কেলাসের শ্রেণিবিন্যাস

ধাতুর কেলাসের শ্রেণিবিন্যাস নিয়ে জানবো এখানে আমরা। ধাতুর গোলকাকার পরমাণুগুলোর সবচেয়ে ঘন সন্নিবেশ অবস্থায় নিম্নোক্ত তিন ধরনের কেলাস গঠন সৃষ্টি করে। এগুলো হচ্ছে-

• ষড়ভুজাকার সবচেয়ে ঘন সন্নিবেশিত গঠন বা h.c.p. গঠন (hexagonal closest packed structure, h.c.p.)
• পৃষ্ঠতলকেন্দ্রিক ঘনকীয় গঠন বা f.c.c. গঠন (face-centred cubic closest packed structure, f.c.c.)
• দেহকাঠামোকেন্দ্রিক ঘনকীয় গঠন বা b.c.c. গঠন (body centred cubic close packed structure, b.cc.)

উল্লেখ্য, ষড়ভুজাকার সবচেয়ে ঘন সন্নিবেশিত গঠন বা (h.c.p.) গঠন ও পৃষ্ঠতলকেন্দ্রিক ঘনকীয় গঠন বা (f.cc) গঠন এর বেলায় পরমাণুগুলো কেলাসের মোট আয়তনের 74% স্থান দখল করে। অবশিষ্ট 26% স্থান ফাঁকা থাকে। কিন্তু দেহকাঠামোকেন্দ্রিক ঘনকীয় গঠন বা (b.c.c.) গঠন এর বেলায় কেলাসের 68% স্থান পরমাণুগুলো দখল করে। অবশিষ্ট 32% স্থান ফাঁকা থাকে।

 

ষড়ভুজাকার সবচেয়ে ঘন সন্নিবেশিত কেলাস 

কেলাসের শ্রেণিবিন্যাস হিসেবে এরূপ কেলাস গঠনে একটি গোলক বা পরমাণুর চারদিকে ছয়টি গোলক বা পরমাণু ঘন সন্নিবেশিত থাকে। এ ছয়টি গোলকের কেন্দ্রকে যোগ করলে ষড়ভুজাকার মধ্যস্তরটি সৃষ্টি হয়। অপরদিকে পরস্পর স্পর্শকারী তিনটি গোলকের মধ্যবিন্দু যোগ করলে একটি সমবাহু ত্রিভুজ হয়। এ তিনটি গোলকের মাঝখানের ফাঁকা স্থানকে 1 দ্বারা চিহ্নিত করা যায়। কেলাসের মধ্যস্তরের যে সব ফাঁককে 1 দ্বারা চিহ্নিত করা হয়েছে, তার উপরের এবং নিচের স্তরের গোলকসমূহ যদি এ ফাঁকে অবস্থান করে তবে এ গোলকসমূহ একটির ঠিক উপরে অন্যটি এভাবে বিন্যস্ত হবে। যদি প্রথম স্তরের বিন্যাসকে A দ্বারা এবং দ্বিতীয় স্তরের বিন্যাসকে B দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, তবে তৃতীয় স্তরটি প্রথম স্তরের অনুরূপ হবে। তখন সামগ্রিকভাবে কঠিন পদার্থটিতে গঠনবিন্যাস হবে ABABAB….। এ গঠনকে ষড়ভুজাকার সবচেয়ে ঘন সন্নিবেশিত কেলাস গঠন বা h.c.p গঠন বলা হয়। এরূপ কাঠামোর কেন্দ্রীয় পরমাণুর সন্নিবেশ সংখ্যা ’12’ হয়।

উদাহরণ: এরূপ কেলাস গঠনের উদাহরণ হল মৃৎক্ষার ধাতু Be, Mg, Ca এবং d-ব্লক ধাতু Sc, Ti, Cr, Co, Ni, Zn ইত্যাদি।

