অজৈব পদার্থ সম্পর্কে – সেরিয়াম অক্সাইড
সেরিয়াম অক্সাইডসিরাম অক্সাইড (CeO₂) হলো একটি অজৈব পদার্থ যার রাসায়নিক সংকেত CeO₂। এটি একটি হালকা হলুদ বা হলদে-বাদামী রঙের গুঁড়া, যার ঘনত্ব ৭.১৩ গ্রাম/ঘন সেন্টিমিটার এবং গলনাঙ্ক ২৩৯৭° সেলসিয়াস। এটি জলে ও ক্ষারে অদ্রবণীয়, কিন্তু অ্যাসিডে সামান্য দ্রবণীয়। ২০০০° সেলসিয়াস তাপমাত্রা এবং ১৫ মেগাপ্যাসকেল চাপে, সিরাম অক্সাইডকে হাইড্রোজেন দ্বারা বিজারিত করে হাইড্রোজেন অক্সাইড (CO₃) উৎপন্ন করা যায়।সেরিয়াম ট্রাইঅক্সাইড২০০০° সেলসিয়াস তাপমাত্রা এবং ৫ মেগাপ্যাসকেলের বেশি চাপে সেরিয়াম অক্সাইড হলদে-লালচে, এবং কখনও কখনও গোলাপী রঙ প্রদর্শন করে। এটি পলিশিং উপাদান, অনুঘটক, অনুঘটক বাহক (সংযোজক), ইউভি শোষক, ফুয়েল সেল ইলেক্ট্রোলাইট, অটোমোবাইল নিষ্কাশন শোষক এবং ইলেকট্রনিক সিরামিক হিসাবে ব্যবহৃত হয়।
১. ব্যবহারসমূহ
জারক। জৈব বিক্রিয়ার অনুঘটক। ইস্পাত বিশ্লেষণের জন্য বিরল মৃত্তিকা ধাতুর মানক। জারণ-বিজারণ টাইট্রেশন বিশ্লেষণ। কাচের বর্ণহীনকরণ। কাচের এনামেল সানস্ক্রিন। তাপ-সহনশীল সংকর ধাতু।
কাচ শিল্পে সংযোজক হিসেবে, প্লেট গ্লাস ঘষার উপাদান হিসেবে এবং প্রসাধনীতে ইউভি প্রতিরোধক হিসেবে এটি ব্যবহৃত হয়। এর ব্যবহার এখন চশমার কাচ, অপটিক্যাল লেন্স এবং ক্যাথোড রে টিউব পালিশ করার কাজেও প্রসারিত হয়েছে, যা বিবর্ণকরণ, স্বচ্ছতা বৃদ্ধি এবং অতিবেগুনি ও ইলেকট্রন রশ্মি শোষণ করে।
২. বিরল মৃত্তিকার প্রভাব
১. বিরল মৃত্তিকাপালিশ করার প্রভাব
রেয়ার আর্থ পলিশিং পাউডার দ্রুত পলিশিং গতি, উচ্চ মানের ফিনিশিং এবং দীর্ঘ কার্যকালের সুবিধা প্রদান করে। প্রচলিত আয়রন অক্সাইড পলিশিং পাউডারের তুলনায়, এগুলি পরিবেশবান্ধব এবং দূষক থেকে সহজে অপসারণযোগ্য।সেরিয়াম অক্সাইড পলিশিং পাউডারএক মিনিটে লেন্স পালিশ করা যায়, যেখানে আয়রন অক্সাইড পলিশিং পাউডার দিয়ে ৩০ থেকে ৬০ মিনিট সময় লাগে। তাই, রেয়ার আর্থ পলিশিং পাউডার কম ডোজ, দ্রুত পলিশিং গতি এবং উচ্চ পলিশিং দক্ষতার সুবিধা প্রদান করে। এগুলো পলিশিংয়ের মান এবং কাজের পরিবেশও উন্নত করতে পারে। রেয়ার আর্থ গ্লাস পলিশিং পাউডার সাধারণত সেরিয়াম-সমৃদ্ধ অক্সাইড থেকে তৈরি করা হয়। সেরিয়াম অক্সাইড একটি অত্যন্ত কার্যকর পলিশিং যৌগ, কারণ এটি রাসায়নিক বিয়োজন এবং যান্ত্রিক ঘর্ষণের মাধ্যমে একই সাথে কাচ পালিশ করতে পারে। রেয়ার