d ও f-ব্লক মৌলসমূহ

পর্যায় সারণির ৩ নং শ্রেণী থেকে ১২ নং শ্রেণী পর্যন্ত বিস্তৃত মৌলগুলির ক্ষেত্রে প্রবেশকারী অন্তিম ইলেকট্রনটি সর্ববহিস্থ কক্ষের পূর্ববর্তী কক্ষের অর্থাৎ উপান্ত্য $(n-1)d$ উপকক্ষকে প্রবেশ করে। এদের d-ব্লক মৌল বলা হয়।
সন্ধিগত মৌলের IUPAC সংজ্ঞা: যেসব মৌলের পরমাণুর স্বাভাবিক ভূমিস্তরে অথবা তাদের যেকোনো একটি সাধারণ রাসায়নিকভাবে সুস্থিত জারণ স্তরে আংশিক বা অপূর্ণ $d$-উপকক্ষক ($d^{1-9}$) বিদ্যমান থাকে, তাদের সন্ধিগত মৌল (Transition Elements) বলে।
সাধারণ যোজ্যতা কক্ষের ইলেকট্রন বিন্যাস:
$$\mathbf{(n-1)d^{1-10} \, ns^{1-2}}$$ (যেখানে $n = 4, 5, 6, 7$ হলো সর্ববহিস্থ কক্ষের মুখ্য কোয়ান্টাম সংখ্যা)।

পর্যায় সারণির ১২ নং শ্রেণীর তিন সদস্য—জিঙ্ক ($ ext{Zn}$), ক্যাডমিয়াম ($ ext{Cd}$) ও পারদ ($ ext{Hg}$)—এদের পরমাণুর ভূমিস্তরীয় ইলেকট্রন বিন্যাস $(n-1)d^{10}ns^2$ এবং এদের একমাত্র সাধারণ জারণ অবস্থায় ($M^{2+}$) ইলেকট্রন বিন্যাস $(n-1)d^{10}$। অর্থাৎ পরমাণু বা আয়ন কোনো অবস্থাতেই এদের $d$-উপকক্ষক অসম্পূর্ণ থাকে না। ফলে:

• এদের কোনো ফাঁকা $d$-কক্ষক না থাকায় দৃশ্যমান আলো শোষণে $d\text{-}d$ রূপান্তর ঘটে না; তাই এদের যৌগগুলি বর্ণহীন ও তিরশ্চুম্বকীয় (Diamagnetic)।
• এরা কোনো পরিবর্তনশীল জারণ অবস্থা দেখায় না (কেবল $+2$ জারণ স্তর প্রদর্শন করে)।
• ধাতব বন্ধনে কোনো অযুগ্ম $d$-ইলেকট্রন অংশ না নেওয়ায় বন্ধন অত্যন্ত দুর্বল হয়, যার ফলে এদের গলনাঙ্ক ও পরমাণুকরণ এনথ্যালপি খুবই কম (পারদ সাধারণ উষ্ণতায় তরল)।
• অতএব, এরা d-ব্লক মৌল হলেও প্রকৃত বা আদর্শ সন্ধিগত মৌল নয়।

প্রথম সন্ধিগত শ্রেণী ($3d$) বরাবর স্ক্যান্ডিয়াম ($ ext{Sc}$) থেকে জিঙ্ক ($ ext{Zn}$) পর্যন্ত অগ্রসর হলে পারমাণবিক ও আয়নীয় ব্যাসার্ধে একটি বিশেষ ত্রিমুখী প্রবণতা পরিলক্ষিত হয়:

• প্রাথমিক হ্রাস ($ ext{Sc} o ext{Cr}$): নিউক্লীয় আধান প্রতি ধাপে এক একক করে বৃদ্ধি পায়। কিন্তু উপান্ত্য $3d$ উপকক্ষকে যুক্ত হওয়া ইলেকট্রনগুলি সর্ববহিস্থ $4s$ ইলেকট্রনের ওপর সম্পূর্ণ কার্যকরী আবরণী প্রভাব বিস্তার করতে পারে না। ফলে কার্যকর নিউক্লীয় আধান ($Z_{ ext{eff}}$) বৃদ্ধি পেয়ে পরমাণুর আকার সংকুচিত করে।
• মধ্যবর্তী অংশের স্থিরতা ($ ext{Mn} o ext{Ni}$): $3d$ ইলেকট্রনের সংখ্যা বৃদ্ধি পাওয়ার সাথে সাথে এদের অভ্যন্তরীণ আবরণী ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়, যা বর্ধিত নিউক্লীয় আধানের আকর্ষণকে প্রায় সমানভাবে প্রশমিত করে। দুটি বিপরীতমুখী প্রভাব ভারসাম্য বজায় রাখায় ব্যাসার্ধ প্রায় ধ্রুবক থাকে ($pprox 125 ext{ pm}$)।
• প্রান্তিক সামান্য বৃদ্ধি ($ ext{Cu} o ext{Zn}$): কপার ($3d^{10}4s^1$) ও জিঙ্কে ($3d^{10}4s^2$) দশটি যুগ্ম $3d$ ইলেকট্রনের পারস্পরিক তীব্র বিকর্ষণের কারণে বহিঃস্থ ইলেকট্রন মেঘ কিছুটা প্রসারিত হয়।

s-ব্লক মৌলের ন্যায় নির্দিষ্ট জারণ স্তরের পরিবর্তে সন্ধিগত মৌলসমূহ একাধিক পরিবর্তনশীল জারণ অবস্থা দেখায়। এর মূল কারণ হলো উপান্ত্য $(n-1)d$ এবং বহিঃস্থ $ns$ উপকক্ষকের মধ্যে শক্তির ব্যবধান অত্যন্ত কম, ফলে রাসায়নিক বন্ধন গঠনে উভয় উপকক্ষকের ইলেকট্রনই অংশগ্রহণ করতে পারে।

• নূন্যতম জারণ অবস্থা: প্রধানত $+2$, যা দুটি বহিঃস্থ $4s$ ইলেকট্রন বর্জনের মাধ্যমে অর্জিত হয় (ব্যতিক্রম: $ ext{Sc}$ কেবল $+3$ এবং $ ext{Cu}$ $+1$ ও $+2$ প্রদর্শন করে)।
• সর্বোচ্চ জারণ অবস্থা: শ্রেণীর মধ্যভাগে অবস্থিত ম্যাঙ্গানিজ ($ ext{Mn}$) তার পাঁচটি $3d$ ও দুটি $4s$ ইলেকট্রন ব্যবহার করে $\mathbf{+7}$ পর্যন্ত সর্বোচ্চ জারণ স্তর প্রদর্শন করে ($ ext{KMnO}_4$)।
• ম্যাঙ্গানিজের পরবর্তী হ্রাস: $ ext{Mn}$-এর পর $d$-কক্ষকে ইলেকট্রন জোড়বদ্ধ হতে শুরু করায় বন্ধনে অংশগ্রহণের উপযোগী অযুগ্ম ইলেকট্রনের সংখ্যা হ্রাস পায় ($ ext{Fe}: +6, ext{Co}: +5, ext{Ni}: +4, ext{Cu}: +2, ext{Zn}: +2$)।
• উচ্চ জারণ অবস্থার স্থায়িত্ব: সন্ধিগত ধাতুগুলি কেবলমাত্র সর্বাধিক তড়িৎ-ঋণাত্মক ও ক্ষুদ্র আকারের পরমাণু—অক্সিজেন ও ফ্লুরিন—এর সাথেই তাদের সর্বোচ্চ জারণ স্তরে যৌগ গঠন করে (যেমন: $ ext{Cr}_2 ext{O}_7^{2-}, ext{MnO}_4^-, ext{VF}_5$)। কারণ অক্সিজেন শক্তিশালী $p\pi ext{-}d\pi$ বহু-বন্ধন তৈরি করতে পারে।