পৃষ্ঠতলকেন্দ্রিক ঘনকীয় কেলাস

ধাতুর কেলাসের কেন্দ্রীয় পরমাণু বা গোলকের চারদিকে ছয়টি পরমাণু বা গোলক ঘন সন্নিবেশিত হয়ে যে ষড়ভুজাকার মধ্যস্তর সৃষ্টি করে এর ফাঁকা স্থানগুলোকে 1, 2, 1, 2, 1. 2 দ্বারা চিহ্নিত করা যায়। যে সব ফাঁকসমূহকে 1 দ্বারা চিহ্নিত করা হয়েছে, তার উপরের স্তরের গোলকসমূহ যদি সে স্থানে এবং নিচের স্তরের গোলকসমূহ যদি 2 দ্বারা চিহ্নিত স্থানে অবস্থান নেয়, তবে দ্বিতীয় ধরনের গঠন সৃষ্টি হয়। এক্ষেত্রে উপরের স্তরের গোলকসমূহের অবস্থান নিচের স্তরের গোলকসমূহের ঠিক উপরে নয়, বরঞ্চ পার্শ্বে হয়; অর্থাৎ প্রথম ও তৃতীয় স্তরের বিন্যাস দু’ধরনের। সুতরাং উপরের স্তরকে A, মধ্যস্তরকে B এবং তৃতীয় স্তরের বিন্যাসকে C দ্বারা চিহ্নিত করলে সামগ্রিকভাবে ঐ কঠিন পদার্থে গঠনবিন্যাস হবে ABC ABC ABC । এ ABC বিন্যাসটি প্রথম ধরনের ABA বিন্যাস থেকে 60° কোণে বিকৃত বা twisted থাকে। এরূপ কেলাস গঠনে কেন্দ্রীয় পরমাণুর সন্নিবেশ সংখ্যা ’12’ হয়। এ গঠনকে ভাল করে লক্ষ করলে দেখা যায় যে, ঘনকের আট কোণায় আটটি গোলক আছে, এছাড়া প্রতিটি পৃষ্ঠতলের কেন্দ্রে একটি গোলক বিদ্যমান। সুতরাং এ গঠনকে পৃষ্ঠতলকেন্দ্রিক ঘনকীয় কেলাস গঠন (face centred cubic closed packed structure, f.c.c) বলা হয়।

উদাহরণ: এরূপ কেলাস গঠনের উদাহরণ হল মৃৎ-ক্ষার ধাতু Ca, Sr, এবং d ব্লক ধাতু Fe, Co, Ni, Cu, Pd, Ag. Pt, Au ইত্যাদি।

দেহকাঠামোকেন্দ্রিক ঘনকীয় কেলাস

কেলাসের শ্রেণিবিন্যাস হিসেবে এই কেলাস বিন্যাসটি h.c.p. গঠন ও f.c.c. গঠন থেকে সম্পূর্ণ অন্যভাবে গড়ে উঠে। ছবিতে এরূপ গঠন দেখানো হয়েছে। একটি ঘনকের কেন্দ্রে একটি গোলক এবং ঘনকের আটটি কোণায় আটটি গোলক থাকে, যারা কেন্দ্রীয় গোলকের সংস্পর্শ থাকে। তাই এ গঠনকে দেহকাঠামোকেন্দ্রিক ঘনকীয় কেলাস গঠন (body centred cubic close packed structure b.c.c) বলা হয়। এতে সন্নিবেশ সংখ্যা হচ্ছে ৪, সুতরাং এ বিন্যাস সবচেয়ে ঘন সন্নিবেশিত অবস্থা নয়।

উদাহরণ: এরূপ কেলাস গঠনের উদাহরণ হল ক্ষার ধাতুসমূহ যেমন- Li, Na, K, Rb, Cs, মৃৎ-ক্ষার ধাতু Ba এবং d-ব্লক ধাতু Cr, Fe, Mo, W ইত্যাদি।

প্রায় পঞ্চাশটি ধাতুর ষড়ভুজাকার সবচেয়ে ঘন সন্নিবেশিত (h.c.p) অথবা /এবং পৃষ্ঠতলকেন্দ্রিক ঘনকীয় (f.c.c) গঠন বিদ্যমান। অপরদিকে প্রায় পঁচিশটি ধাতুর দেহকাঠামোকেন্দ্রিক ঘনকীয় গঠন বিদ্যমান। এই তিনটি ধরণ নিয়ে কেলাসের শ্রেণিবিন্যাস গঠিত।