কার্বাইড

রসায়নে কার্বাইড বলতে সাধারণত কার্বন এবং ধাতু দ্বারা গঠিত যৌগকে বুঝায়। ধাতুবিদ্যায় কার্বাইডিং বা কার্বুরাইজিং হল ধাতব টুকরাতে কার্বাইডের প্রলেপ দেওয়ার প্রক্রিয়া।^[১]

অন্তর্দেশীয় / ধাতব কার্বাইড সম্পাদনা

টাংস্টেন কার্বাইড চাকির প্রান্ত।

গ্রুপ ৪, ৫ এবং ৬ অবস্থান্তর ধাতুর (ক্রোমিয়াম বাদে) কার্বাইডসমূহকে প্রায়শই অন্তর্দেশীয় যৌগ হিসাবে বর্ণনা করা হয়।^[২] এই কার্বাইডসমূহে ধাতব বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং এটি অনমনীয়। কিছু স্ফটিক ত্রুটির কারণে উদ্ভূত বিভিন্ন কার্বাইডসমূহ একটি নন-স্টোইচিওমিট্রিক মিশ্রণ হিসাবে স্টোইচিওমিট্রিগুলির একটি পরিসীমা প্রদর্শন করে। তাদের মধ্যে কিছু যেমন, টাইটানিয়াম কার্বাইড, TiC এবং টাংস্টেন কার্বাইড শিল্পক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ এবং আবরিত সরঞ্জামগুলিতে ধাতব আবরণ দিতে ব্যবহৃত হয়।^[৩]

দীর্ঘ-অধিষ্ঠিত মতামতটি হল যে, ধাতব পরমানুর ব্যাসার্ধ আনুমানিক ১৩৫ পিকোমিটারের চেয়ে বেশি হলে একটি গাঢ়-সন্নিবিষ্ট ধাতব ঝাঁঝরির অষ্টতলকীয় গহ্বরে কার্বন পরমাণু লাগসই হয়:^[২]

যখন ধাতব পরমাণুগুলি ঘনক আকারে গাঢ়-সন্নিবিষ্ট (সিসিপি) থাকে, তারপরে সমস্ত অষ্টতলকীয় গহ্বরকে কার্বন দিয়ে পূর্ণ করে খনিজ লবণের কাঠামোর সাথে ১:১ স্টোইচিওমিট্রি গঠন অর্জন করে।
ধাতব পরমাণুগুলি যখন ষড়ভুজ আকারে গাঢ়-সন্নিবিষ্ট (এইচসিপি) হয় যেমন অষ্টতলকীয় গহ্বর ধাতব পরমাণুর স্তরটির উভয় পাশের একে অপরের বিপরীতে থাকে, কেবলমাত্র কার্বন দিয়ে এই দুটি পূরণ করে CdI₂ কাঠামোর সাথে ২:১ স্টোচিওমেট্রি গঠন অর্জন করে।

নিম্নলিখিত সারণীতে^[২]^[৩] ধাতুসমূহের প্রকৃত গঠন এবং তাদের কার্বাইডসমূহ দেখানো হয়েছে।

ধাতু	বিশুদ্ধ ধাতব গঠন	ধাতব ব্যাসার্ধ (পিকোমিটার)	MC ধাতব পরমাণু বন্ধন	MC structure	M₂C ধাতব পরমাণু বন্ধন	M₂C গঠন	অন্যান্য কার্বাইড
টাইটানিয়াম	hcp	১৪৭	ccp	খনিজ লবণ
জিরকোনিয়াম	hcp	১৬০	ccp	খনিজ লবণ
হ্যাফনিয়াম	hcp	১৫৯	ccp	খনিজ লবণ
ভ্যানাডিয়াম	bcc	১৩৪	ccp	খনিজ লবণ	hcp	h/2	V₄C₃
নাইওবিয়াম	bcc	১৪৬	ccp	খনিজ লবণ	hcp	h/2	Nb₄C₃
ট্যানটালাম	bcc	১৪৬	ccp	খনিজ লবণ	hcp	h/2	Ta₄C₃
ক্রোমিয়াম	bcc	১২৮					Cr₂₃C₆, Cr₃C, Cr₇C₃, Cr₃C₂
মলিবডেনাম	bcc	১৩৯		hexagonal	hcp	h/2	Mo₃C₂
টাংস্টেন	bcc	১৩৯		hexagonal	hcp	h/2

