কঠিন দ্রবণ কী?
কঠিন অবস্থায় দুই বা ততোধিক মৌলের সমসত্ত্ব মিশ্রণকে কঠিন দ্রবণ (Solid Solution) বলে। এটি ধাতব সংকর ও অন্যান্য কঠিন পদার্থের মধ্যে দেখা যায়।
কঠিন দ্রবণের উদাহরণ
- ধাতব সংকর:
- পিতল (Brass) – কপার (Cu) ও জিংক (Zn)
- ব্রোঞ্জ (Bronze) – কপার (Cu) ও টিন (Sn)
- প্লাম্বারের ঝাল (Plumber’s solder) – সীসা (Pb) ও টিন (Sn)
- ডুরালুমিন (Duralumin) – অ্যালুমিনিয়াম (Al), কপার (Cu), ম্যাগনেসিয়াম (Mg), ও ম্যাঙ্গানিজ (Mn)
- অধাতব সংকর:
- স্টিল (Steel) – আয়রন (Fe) ও কার্বন (C)
- টাংস্টেন কার্বাইড (WC) – টাংস্টেন (W) ও কার্বন (C)
কঠিন দ্রবণে দ্রাবক ও দ্রাব
কোনো কঠিন দ্রবণে যে মৌলের পরিমাণ বেশি থাকে সেটি দ্রাবক (Solvent) এবং যে মৌলের পরিমাণ কম থাকে সেটি দ্রাব (Solute) হিসেবে কাজ করে।
উদাহরণ:
- পিতলে কপার (64%) এবং জিংক (36%) থাকে। এখানে কপার হল দ্রাবক এবং জিংক হল দ্রাব।
কঠিন দ্রবণের প্রকারভেদ
কঠিন দ্রবণকে প্রধানত দুই ভাগে ভাগ করা হয়:
1️⃣ প্রতিস্থাপিত কঠিন দ্রবণ (Substitutional Solid Solution)
এ ধরনের দ্রবণে, দ্রাবকের পরমাণুর কিছু অংশ দ্রাবের পরমাণু দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়।
Hume-Rothery শর্তাবলী:
কোনো প্রতিস্থাপিত কঠিন দ্রবণ গঠনের জন্য নিম্নলিখিত শর্তগুলি পূরণ হতে হয়—
✔ পরমাণুর ব্যাস পার্থক্য ≤ ১৫%
✔ তড়িৎ-ঋণাত্মকতার পার্থক্য কম হতে হবে
✔ যোজ্যতা ও কেলাস কাঠামো সদৃশ হতে হবে
✅ উদাহরণ:
- Ag-Au (সিলভার-গোল্ড)
- Cu-Ni (কপার-নিকেল)
- Ge-Si (জার্মানিয়াম-সিলিকন)
💡 Cu-Zn (কপার-জিংক) ক্ষেত্রে আংশিক প্রতিস্থাপন ঘটে, কারণ Cu ও Zn-এর কেলাস কাঠামো ভিন্ন।
2️⃣ ইন্টারস্টিশিয়াল কঠিন দ্রবণ (Interstitial Solid Solution)
এক্ষেত্রে, দ্রাব পরমাণুগুলি দ্রাবকের পারমাণবিক কাঠামোর ফাঁকা স্থানে (Interstitial Sites) প্রবেশ করে।
✅ উদাহরণ:
- স্টিল (Steel) – আয়রনের ফাঁকা জায়গায় কার্বন পরমাণু প্রবেশ করে।
- টাইটেনিয়াম-হাইড্রাইড (TiH₂) – টাইটেনিয়ামের ফাঁকা জায়গায় হাইড্রোজেন প্রবেশ করে।
💡 স্টিলের মধ্যে কার্বনের পরিমাণ:
- মাইল্ড স্টিল (Mild Steel): ≤ 0.2% কার্বন
- হাই কার্বন স্টিল (High Carbon Steel): 0.6% – 3% কার্বন
উপসংহার:
কঠিন দ্রবণ বিভিন্ন ধাতব ও অধাতব উপাদানের মধ্যে গঠিত হয় এবং এটি উপাদানের শক্তি, স্থায়িত্ব, এবং কার্যকারিতা বাড়িয়ে দেয়। প্রতিস্থাপিত ও ইন্টারস্টিশিয়াল কঠিন দ্রবণের মাধ্যমে বিজ্ঞানীরা উন্নত মানের সংকর ধাতু তৈরি করতে পারেন যা শিল্প ও প্রকৌশলে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।