প্রমাণ তড়িৎদ্বার বিভব $E^\circ(M^{2+}/M)$ তিনটি মৌলিক তাপগতীয় এনথ্যালপির সামগ্রিক সমষ্টি দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়:
$$\Delta H_{ ext{total}} = \Delta_{ ext{sub}}H^\circ ( ext{পরমাণুকরণ}) + \Delta_i H_1^\circ + \Delta_i H_2^\circ ( ext{আয়নায়ন}) + \Delta_{ ext{hyd}}H^\circ ( ext{জলযোজন})$$

• কপারের $E^\circ( ext{Cu}^{2+}/ ext{Cu})$ ধনাত্মক ($+0.34 ext{ V}$) হওয়ার কারণ: সমগ্র ৩d শ্রেণীতে কপারই একমাত্র মৌল যার বিভব ধনাত্মক। কপারের উচ্চ পরমাণুকরণ এনথ্যালপি ($+339 ext{ kJ mol}^{-1}$) এবং প্রথম ও দ্বিতীয় আয়নায়ন এনথ্যালপির সমষ্টি ($+2703 ext{ kJ mol}^{-1}$) এত বেশি যে উৎপন্ন $ ext{Cu}^{2+}$ আয়নের জলযোজন এনথ্যালপি ($-2121 ext{ kJ mol}^{-1}$) তাকে সম্পূর্ণ পূরণ করতে পারে না। ফলে সামগ্রিক এনথ্যালপি পরিবর্তন ধনাত্মক থাকে এবং কপার লঘু অ্যাসিড থেকে হাইড্রোজেন প্রতিস্থাপন করতে পারে না।
• $ ext{Mn}^{3+}/ ext{Mn}^{2+}$ বিজারণ বিভব অত্যধিক ধনাত্মক ($+1.57 ext{ V}$) কেন? $ ext{Mn}^{2+}$ আয়নের ইলেকট্রন বিন্যাস অর্ধপূর্ণ ও অতিরিক্ত সুস্থিত $3d^5$, পক্ষান্তরে $ ext{Mn}^{3+}$ হলো $3d^4$। তাই $ ext{Mn}^{3+}$ আয়ন একটি ইলেকট্রন গ্রহণ করে অতি দ্রুত সুস্থিত $ ext{Mn}^{2+}$-এ পরিণত হতে চায়। ফলে $ ext{Mn}^{3+}$ একটি তীব্র জারক দ্রব্য।
• $d^4$ বিন্যাসযুক্ত $ ext{Cr}^{2+}$ বিজারক কিন্তু $ ext{Mn}^{3+}$ জারক কেন? জলীয় দ্রবণে অষ্টতলকীয় ক্ষেত্রে $ ext{Cr}^{2+}$ ($d^4$) একটি ইলেকট্রন বর্জন করে অর্ধপূর্ণ সুস্থিত $t_{2g}^3$ স্তরে পৌঁছায় ($ ext{Cr}^{3+}$), ফলে এটি শক্তিশালী বিজারক ($E^\circ = -0.41 ext{ V}$)। অপরপক্ষে $ ext{Mn}^{3+}$ ($d^4$) ইলেকট্রন গ্রহণ করে সুস্থিত অর্ধপূর্ণ $3d^5$ ($ ext{Mn}^{2+}$) গঠন করে তীব্র জারকরূপে ক্রিয়া করে।

চৌম্বক ক্ষেত্রে আচরণের ভিত্তিতে পদার্থসমূহকে তিনটি শ্রেণীতে ভাগ করা হয়:

• অনুচুম্বকত্ব (Paramagnetism): এক বা একাধিক অযুগ্ম ইলেকট্রনের উপস্থিতির কারণে চৌম্বক ক্ষেত্র দ্বারা মৃদুভাবে আকৃষ্ট হয়।
• তিরশ্চুম্বকত্ব (Diamagnetism): সকল ইলেকট্রন জোড়বদ্ধ থাকলে চৌম্বক ক্ষেত্র দ্বারা মৃদু বিকর্ষিত হয়।
• অয়শ্চুম্বকত্ব (Ferromagnetism): স্থায়ী সমান্তরাল ডোমেন সজ্জার কারণে স্থায়ী শক্তিশালী চুম্বকত্ব লাভ করে ($ ext{Fe}, ext{Co}, ext{Ni}$)।

প্রামাণ্য মানসমূহ: $n=1 \implies \mu = 1.73 ext{ BM}$; $n=2 \implies \mu = 2.83 ext{ BM}$; $n=3 \implies \mu = 3.87 ext{ BM}$; $n=4 \implies \mu = 4.90 ext{ BM}$; $n=5 \implies \mu = 5.92 ext{ BM}$।

সন্ধিগত ধাতুর যৌগসমূহের সুন্দর উজ্জ্বল বর্ণের পেছনে দুটি সম্পূর্ণ পৃথক ভৌত প্রক্রিয়া ক্রিয়াশীল:

• ১. $d\text{-}d$ রূপান্তর (ক্রিস্টাল ফিল্ড বিভাজন): বিচ্ছিন্ন অবস্থায় ধাতব আয়নের পাঁচটি $d$-কক্ষকের শক্তি সমতুল্য (Degenerate) থাকে। কিন্তু লিগ্যান্ডের উপস্থিতিতে অষ্টতলকীয় ক্ষেত্রে $d$-কক্ষকগুলি নিম্ন শক্তির $t_{2g}$ ($d_{xy}, d_{yz}, d_{zx}$) এবং উচ্চ শক্তির $e_g$ ($d_{x^2-y^2}, d_{z^2}$) এই দুই স্তরে বিভক্ত হয়ে পড়ে (ক্রিস্টাল ফিল্ড বিভাজন শক্তি $\Delta_o$)। দৃশ্যমান অঞ্চলের আলোকরশ্মি শোষিত হয়ে একটি ইলেকট্রন $t_{2g}$ থেকে $e_g$ স্তরে উন্নীত হলে শোষিত বর্ণের পরিপূরক বর্ণটি দৃশ্যমান হয়।
  উদাহরণ: জলীয় $[ ext{Cu}( ext{H}_2 ext{O})_6]^{2+}$ নীল, $[ ext{Ti}( ext{H}_2 ext{O})_6]^{3+}$ ($d^1$) বেগুনি, $[ ext{Fe}( ext{H}_2 ext{O})_6]^{2+}$ ($d^6$) হালকা সবুজ।
  বর্ণহীন আয়ন: $d^0$ ($ ext{Sc}^{3+}, ext{Ti}^{4+}$) এবং $d^{10}$ ($ ext{Zn}^{2+}, ext{Cu}^+$) আয়নের ক্ষেত্রে কোনো $d\text{-}d$ রূপান্তর সম্ভব নয়, তাই এরা বর্ণহীন।
• ২. লিগ্যান্ড থেকে ধাতুতে চার্জ স্থানান্তর (LMCT - অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ ফাঁদ): $ ext{KMnO}_4$ (গাঢ় বেগুনি) এবং $ ext{K}_2 ext{Cr}_2 ext{O}_7$ (উজ্জ্বল কমলা) যৌগে যথাক্রমে $ ext{Mn}^{7+}$ ও $ ext{Cr}^{6+}$ বিদ্যমান। উভয় আয়নেরই ইলেকট্রন বিন্যাস $3d^0$, অর্থাৎ এদের কোনো $d$-ইলেকট্রন নেই! ফলে এদের ক্ষেত্রে $d\text{-}d$ রূপান্তর সম্পূর্ণরূপে অসম্ভব। এদের তীব্র বর্ণের কারণ হলো চার্জ স্থানান্তর বর্ণালী (LMCT): যেখানে অক্সাইড লিগ্যান্ডের ($ ext{O}^{2-}$) পূর্ণ $2p$ কক্ষক থেকে ইলেকট্রন ক্ষণস্থায়ীভাবে ধাতব আয়নের ($ ext{Mn}^{7+}$ বা $ ext{Cr}^{6+}$) ফাঁকা $3d$ কক্ষকে স্থানান্তরিত হয়।