কার্বাইডের রাসায়নিক শ্রেণিবিন্যাস সম্পাদনা

কার্বাইডসমূহকে সাধারণত রাসায়নিক বন্ধনের ধরন দ্বারা শ্রেণিবিন্যাস করা হয়: (i) লবণের মতো (আয়নিক), (ii) সমযোজী যৌগ, (iii) অবস্থান্তর যৌগ এবং (iv) "ইন্টারমিডিয়েট" পরিবৃত্তি ধাতব কার্বাইড। উদাহরণগুলির মধ্যে রয়েছে ক্যালসিয়াম কার্বাইড (CaC₂), সিলিকন কার্বাইড (SiC), টাংস্টেন কার্বাইড (WC; প্রায়শই বলা হয়, কেবলমাত্র কার্বাইড যখন মেশিন টুলিংয়ে উল্লেখ করা হয়) এবং সিমেন্টাইট (Fe₃C),^[২] প্রতিটিই মূল শিল্পক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়। আয়নিক কার্বাইডসমূহের নামকরণ পদ্ধতিগত নয়।

লবণ-রূপ / স্যালাইন / আয়নিক কার্বাইড সম্পাদনা

লবণের মতো কার্বাইডসমূহ ক্ষার ধাতু, মৃৎ ক্ষার ধাতু এবং স্ক্যান্ডিয়াম, ইট্রিয়াম এবং ল্যান্থানাম সহ গ্রুপ ৩ এর ধাতুর মতো উচ্চ ধনাত্মক পদার্থের সমন্বয়ে গঠিত। গ্রুপ ১৩ এর অ্যালুমিনিয়াম কার্বাইড গঠন করে তবে গ্যালিয়াম, ইন্ডিয়াম এবং থ্যালিয়াম তা গঠন করে না। এই উপাদানসমূহের বিচ্ছিন্ন কার্বন কেন্দ্রগুলিকে মিথানাইড বা মেথাইড এ প্রায়শই "C⁴⁻" হিসাবে বর্ণনা করা হয়; অ্যাসিটাইলাইড এ দ্বি-পরমাণু একক "C²⁻₂"; এবং অ্যালাইডে তিন-পরমাণু একক "C⁴⁻₃"।^[২] পটাশিয়াম এবং গ্রাফাইটের বাষ্প থেকে প্রস্তুত গ্রাফাইট আন্তঃকেলাস যৌগ KC₈ এবং C₆₀ এর ক্ষার ধাতুর ব্যুৎপন্নসমূহকে সাধারণত কার্বাইড হিসাবে শ্রেণিবদ্ধ করা হয় না।^[৪]

মিথেনাইড সম্পাদনা

মিথেনাইড কার্বাইডসমূহের একটি উপসেট যা পানি উৎপাদনকারী মিথেনের বিশ্লেষণ হওয়ার প্রবণতা দ্বারা পৃথক করা হয়। তিনটি উদাহরণ হল অ্যালুমিনিয়াম কার্বাইড Al₄C₃, ম্যাগনেসিয়াম কার্বাইড Mg₂C^[৫] এবং বেরিলিয়াম কার্বাইড Be₂C।

এসিটাইলাইড / ইথিনাইড সম্পাদনা

ক্যালসিয়াম কার্বাইড.

