লোহা বা আয়রন (Iron)

লোহা বা আয়রন (Iron) :

এর সংকেত— Fe,  পারমাণবিক সংখ্যা— 26,  পারমাণবিক ভর— 55.85,   যোজ্যতা— 2 এবং 3,    ঘনত্ব —7.85 গ্রাম/সিসি,  গলনাঙ্ক— 1530°C,   স্ফুটনাঙ্ক —2450°C  ।

উৎস : আয়রনের প্রধান আকরিকগুলি হল :  [i] ম্যাগনেটাইট (Magnetite) Fe₃O₄,   [ii]  রেড হেমাটাইট (Red Haematite) Fe₂O₃,    [iii] আয়রন পাইরাইটিস (Iron Pyrites) FeS₂    [iv] সিডারাইট (Siderite) FeCO₃ ।

আয়রনকে প্রকৃতিতে মুক্ত অবস্থায় পাওয়া যায় না । পৃথিবীর বিভিন্ন স্থানে প্রচুর আয়রনের আকরিক পাওয়া যায় । ভারতের বিহার, পশ্চিমবঙ্গ, ওড়িশা, কর্ণাটক ও অন্ধ্রপ্রদেশে লোহার আকরিক পাওয়া যায় । ভূ-ত্বকে আয়রনের পরিমাণ 4.12 শতাংশ ।

আয়রনের রাসায়নিক ধর্ম :

[১] বায়ুর সঙ্গে বিক্রিয়া (Reaction with air) :-

[i] শুষ্ক বায়ুর সঙ্গে লোহা বিক্রিয়া করে না ।

[ii] আর্দ্র বায়ুর মধ্যে লোহা রাখলে কিছু দিনের মধ্যে লোহার ওপরে হলুদ রঙের আস্তরণ পড়ে । একে মরচে (rust) বলে । মরচে হল জলযুক্ত ফেরিক অক্সাইড, 2Fe₂O₃, 3H₂O । আয়রনের সঙ্গে বায়ুর অক্সিজেন এবং জলীয় বাষ্পের বিক্রিয়ায় মরচে উৎপন্ন হয় । বিশুদ্ধ লোহায় মরচে পড়ে না । 

[iii] বায়ু বা অক্সিজেনের উপস্থিতিতে লোহাকে তীব্রভাবে উত্তপ্ত করলে জ্বলে ওঠে এবং ফেরোসোফেরিক অক্সাইড (Fe₃O₄) উৎপন্ন হয় ।

  3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄

[২] জলের সঙ্গে বিক্রিয়া (Reaction with water) :-

[i] সাধারণ উষ্ণতায় বিশুদ্ধ লোহার সঙ্গে জলের কোনো বিক্রিয়া হয় না ।

[ii] লোহিত তপ্ত লোহার উপর দিয়ে স্টিম চালনা করলে ফেরোসোফেরিক অক্সাইড এবং হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন হয় ।

   3Fe + 4H₂O = Fe₃O₄ + 4H₂↑

[৩] ক্ষারের সঙ্গে বিক্রিয়া (Reaction with alkalis) :- সাধারণ অবস্থায় ক্ষারের সঙ্গে আয়রনের বিক্রিয়া হয় না । কিন্তু গাঢ় সোডিয়াম হাইড্রক্সাইডের সঙ্গে আয়রন বিক্রিয়া করে সোডিয়াম ফেরাইট এবং হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন করে ।

    2Fe + 2NaOH + 2H₂O = 2NaFeO₂ + 3H₂↑

কাস্ট আয়রন বা ঢালাই লোহা :- এটি একটি অশুদ্ধ লোহা । এর মধ্যে 2 থেকে 4.5 শতাংশ কার্বন থাকে । এছাড়া সামান্য পরিমাণে সিলিকন (Si),  ম্যাঙ্গানিজ (Mn),  সালফার (S) এবং ফসফরাস (P) থাকে ।

কাস্ট আয়রনের ব্যবহার : ছাঁচে ঢালাই করা দ্রব্য, যেমন— লোহার নল, আলোকস্থম্ভ, উনুনের শিক প্রভৃতি প্রস্তুতিতে ব্যবহৃত হয় । এছাড়া রট আয়রন এবং ইস্পাত প্রস্তুতিতে কাস্ট আয়রনের বেশির ভাগ অংশ ব্যবহৃত হয় ।