• অনুঘটকীয় সক্রিয়তা: পরিবর্তনশীল জারণ অবস্থা প্রদর্শনের ক্ষমতা এবং ফাঁকা $d$-কক্ষকের মাধ্যমে পৃষ্ঠতলে সক্রিয় স্থান তৈরি করে সক্রিয়করণ শক্তি হ্রাস করার ক্ষমতার জন্যই সন্ধিগত ধাতু ও তাদের অক্সাইডসমূহ আদর্শ অনুঘটক (যেমন: হেবার পদ্ধতিতে $ ext{Fe}$, স্পর্শ পদ্ধতিতে $ ext{V}_2 ext{O}_5$, তেল হাইড্রোজিনেশনে $ ext{Ni}$)।
• ইন্টারস্টিশিয়াল যৌগ (Interstitial Compounds): সন্ধিগত ধাতুর স্ফটিক জালকের ফাঁকা স্থানে ক্ষুদ্র অধাতব পরমাণু যেমন হাইড্রোজেন, কার্বন, বোরন বা নাইট্রোজেন প্রবেশ করে যে যৌগ গঠিত হয়, তাদের ইন্টারস্টিশিয়াল যৌগ বলে। বৈশিষ্ট্য: অত্যধিক কঠিন (যেমন: $ ext{TiC}$ হীরকের সমতুল্য শক্ত), অত্যন্ত উচ্চ গলনাঙ্ক (বিশুদ্ধ ধাতুর চেয়েও বেশি), রাসায়নিকভাবে নিষ্ক্রিয়, কিন্তু ধাতব পরিবাহিতা সম্পূর্ণ বজায় রাখে।
• সংকর ধাতু গঠন: সন্ধিগত ধাতুগুলির পারমাণবিক ব্যাসার্ধ প্রায় কাছাকাছি হওয়ায় (১৫%-এর কম পার্থক্য) গলিত অবস্থায় এরা পরস্পরের সাথে সহজেই স্থানবদল করে সমসত্ত্ব কঠিন দ্রবণ বা সংকর ধাতু গঠন করে (যেমন: পিতল $[ ext{Cu-Zn}]$, ব্রোঞ্জ $[ ext{Cu-Sn}]$, স্টেইনলেস স্টিল $[ ext{Fe-Cr-Ni}]$)।

ক্রোমাইট আকরিক ($ ext{FeCr}_2 ext{O}_4$ বা $ ext{FeO} \cdot ext{Cr}_2 ext{O}_3$) থেকে তিনটি ধাপে শিল্পোৎপাদন করা হয়:

• ১. ক্ষারীয় তাপজারণ: চূর্ণ ক্রোমাইট আকরিককে সোডিয়াম কার্বনেট ($ ext{Na}_2 ext{CO}_3$) ও পোড়াচুনের সাথে মিশিয়ে অতিরিক্ত বায়ুর উপস্থিতিতে উত্তপ্ত করা হয়:
  $$4 ext{FeCr}_2 ext{O}_4 + 8 ext{Na}_2 ext{CO}_3 + 7 ext{O}_2 \longrightarrow 8 ext{Na}_2 ext{CrO}_4 ( ext{হলুদ দ্রবণ}) + 2 ext{Fe}_2 ext{O}_3(s) + 8 ext{CO}_2(g)$$
• ২. আম্লিককরণ: ফিল্টার করা হলুদ দ্রবণে গাঢ় সালফিউরিক অ্যাসিড যোগ করে কমলা বর্ণের সোডিয়াম ডাইক্রোমেট প্রস্তুত করা হয়:
  $$2 ext{Na}_2 ext{CrO}_4 + ext{H}_2 ext{SO}_4 \longrightarrow ext{Na}_2 ext{Cr}_2 ext{O}_7 ( ext{কমলা দ্রবণ}) + ext{Na}_2 ext{SO}_4(s) + ext{H}_2 ext{O}$$
• ৩. পটাসিয়াম লবণে রূপান্তর: $ ext{Na}_2 ext{Cr}_2 ext{O}_7$ অতি দ্রাব্য ও উদগ্রাহী হওয়ায় এর উত্তপ্ত দ্রবণে $ ext{KCl}$ যোগ করা হয়, যার ফলে শীতল করলে কম দ্রাব্য কমলা বর্ণের $ ext{K}_2 ext{Cr}_2 ext{O}_7$ স্ফটিক পৃথক হয়ে যায়:
  $$ ext{Na}_2 ext{Cr}_2 ext{O}_7 + 2 ext{KCl} \longrightarrow \mathbf{ ext{K}_2 ext{Cr}_2 ext{O}_7(s)} + 2 ext{NaCl}$$

