লোহা , তার রাসায়নিক প্রতীক Fe দ্বারা পরিচিত, পৃথিবীর সবচেয়ে প্রচুর এবং দরকারী উপাদানগুলির মধ্যে একটি। এটি পর্যায় সারণীতে ধাতুগুলির গ্রুপের অন্তর্গত, যা বিদ্যুৎ এবং তাপ পরিচালনা করার ক্ষমতা, এর ধাতব দীপ্তি এবং এর নমনীয়তা এবং নমনীয়তা দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। লোহা তার অনন্য বৈশিষ্ট্যগুলির কারণে দাঁড়িয়েছে, এটি মানব সভ্যতার বিকাশে একটি ভিত্তিপ্রস্তর তৈরি করেছে।
লোহা পৃথিবীর ভূত্বকের চতুর্থ সর্বাধিক সাধারণ উপাদান এবং এটি প্রাথমিকভাবে লোহা আকরিকের আকারে পাওয়া যায়, যেমন হেমাটাইট ( \(Fe_2O_3\) ) এবং ম্যাগনেটাইট ( \(Fe_3O_4\) )। এই আকরিকগুলি ইস্পাত তৈরির জন্য লোহার প্রধান উত্স, একটি খাদ যা বেশিরভাগ লোহা এবং অল্প পরিমাণে কার্বন নিয়ে গঠিত। পর্যায় সারণীতে লোহার অবস্থান গ্রুপ 8-এ, এবং এটির পারমাণবিক সংখ্যা 26। এর মানে এটির নিউক্লিয়াসে 26টি প্রোটন রয়েছে এবং সবচেয়ে স্থিতিশীল আকারে, নিউক্লিয়াসকে প্রদক্ষিণ করে 26টি ইলেকট্রন রয়েছে।
আয়রনের বেশ কয়েকটি শারীরিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা এটিকে অবিশ্বাস্যভাবে দরকারী করে তোলে। এটির উচ্চ গলনাঙ্ক প্রায় 1538°C এবং একটি স্ফুটনাঙ্ক প্রায় 2862°C। খাঁটি লোহা তুলনামূলকভাবে নরম, কিন্তু কার্বন, ইস্পাত তৈরির মতো অন্যান্য উপাদানের সাথে মিশ্রিত করা হলে এটি উল্লেখযোগ্যভাবে শক্ত এবং শক্তিশালী হয়ে ওঠে। রাসায়নিকভাবে, লোহা অত্যন্ত প্রতিক্রিয়াশীল; এটি সহজে আর্দ্র বাতাসে অক্সিজেনের সাথে একত্রিত হয়ে আয়রন অক্সাইড বা মরিচা তৈরি করে, যা একটি লালচে-বাদামী যৌগ যা সময়ের সাথে সাথে লোহার বস্তুকে ক্ষয় করে।
অক্সিজেনের সাথে লোহার প্রতিক্রিয়া নিম্নলিখিত সমীকরণ দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা যেতে পারে:
\( 4Fe + 3O_2 -> 2Fe_2O_3 \)এই প্রতিক্রিয়াটি দেখায় কিভাবে লোহা অক্সিজেনের কাছে ইলেকট্রন হারায়, একটি অক্সিডেশন-হ্রাস প্রক্রিয়ার উদাহরণ।
লোহা এবং এর সংকর ধাতু, বিশেষ করে ইস্পাত, দৈনন্দিন জীবনে এবং শিল্প সেটিংসে অগণিত অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে। বিল্ডিং, সেতু, জাহাজ এবং গাড়ি প্রায়শই এর শক্তি, স্থায়িত্ব এবং নমনীয়তার কারণে ইস্পাত দিয়ে নির্মিত হয়। অধিকন্তু, লোহার যৌগগুলি রঙের জন্য রঙ্গক তৈরিতে এবং রাসায়নিক বিক্রিয়ার জন্য বিভিন্ন অনুঘটকগুলিতে ব্যবহৃত হয়।
আয়রন জীববিজ্ঞানে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে; এটি হিমোগ্লোবিনের একটি মূল উপাদান, ফুসফুস থেকে শরীরের বাকি অংশে অক্সিজেন পরিবহনের জন্য দায়ী লোহিত রক্তকণিকার প্রোটিন। এই ফাংশনের রাসায়নিক ভিত্তি হল আয়রন আয়নগুলির 2+ এবং 3+ অক্সিডেশন অবস্থার মধ্যে বিকল্প করার ক্ষমতা, যা তাদের অক্সিজেন অণুগুলিকে বাঁধতে এবং ছেড়ে দিতে দেয়। ডায়েটে আয়রনের গুরুত্ব হিমোগ্লোবিনে এর ভূমিকার সাথে সম্পর্কিত, কারণ আয়রনের ঘাটতি রক্তাল্পতা সৃষ্টি করতে পারে, এটি ক্লান্তি এবং রক্তের অক্সিজেন বহন করার ক্ষমতা হ্রাস দ্বারা চিহ্নিত একটি অবস্থা।
এর আকরিক থেকে লোহা নিষ্কাশন একটি উল্লেখযোগ্য শিল্প প্রক্রিয়া, যা সাধারণত ব্লাস্ট ফার্নেস পদ্ধতির মাধ্যমে অর্জন করা হয়। এটি উচ্চ তাপমাত্রায় কার্বনের সাথে আয়রন অক্সাইডের (কোক আকারে) হ্রাস জড়িত। সরলীকৃত প্রতিক্রিয়া নিম্নরূপ উপস্থাপন করা যেতে পারে:
\( Fe_2O_3 + 3C -> 2Fe + 3CO_2 \)এই প্রক্রিয়াটি শুধুমাত্র ধাতব লোহা উৎপাদন করে না কিন্তু একটি হ্রাসকারী এজেন্ট হিসাবে কোকের আকারে কার্বনের গুরুত্বও তুলে ধরে। ব্লাস্ট ফার্নেসের নীচে সংগৃহীত গলিত লোহাকে পরবর্তীতে প্রক্রিয়াজাত করে বিভিন্ন গ্রেড এবং কম্পোজিশনের ইস্পাত তৈরি করা হয়।
লোহা তার চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্যের জন্যও পরিচিত। এটি এমন কয়েকটি উপাদানের মধ্যে একটি যা চুম্বকীয় হতে পারে, এটি চুম্বক এবং বৈদ্যুতিক ডিভাইস তৈরিতে একটি অপরিহার্য উপাদান করে তোলে। চৌম্বক ক্ষেত্রের সংস্পর্শে এলে লোহা চুম্বকীয় হয়ে যেতে পারে এবং এই চুম্বকত্ব হয় অস্থায়ী বা স্থায়ী হতে পারে সংকর ধাতুর গঠন এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের তীব্রতার উপর ভিত্তি করে। এই বৈশিষ্ট্যটি ট্রান্সফরমার, বৈদ্যুতিক মোটর এবং বিভিন্ন ধরণের জেনারেটরের অপারেশনে গুরুত্বপূর্ণ।
যদিও লোহার অসংখ্য প্রয়োগ এবং সুবিধা রয়েছে, এর নিষ্কাশন এবং ব্যবহার পরিবেশগত প্রভাবের সাথে আসে। লোহা আকরিকের জন্য খনির কার্যক্রম খনন প্রক্রিয়ায় ব্যবহৃত রাসায়নিক পদার্থের প্রবাহের কারণে আবাসস্থল ধ্বংস এবং জলের উত্সের দূষণের কারণ হতে পারে। উপরন্তু, লোহা এবং ইস্পাত উৎপাদন শক্তি-নিবিড় এবং কার্বন ডাই অক্সাইড নির্গমনে উল্লেখযোগ্যভাবে অবদান রাখে, একটি গ্রিনহাউস গ্যাস যা জলবায়ু পরিবর্তনকে প্রভাবিত করে। যাইহোক, স্ক্র্যাপ লোহা এবং ইস্পাত পুনর্ব্যবহার সহ উত্পাদনের আরও টেকসই পদ্ধতি বিকাশের জন্য প্রচেষ্টা করা হচ্ছে, যার জন্য আকরিক থেকে নতুন ধাতু উৎপাদনের চেয়ে কম শক্তি প্রয়োজন।
লোহার রাসায়নিক প্রতিক্রিয়া বোঝার জন্য একটি উদাহরণমূলক পরীক্ষায় মরিচা গঠন পর্যবেক্ষণ করা জড়িত। এই পরীক্ষার জন্য একটি পরিষ্কার লোহার পেরেক, জল, লবণ এবং একটি পরিষ্কার প্লাস্টিকের পাত্র প্রয়োজন। প্রক্রিয়াটি নিম্নরূপ:
1. প্লাস্টিকের পাত্রে লোহার পেরেক রাখুন। 2. পেরেকটি সম্পূর্ণরূপে নিমজ্জিত করার জন্য পর্যাপ্ত জল যোগ করুন, তারপর প্রতিক্রিয়া ত্বরান্বিত করতে কয়েক চা চামচ লবণ যোগ করুন। 3. কয়েক দিনের মধ্যে পেরেক পর্যবেক্ষণ করুন।লবণ জল অক্সিডেশন প্রক্রিয়া সহজতর, পেরেক উপর মরিচা গঠন দ্রুত. এই পরীক্ষাটি জলের উপস্থিতিতে লোহা এবং অক্সিজেনের মধ্যে রাসায়নিক মিথস্ক্রিয়া প্রদর্শন করে, যার ফলে আয়রন অক্সাইড বা মরিচা তৈরি হয়।
লোহার উল্লেখযোগ্য বৈশিষ্ট্য, যার মধ্যে এর সংকর ধাতু তৈরি করার ক্ষমতা, চৌম্বক প্রকৃতি এবং জৈবিক তাত্পর্য, ব্যাখ্যা করে কেন এটি পৃথিবীর অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। নির্মাণ ও উৎপাদনে এর ব্যবহার থেকে শুরু করে জৈবিক ব্যবস্থায় এর গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পর্যন্ত, লোহা মানব জীবনের অনেক দিক এবং প্রাকৃতিক জগতে অবিচ্ছেদ্য হয়ে আছে। লোহার বৈশিষ্ট্য বোঝা, নিষ্কাশন পদ্ধতি, এবং অ্যাপ্লিকেশন, এর পরিবেশগত প্রভাবগুলির পাশাপাশি, এই উপাদানটি কীভাবে আমাদের বিশ্বকে আকার দেয় তার অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে।