বেশ কয়েকটি কার্বাইড অ্যাসিটাইলাইড অ্যানায়ন C₂^2– (যাকে পারকার্বাইডও বলা হয়) এর লবণ বলে ধরে নেওয়া হয়, এদের দুটি কার্বন পরমাণুর মধ্যে ত্রি-বন্ধন রয়েছে। ক্ষার ধাতু, মৃৎ ক্ষার ধাতু এবং ল্যান্থানয়েড ধাতু এসিটাইলাইড গঠন করে, যেমন সোডিয়াম কার্বাইড Na₂C₂, ক্যালসিয়াম কার্বাইড CaC₂ এবং LaC₂।^[২] ল্যান্থানাইডগুলি M₂C₃ রাসায়নিক সংকেত সহ কার্বাইড (সিস্কুইকার্বাইড, নীচে দেখুন) গঠন করে। গ্রুপ ১১ এর ধাতুসমূহ এসিটাইলাইড গঠন করে, যেমন কপার(I) এসিটাইলাইড এবং সিলভার এসিটাইলাইড। অ্যাক্টিনাইড মৌলসমূহের কার্বাইডসমূহ যাদের স্টোইচিওমেট্রি MC₂ এবং M₂C₃ রয়েছে, এছাড়াও C²⁻
₂ এর লবণের মতো ডেরাইভেটিভ হিসাবে বর্ণনা করা হয়।

অ্যালাইড সম্পাদনা

বহুপরমাণুক আয়নকে C⁴⁻
₃ কখনো কখনো অ্যালাইডাইড বলা হয়, এটি Li₄C₃ এবং Mg₂C₃ তে পাওয়া যায়। আয়নটি রৈখিক এবং CO₂ সহ আইসোইলেক্ট্রনিক।^[২] Mg₂C₃-তে C-C দূরত্ব ১৩৩.২ পিকোমিটার।^[৬] Mg₂C₃ হাইড্রোলাইসিসে মিথাইলঅ্যাসিটিলিন CH₃CCH এবং প্রোপাডাইন CH₂CCH₂ উৎপন্ন করে, প্রথমে মনে করা হতো এটিতে C⁴⁻
₃ রয়েছে।

সমযোজী কার্বাইড সম্পাদনা

যদিও বস্তুত কার্বনের সকল যৌগ কিছু সমযোজী চরিত্র প্রদর্শন করে তবে সিলিকন এবং বোরনের কার্বাইডসমূহকে "সমযোজী কার্বাইড" হিসাবে বর্ণনা করা হয়। সিলিকন কার্বাইড দুটি অনুরূপ স্ফটিকাকার গঠন আছে, উভয়ই হীরার গঠনের সাথে সম্পর্কিত।^[২] অন্যদিকে বোরন কার্বাইড B₄C এর একটি অস্বাভাবিক গঠন রয়েছে যার মধ্যে কার্বন পরমাণুর সাথে যুক্ত আইকোসাহেড্রাল বোরন একক রয়েছে। বোরন কার্বাইড বোরন সমৃদ্ধ বোরাইডসমূহেরে অনুরূপ বলে ধরা হয়। সিলিকন কার্বাইড (কার্বোরাউন্ডাম নামেও পরিচিত) এবং বোরন কার্বাইড উভয়ই খুবই কঠিন পদার্থ এবং অনমনীয়। উভয় পদার্থই শিল্পক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ। বোরন অন্যান্য সমযোজ কার্বাইডও গঠন করে, যেমন B₂₅C।

আণবিক কার্বাইড সম্পাদনা

C যুক্ত ধাতব জটিলসমূহ ধাতব কার্বাইডো জটিল হিসাবে পরিচিত। বেশিরভাগই সাধারণ কার্বন-কেন্দ্রিক অষ্টতলকীয় গুচ্ছ, যেমন [Au₆C(PPh₃)₆]²⁺ এবং [Fe₆C(CO)₆]²⁻। অনুরূপ প্রজাতিসমূহ ধাতব কার্বোনাইল এবং প্রাথমিক ধাতব হ্যালাইডসমূহের জন্য পরিচিত। কয়েকটি প্রান্তীয় কার্বাইড বিচ্ছিন্ন করা হয়েছে যেমন, [CRuCl₂{P(C₆H₁₁)₃}₂]।

