বিরল মৃত্তিকা মৌলসমূহ, যা ১৭টি ধাতুর একটি গোষ্ঠী, ভূত্বকে তুলনামূলকভাবে প্রচুর পরিমাণে পাওয়া যায়, কিন্তু এদের নিষ্কাশন অত্যন্ত কঠিন।
নিওডাইমিয়াম, খনন করা অত্যন্ত কঠিন বিরল মৃত্তিকা মৌলগুলোর মধ্যে অন্যতম। ছবি: আরএইচজে/গেটি
বিরল মৃত্তিকা মৌলগুলোর অনেক উপকারী বৈশিষ্ট্য রয়েছে, যার কারণে শক্তি এবং প্রযুক্তি শিল্পে এদের ব্যাপক চাহিদা রয়েছে। এই গোষ্ঠীতে ১৭টি ধাতু রয়েছে, যার মধ্যে পর্যায় সারণির শেষের দিকের ১৫টি ধাতুর সাথে ইট্রিয়াম এবং স্ক্যান্ডিয়ামও অন্তর্ভুক্ত।
এই মৌলগুলোর মধ্যে সবচেয়ে মূল্যবান হলো নিওডাইমিয়াম, প্র্যাসিওডাইমিয়াম, টারবিয়াম এবং ডিসপ্রোসিয়াম, যেগুলো অতি-শক্তিশালী ক্ষুদ্র চুম্বক হিসেবে কাজ করে এবং স্মার্টফোন, বৈদ্যুতিক গাড়ির ব্যাটারি ও উইন্ড টারবাইনের মতো ইলেকট্রনিক ডিভাইসের একটি অপরিহার্য উপাদান। তবে, এই আধুনিক প্রয়োজনীয় জিনিসগুলো উৎপাদনের ক্ষেত্রে বিরল মৃত্তিকা মৌলগুলোর সীমিত সরবরাহ কোম্পানি এবং সরকারগুলোর জন্য একটি বড় উদ্বেগের কারণ।
বিরল মৃত্তিকা মৌলগুলো আসলে ততটা বিরল নয়। বিভিন্ন মৌলের স্ফটিক প্রাচুর্য (ভূ-ত্বক জুড়ে তাদের গড় প্রাপ্যতা) নিয়ে মার্কিন ভূতাত্ত্বিক জরিপ (USGS)-এর গবেষণা অনুসারে, বেশিরভাগ বিরল মৃত্তিকা মৌল তামা এবং দস্তার মতো সাধারণ ধাতুর প্রায় সমান পরিমাণে উপস্থিত থাকে। ভার্জিনিয়া পলিটেকনিক ইউনিভার্সিটির অধ্যাপক অ্যারন নোবেল বলেন, "এগুলো অবশ্যই রূপা, সোনা বা প্ল্যাটিনামের মতো ধাতুর মতো বিরল নয়।"
তবে, প্রাকৃতিক উৎস থেকে এগুলো আহরণ করা অত্যন্ত কঠিন। ওয়েস্ট ভার্জিনিয়া ওয়াটার রিসার্চ ইনস্টিটিউটের পরিচালক পল জিমকিউইচ বলেন, “সমস্যা হলো এগুলো এক জায়গায় ঘনীভূত থাকে না। যুক্তরাষ্ট্র জুড়ে প্রতি কিলোগ্রাম শেলের মধ্যে প্রায় ৩০০ মিলিগ্রাম বিরল মৃত্তিকা উপাদান রয়েছে।”
সাধারণত, লাভা প্রবাহ, হাইড্রোথার্মাল কার্যকলাপ এবং পর্বত গঠনের মতো বিভিন্ন ভূতাত্ত্বিক প্রক্রিয়ার কারণে ধাতুসমূহ ভূত্বকে ঘনীভূত হয়। তবে, বিরল মৃত্তিকা মৌলগুলোর অস্বাভাবিক রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যের কারণে এই নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে সেগুলো সাধারণত একত্রে ঘনীভূত হয় না। বিরল মৃত্তিকার চিহ্নসমূহ সারা গ্রহ জুড়ে ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকে, যার ফলে এদের নিষ্কাশন কম কার্যকর হয়।
