চাপলে ধাতব বলের দ্বারা ছেড়ে যাওয়া ছাপের ব্যাস নির্ধারণ করা হয়।
- রকওয়েল পদ্ধতি। একটি বল বা হীরার শঙ্কুর পৃষ্ঠে ইন্ডেন্টেশনের গভীরতা পরিমাপ করা হয়৷
- ভিকারস পদ্ধতি। একটি হীরা টেট্রাহেড্রাল পিরামিড দ্বারা রেখে যাওয়া ছাপের ক্ষেত্রফল নির্ধারিত হয়৷
- তীরের কঠোরতা। খুব শক্ত এবং খুব নরম উপকরণগুলির জন্য স্কেল রয়েছে - একটি বিশেষ সুচের নিমজ্জনের গভীরতা বা একটি বিশেষ স্ট্রাইকারের পৃষ্ঠ থেকে রিবাউন্ডের উচ্চতা পরিমাপ করা হয়৷
মোহস কঠোরতা স্কেল
খনিজ এবং ধাতুর আপেক্ষিক কঠোরতা নির্ধারণের জন্য এই স্কেলটি 19 শতকের শুরুতে জার্মান ফ্রেডরিখ মুস দ্বারা প্রস্তাবিত হয়েছিল। এটি স্ক্র্যাচিং পদ্ধতির উপর ভিত্তি করে, যেখানে একটি শক্ত নমুনা একটি নরমের উপর একটি চিহ্ন রেখে যায় এবং কোন ধাতুটি সবচেয়ে নরম তা খুঁজে বের করার জন্য এটি খুব সুবিধাজনক। 10টি রেফারেন্স খনিজ, যা একটি শর্তাধীন কঠোরতা সূচক বরাদ্দ করা হয়, স্কেলে একটি স্থান এবং একটি ডিজিটাল সূচক পরীক্ষিত পদার্থের জন্য নির্ধারিত হয়। সবচেয়ে নরম রেফারেন্স খনিজ হল ট্যালক। এটির মোহস কঠোরতা 1, এবং সবচেয়ে শক্ত, হীরা, 10।
মোহস স্কেলে কঠোরতার মূল্যায়ন "নরম - শক্ত" নীতির উপর ভিত্তি করে। এটি ঠিক কতবার নির্ধারণ করা সম্ভব, উদাহরণস্বরূপ, অ্যালুমিনিয়াম, যার মোহস স্কেলে 2.75 এর একটি সূচক রয়েছে, টাংস্টেন (6.0) এর চেয়ে নরম, শুধুমাত্র অন্যান্য পদ্ধতির ভিত্তিতে পরিমাপের ফলাফল দিয়ে। কিন্তু পর্যায় সারণীতে সবচেয়ে নরম ধাতু নির্ধারণের জন্য এই টেবিলটিই যথেষ্ট।
সবচেয়ে নরম হল ক্ষারীয় ধাতু
মোহস খনিজ স্কেল থেকে, এটি দেখা যায় যে সবচেয়ে নরম পদার্থগুলি ক্ষারীয় ধাতুর সাথে সম্পর্কিত। এমনকি পারদ, থার্মোমিটার থেকে তরল থেকে অনেকের কাছে পরিচিত, এর কঠোরতা সূচক রয়েছে 1.5। এর চেয়ে নরম অনেকগুলি পদার্থের অনুরূপ শারীরিক, যান্ত্রিক এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে: লিথিয়াম (মোহস স্কেলে 0.6), সোডিয়াম (0.5), পটাসিয়াম (0, 4), রুবিডিয়াম (0, 3)। সবচেয়ে নরম ধাতু হল সিজিয়াম, যার মোহস কঠোরতা স্কেল 0.2।
ক্ষার ধাতুর ভৌত ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য তাদের ইলেকট্রনিক কনফিগারেশন দ্বারা নির্ধারিত হয়। এটি নিষ্ক্রিয় গ্যাসের গঠন থেকে সামান্য ভিন্ন। বাহ্যিক শক্তি স্তরে অবস্থিত একটি ইলেক্ট্রনের গতিশীলতা রয়েছে, যা উচ্চ রাসায়নিক কার্যকলাপ নির্ধারণ করে। নরম ধাতু একটি বিশেষ উদ্বায়ীতা দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, তারা খনি এবং অপরিবর্তিত সংরক্ষণ করা কঠিন। বায়ু, জল, অক্সিজেনের সাথে তাদের হিংসাত্মক রাসায়নিক মিথস্ক্রিয়া রয়েছে৷
আইটেম 55
"সিসিয়াম" নামটি ল্যাটিন সিসিয়াস থেকে এসেছে - "আকাশ নীল": একটি খুব গরম পদার্থ দ্বারা নির্গত বর্ণালীতে, দুটি উজ্জ্বল নীল স্ট্রাইপ ইনফ্রারেড পরিসরে দৃশ্যমান। এর বিশুদ্ধ আকারে, এটি আলোকে ভালভাবে প্রতিফলিত করে, দেখতে হালকা সোনার মতো এবং একটি রূপালী-হলুদ রঙ রয়েছে। সিজিয়াম হল বিশ্বের সবচেয়ে নরম ধাতু, যার ব্রিনেল কঠোরতা সূচক 0.15 MN/m2 (0.015 kgf/cm2)। গলনাঙ্ক: +28.5°C, তাই স্বাভাবিক অবস্থায়, ঘরের তাপমাত্রায়, সিজিয়াম আধা-তরল অবস্থায় থাকে।
এটি বিরলব্যয়বহুল এবং অত্যন্ত প্রতিক্রিয়াশীল ধাতু। ইলেকট্রনিক্স, রেডিও ইঞ্জিনিয়ারিং এবং উচ্চ প্রযুক্তির রাসায়নিক শিল্পে, সিজিয়াম এবং এর উপর ভিত্তি করে ধাতুগুলি ক্রমবর্ধমানভাবে ব্যবহৃত হচ্ছে এবং এর প্রয়োজনীয়তা ক্রমাগত বাড়ছে। এর রাসায়নিক কার্যকলাপ, সর্বোচ্চ বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা সহ যৌগ গঠনের ক্ষমতা চাহিদা রয়েছে। সিসিয়াম বিশেষ অপটিক্যাল ডিভাইস, অনন্য বৈশিষ্ট্য সহ ল্যাম্প এবং অন্যান্য উচ্চ-প্রযুক্তি পণ্য উত্পাদনের একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। একই সময়ে, স্নিগ্ধতা এটির সর্বাধিক চাওয়া-পাওয়া গুণ নয়৷