ধাতব কার্বোহেড্রাইন (বা "মেট-কার") হল সাধারণ সংকেত M
₈C
₁₂ সহ স্থিতিশীল গুচ্ছ, এখানে M একটি অবস্থান্তর ধাতু (Ti, Zr, V ইত্যাদি)।

[Au₆C(PPh₃)₆]²⁺ জটিল, এতে কার্বন-সোনা কেন্দ্র রয়েছে।

আরও দেখুন সম্পাদনা

কাপ্পা-কার্বাইড

তথ্যসূত্র সম্পাদনা

↑ Kunst, Helmut; Haase, Brigitte; Malloy, James C.; Wittel, Klaus; Nestler, Montia C.; Nicoll, Andrew R.; Erning, Ulrich; Rauscher, Gerhard (২০০৬)। "Metals, Surface Treatment"। উলম্যানস এনসাইক্লোপিডিয়া অব ইন্ডাস্ট্রিয়াল কেমিস্ট্রি। ওয়েইনহেইম: উইলি-ভিসিএইচ। ডিওআই:10.1002/14356007.a16_403.pub2।
↑ ^ক ^খ ^গ ^ঘ ^ঙ ^চ ^ছ ^জ ^ঝ টেমপ্লেট:Greenwood&Earnshaw1st
↑ ^ক ^খ Peter Ettmayer; Walter Lengauer (১৯৯৪)। "Carbides: transition metal solid state chemistry"। R. Bruce King। Encyclopedia of Inorganic Chemistry। John Wiley & Sons। আইএসবিএন 978-0-471-93620-6।
↑ Shriver and Atkins — Inorganic Chemistry
↑ O.O. Kurakevych; T.A. Strobel; D.Y. Kim; G.D. Cody (২০১৩)। "Synthesis of Mg2C: A Magnesium Methanide"। Angewandte Chemie International Edition। 52 (34): 8930–8933। ডিওআই:10.1002/anie.201303463। পিএমআইডি 23824698।
↑ Fjellvag H.; Pavel K. (১৯৯২)। "Crystal Structure of Magnesium Sesquicarbide"। Inorg. Chem.। 31 (15): 3260। ডিওআই:10.1021/ic00041a018।

[1] Kunst, Helmut; Haase, Brigitte; Malloy, James C.; Wittel, Klaus; Nestler, Montia C.; Nicoll, Andrew R.; Erning, Ulrich; Rauscher, Gerhard (২০০৬)। "Metals, Surface Treatment"। উলম্যানস এনসাইক্লোপিডিয়া অব ইন্ডাস্ট্রিয়াল কেমিস্ট্রি। ওয়েইনহেইম: উইলি-ভিসিএইচ। ডিওআই:10.1002/14356007.a16_403.pub2।

[Greenwood-2] ক ^খ ^গ ^ঘ ^ঙ ^চ ^ছ ^জ ^ঝ টেমপ্লেট:Greenwood&Earnshaw1st

[Ettmayer-3] ক ^খ Peter Ettmayer; Walter Lengauer (১৯৯৪)। "Carbides: transition metal solid state chemistry"। R. Bruce King। Encyclopedia of Inorganic Chemistry। John Wiley & Sons। আইএসবিএন 978-0-471-93620-6।

[4] Shriver and Atkins — Inorganic Chemistry

[5] O.O. Kurakevych; T.A. Strobel; D.Y. Kim; G.D. Cody (২০১৩)। "Synthesis of Mg2C: A Magnesium Methanide"। Angewandte Chemie International Edition। 52 (34): 8930–8933। ডিওআই:10.1002/anie.201303463। পিএমআইডি 23824698।

[6] Fjellvag H.; Pavel K. (১৯৯২)। "Crystal Structure of Magnesium Sesquicarbide"। Inorg. Chem.। 31 (15): 3260। ডিওআই:10.1021/ic00041a018।

[১]

[২]

[৩]

[৪]

[৫]

[৬]