আর্থ সেরিয়াম পলিশিং পাউডার ক্যামেরা, ভিডিও ক্যামেরার লেন্স, টেলিভিশন পিকচার টিউব, চশমার লেন্স এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। আমার দেশে কয়েক ডজন রেয়ার আর্থ পলিশিং পাউডার কারখানা রয়েছে, যার মধ্যে দশটিরও বেশি কারখানার উৎপাদন ক্ষমতা ১০০ টনের বেশি। বাওতোউ তিয়ানজিয়াও চিংমেই রেয়ার আর্থ পলিশিং পাউডার কোং, লিমিটেড, একটি চীন-বিদেশী যৌথ উদ্যোগ, আমার দেশের অন্যতম বৃহত্তম রেয়ার আর্থ পলিশিং পাউডার প্রস্তুতকারক, যার বার্ষিক উৎপাদন ক্ষমতা ১,২০০ টন। এর পণ্য দেশীয় ও আন্তর্জাতিকভাবে বিক্রি হয়।
২. কাচের বিবর্ণকরণ
সমস্ত কাচেই আয়রন অক্সাইড থাকে, যা কাচ তৈরির সময় কাঁচামাল, বালি, চুনাপাথর এবং কাঁচের টুকরোর মাধ্যমে কাচে প্রবেশ করতে পারে। এটি দুটি রূপে বিদ্যমান: দ্বিযোজী আয়রন, যা কাচকে গাঢ় নীল করে, এবং ত্রিযোজী আয়রন, যা এটিকে হলুদ করে। বিবর্ণকরণ প্রক্রিয়ায় দ্বিযোজী আয়রন আয়নগুলোকে জারিত করে ত্রিযোজী আয়রনে পরিণত করা হয়, কারণ ত্রিযোজী আয়রনের তীব্রতা তার দ্বিযোজী প্রতিরূপের মাত্র এক-দশমাংশ। এরপর রঙটিকে প্রশমিত করে হালকা সবুজ করার জন্য একটি কালার কারেক্টর যোগ করা হয়।
কাচের বিবর্ণকরণের জন্য ব্যবহৃত বিরল মৃত্তিকা মৌলগুলো হলো প্রধানত সেরিয়াম অক্সাইড এবং নিওডাইমিয়াম অক্সাইড। বিরল মৃত্তিকা কাচের বিবর্ণকারকগুলো প্রচলিত সাদা আর্সেনিক বিবর্ণকারকের স্থান নেয়, যা আর্সেনিক দূষণ এড়িয়ে কার্যকারিতা বৃদ্ধি করে। কাচের বিবর্ণকরণের জন্য সেরিয়াম অক্সাইডের সুবিধা হলো এর উচ্চ-তাপমাত্রা স্থিতিশীলতা, স্বল্প ব্যয় এবং দৃশ্যমান আলো শোষণ না করা।
3.গ্লাস রঙ করা
বিরল মৃত্তিকা আয়নসমূহ উচ্চ তাপমাত্রায় স্থিতিশীল ও উজ্জ্বল রঙ প্রদর্শন করে এবং তরলে যোগ করে বিভিন্ন রঙিন কাচ তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়। নিওডাইমিয়াম, প্র্যাসিওডাইমিয়াম, আরবিয়াম এবং সেরিয়ামের মতো বিরল মৃত্তিকা অক্সাইডসমূহ কাচের চমৎকার রঞ্জক। যখন এই রঞ্জকযুক্ত স্বচ্ছ কাচ ৪০০ থেকে ৭০০ ন্যানোমিটারের মধ্যে দৃশ্যমান আলো শোষণ করে, তখন এটি সুন্দর রঙ প্রদর্শন করে। এই রঙিন কাচগুলো বিমান চলাচল, নৌচলাচল এবং বিভিন্ন পরিবহন যানবাহনের জন্য নির্দেশক বাতির আবরণ তৈরি করতে, পাশাপাশি বিভিন্ন উচ্চমানের শৈল্পিক সজ্জা তৈরিতেও ব্যবহার করা যেতে পারে।