স্টিল : এর মধ্যে কার্বনের পরিমাণ 0.15 থেকে 1.5 শতাংশ থাকে । স্টিলকে লোহিত তপ্ত করে জলে ডুবিয়ে আবার 200°C — 350°C উষ্ণতায় উত্তপ্ত করলে এর নমনীয়তা ও দৃঢ়তা বাড়ে । এই পদ্ধতিকে ইস্পাতের পানদান বলা হয় ।

স্টিলের ব্যবহার : রেল এবং ট্রামলাইন, গাড়ি, জাহাজ, কড়ি, নানরকম যুদ্ধাস্ত্র, যন্ত্রপাতি, ছুরি, কাঁচি, ব্লেড, চাষের জন্য লাঙ্গলের ফলা, ট্রাক্টর প্রভৃতি প্রস্তুত করা হয় । করাত, স্থায়ী চুম্বক, সেতু, গাড়ির স্প্রিং প্রভৃতিতে স্টিল ব্যবহৃত হয় । এছাড়া স্টিলের সঙ্গে সামান্য পরিমাণ অন্য ধাতু মিশিয়ে নানারকম সংকর স্টিল (alloy steel) উৎপন্ন করা হয় । যেমন :

[i] নিকেল স্টিল : নিকেল (Ni) 3.25% — রেলের পাটি এবং বিভিন্ন গাঠনিক কার্যে ব্যবহৃত হয় ।

[ii] ইনভার : নিকেল (Ni) 3.5% — পেন্ডুলামের রড, মিটার স্কেল, প্রস্তুতিতে ব্যবহৃত হয় ।

[iii] ম্যাঙ্গানিজ স্টিল : ম্যাঙ্গানিজ (Mn) 12 - 14% — রেল লাইন, সিন্দুক, পাথর চূর্ণ করার মেশিন, হেলমেট ইত্যাদি প্রস্তুতিতে ব্যবহার করা হয় ।  

[iv] কলংকহীন ইস্পাত বা স্টেইনলেস স্টিল : ক্রোমিয়াম (Cr) 10% - 15% — অস্ত্রোপচারে ব্যবহৃত ছুরি, কাঁচি, এবং বাসন প্রস্তুতিতে ব্যবহৃত হয় ।

[v] ডুরায়রন : সিলিকন (Si) 16% — অ্যাসিড রাখার পাত্র রূপে ব্যবহৃত হয় ।

[vi] টাংস্টেন স্টিল : টাংস্টেন (W) 18% এবং ক্রোমিয়াম (Cr) 5% — যেসব যন্ত্র দ্রুত ঘোরানো হয়, সেসব যন্ত্র প্রস্তুতিতে ব্যবহৃত হয় ।

রট আয়রন বা পেটা লোহা : এই জাতীয় লোহা অনেকটা বিশুদ্ধ । এর মধ্যে 0.1 থেকে 0.15 শতাংশ কার্বন থাকে ।

রট আয়রন বা পেটা লোহার ব্যবহার : তড়িৎচুম্বকের মজ্জা, তার, শিকল, পেরেক, ডায়নামো ও মোটরের ভিতরের অংশ, তালা-চাবি, ঢালাই করার জন্য লোহার রড প্রভৃতি প্রস্তুতিতে এবং ওয়েল্ডিং -এর কাজে ব্যবহৃত হয় ।

আয়রন পাইরাইটিসকে লোহার আকরিক বলা হয় না— কারণ : আয়রন পাইরাইটিস (Iron Pyrites) FeS₂ থেকে সুলভে ও সহজে আয়রন নিষ্কাশন করা যায় না । পক্ষান্তরে, সালফিউরিক অ্যাসিডের পণ্য উৎপাদনের ক্ষেত্রে আয়রন পাইরাইটিস SO₂ প্রস্তুত করতে ব্যবহার করা হয় । FeS₂ -কে অতিরিক্ত বায়ুতে পোড়ালে SO₂ উৎপন্ন হয় ।

যথা: 4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ (ফেরিক অক্সাইড) + 8SO₂↑ । অতএব, আয়রন পাইরাইটিস (FeS₂) লোহার একটি খনিজ, কিন্তু লোহার আকরিক নয় ।

*****