মাঝে মাঝে, অম্লীয় ভূগর্ভস্থ পরিবেশ নির্দিষ্ট কিছু স্থানে বিরল মৃত্তিকা মৌলের মাত্রা সামান্য বাড়িয়ে দিতে পারে। তবে, এই স্থানগুলো খুঁজে বের করাই হলো প্রথম চ্যালেঞ্জ।
প্রকৃতিতে ধাতুসমূহ আকরিক নামক মিশ্রণ রূপে বিদ্যমান থাকে, যেখানে ধাতব অণুগুলো শক্তিশালী আয়নিক বন্ধনের মাধ্যমে অন্যান্য অধাতুর (অ্যান্টি-আয়ন) সাথে যুক্ত থাকে। বিশুদ্ধ ধাতু পেতে হলে এই বন্ধনগুলো ভাঙতে হয় এবং অধাতুটিকে অপসারণ করতে হয়। এই কাজের জটিলতা নির্ভর করে ধাতু এবং তার সাথে যুক্ত অধাতুটির উপর।
তামার আকরিক সাধারণত সালফাইড (সালফার এবং অন্যান্য মৌলযুক্ত রাসায়নিক যৌগ) আকারে পাওয়া যায়। আকরিকটিকে ততক্ষণ পর্যন্ত উত্তপ্ত করা হয় যতক্ষণ না সালফাইডগুলো গ্যাস হিসেবে বেরিয়ে যায় এবং বিশুদ্ধ তামা চুল্লির নিচে থিতিয়ে পড়ে। এটি একটি বেশ সহজ নিষ্কাশন প্রক্রিয়া। আয়রন অক্সাইডের মতো অন্য কিছু ধাতুকে মুক্ত করার জন্য সংযোজকের প্রয়োজন হয়। কিন্তু বিরল মৃত্তিকা মৌলগুলোকে পৃথক করা অনেক বেশি জটিল," জিমকিউইচ ব্যাখ্যা করেন।
বিরল মৃত্তিকা ধাতুগুলির তিনটি ধনাত্মক চার্জ থাকে এবং ফসফেট অ্যান্টিআয়নগুলির সাথে অত্যন্ত শক্তিশালী আয়নিক বন্ধন তৈরি করে, যার প্রতিটির তিনটি ঋণাত্মক চার্জ থাকে। তাই, নিষ্কাশন প্রক্রিয়ায় ধনাত্মক ধাতু এবং ঋণাত্মক ফসফেটের মধ্যেকার এই অত্যন্ত শক্তিশালী বন্ধনটিকে অতিক্রম করতে হয়।
নোবেল বলেন, “বিরল মৃত্তিকা আকরিকগুলো রাসায়নিকভাবে অত্যন্ত স্থিতিশীল খনিজ, এগুলোকে ভাঙতে প্রচুর শক্তি ও রাসায়নিক ক্ষমতার প্রয়োজন হয়। সাধারণত, এই প্রক্রিয়ার জন্য অত্যন্ত নিম্ন পিএইচ মাত্রা, প্রতিকূল পরিস্থিতি এবং অত্যন্ত উচ্চ তাপমাত্রার প্রয়োজন হয়, কারণ আকরিকের ভেতরের বন্ধনগুলো অবিশ্বাস্যভাবে শক্তিশালী।”
বিশুদ্ধ মৌল নিষ্কাশনের অসুবিধার কারণে এদের নাম দেওয়া হয়েছে "বিরল মৃত্তিকা"। বর্তমান সরবরাহের উপর চাপ কমাতে কিছু বিশেষজ্ঞ শিল্পবর্জ্য এবং পুরোনো ইলেকট্রনিক্স থেকে এই মূল্যবান ধাতুগুলোকে পুনর্ব্যবহার ও নিষ্কাশনের নতুন পদ্ধতি নিয়ে গবেষণা করছেন। তাঁরা নতুন যৌগে বিরল মৃত্তিকার অনন্য চৌম্বকীয় এবং বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলো পুনরায় তৈরি করারও চেষ্টা করছেন, এই আশায় যে এই নতুন যৌগগুলো আরও সহজলভ্য বিকল্প হয়ে উঠবে। তবে, ক্রমবর্ধমান চাহিদা থাকা সত্ত্বেও বর্তমানে বিরল মৃত্তিকার কোনো কার্যকর বিকল্প নেই।
থু থাও ( লাইভ সায়েন্স অনুসারে)
[বিজ্ঞাপন_২]
উৎস লিঙ্ক
মন্তব্য (0)