যখন সোডা-লাইম এবং লেড গ্লাসে নিওডাইমিয়াম অক্সাইড যোগ করা হয়, তখন গ্লাসের রঙের গভীরতা তার পুরুত্ব, নিওডাইমিয়ামের পরিমাণ এবং আলোর উৎসের তীব্রতার উপর নির্ভর করে। পাতলা গ্লাসকে ফ্যাকাশে গোলাপী দেখায়, আর পুরু গ্লাসকে নীলাভ-বেগুনি দেখায়। এই ঘটনাটি নিওডাইমিয়াম ডাইক্রোইজম নামে পরিচিত। প্র্যাসিওডাইমিয়াম অক্সাইড ক্রোমিয়ামের মতো সবুজ রঙ তৈরি করে। ফটোক্রোমিক গ্লাস এবং ক্রিস্টাল গ্লাসে ব্যবহৃত আরবিয়াম অক্সাইড একটি গোলাপী আভা তৈরি করে। টাইটানিয়াম ডাইঅক্সাইডের সাথে মিলিত সেরিয়াম অক্সাইড একটি হলুদ আভা তৈরি করে। প্র্যাসিওডাইমিয়াম-নিওডাইমিয়াম ব্ল্যাক গ্লাসে প্র্যাসিওডাইমিয়াম অক্সাইড এবং নিওডাইমিয়াম অক্সাইড ব্যবহার করা যেতে পারে।
৪. বিরল মৃত্তিকা ক্ল্যারিফায়ার
প্রচলিত আর্সেনিক অক্সাইডের পরিবর্তে, বুদবুদ এবং সামান্য পরিমাণে থাকা রঙিন উপাদান দূর করার জন্য গ্লাস ক্ল্যারিফায়ার হিসেবে সেরিয়াম অক্সাইড ব্যবহার করা হয়। এটি বর্ণহীন কাচের বোতল তৈরিতে বিশেষভাবে কার্যকর, যার ফলে চমৎকার স্বচ্ছতা, বর্ধিত শক্তি এবং উন্নত তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা সম্পন্ন স্ফটিক-সাদা কাচ পাওয়া যায়। এটি পরিবেশ এবং কাচ উভয়ের আর্সেনিক দূষণও দূর করে।
এছাড়াও,সেরিয়াম অক্সাইডস্থাপত্য ও স্বয়ংচালিত কাচ এবং ক্রিস্টাল কাচের মতো দৈনন্দিন কাচে অতিবেগুনী রশ্মির প্রবেশ্যতা কমাতে এটি যোগ করা যেতে পারে। এই প্রয়োগটি জাপান এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে ব্যাপকভাবে গৃহীত হয়েছে। আমার দেশে জীবনযাত্রার মান উন্নয়নের সাথে সাথে, এটিও একটি শক্তিশালী বাজার পাবে বলে আশা করা হচ্ছে। ক্যাথোড রে টিউবের কাচে নিওডাইমিয়াম অক্সাইড যোগ করা হলে, এটি লাল আলোর বিচ্ছুরণ দূর করে এবং স্বচ্ছতা বাড়ায়। বিরল মৃত্তিকা যুক্ত বিশেষ কাচগুলির মধ্যে রয়েছে: ল্যান্থানাম কাচ, যার উচ্চ প্রতিসরাঙ্ক এবং কম বিচ্ছুরণের কারণে এটি বিভিন্ন লেন্স এবং উন্নত ক্যামেরা ও ক্যামকর্ডারের লেন্স তৈরিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, বিশেষ করে উচ্চ-উচ্চতায় ফটোগ্রাফির সরঞ্জামের জন্য; সেরিয়াম বিকিরণ-প্রতিরোধী কাচ, যা স্বয়ংচালিত কাচ এবং টেলিভিশনের কাচে ব্যবহৃত হয়; এবং নিওডাইমিয়াম কাচ, যা বৃহৎ লেজারের জন্য একটি আদর্শ উপাদান, প্রধানত নিয়ন্ত্রিত পারমাণবিক ফিউশন ডিভাইসে ব্যবহৃত হয়।