ক্রোমেট-ডাইক্রোমেট pH সাম্যাবস্থা:
জলীয় দ্রবণে ক্রোমেট ও ডাইক্রোমেট একটি উভমুখী সাম্যাবস্থায় থাকে যা মাধ্যমের pH-এর ওপর সরাসরি নির্ভরশীল:
$$2 ext{CrO}_4^{2-} ( ext{হলুদ}) + 2 ext{H}^+ ightleftharpoons ext{Cr}_2 ext{O}_7^{2-} ( ext{কমলা}) + ext{H}_2 ext{O}$$ আম্লিক মাধ্যমে ($ ext{pH} < 7$) কমলা ডাইক্রোমেট গঠিত হয়, আর ক্ষারীয় মাধ্যমে ($ ext{pH} > 7$) $ ext{H}^+$ প্রশমিত হওয়ায় পুনরায় হলুদ ক্রোমেট ফিরে আসে। উভয় আয়নেই ক্রোমিয়ামের জারণ স্তর কিন্তু অপরিবর্তিত ($\mathbf{+6}$) থাকে।
গঠনাকৃতি: $ ext{CrO}_4^{2-}$ চতুস্তলকীয়। $ ext{Cr}_2 ext{O}_7^{2-}$ আয়নে দুটি চতুস্তলক একটি সাধারণ অক্সিজেন পরমাণু দ্বারা যুক্ত থাকে, যেখানে $ ext{Cr-O-Cr}$ বন্ধন কোণ $126^\circ$ এবং সেতুবন্ধন দৈর্ঘ্য $179 ext{ pm}$।
আম্লিক মাধ্যমে জারক ক্রিয়া ($E^\circ = +1.33 ext{ V}$):
$$ ext{Cr}_2 ext{O}_7^{2-} + 14 ext{H}^+ + 6e^- \longrightarrow 2 ext{Cr}^{3+} ( ext{সবুজ}) + 7 ext{H}_2 ext{O}$$ * $ ext{Fe}^{2+}$-কে $ ext{Fe}^{3+}$-এ জারিত করে: $ ext{Cr}_2 ext{O}_7^{2-} + 14 ext{H}^+ + 6 ext{Fe}^{2+} ightarrow 2 ext{Cr}^{3+} + 6 ext{Fe}^{3+} + 7 ext{H}_2 ext{O}$
* $ ext{I}^-$-কে $ ext{I}_2$-এ জারিত করে: $ ext{Cr}_2 ext{O}_7^{2-} + 14 ext{H}^+ + 6 ext{I}^- ightarrow 2 ext{Cr}^{3+} + 3 ext{I}_2 + 7 ext{H}_2 ext{O}$

পাইরোলুসাইট আকরিক ($ ext{MnO}_2$) থেকে এটি তৈরি হয়:

• ধাপ ১: ক্ষারীয় জারণ: পাইরোলুসাইটকে $ ext{KOH}$ ও বায়ু বা $ ext{KNO}_3$-এর সাথে উত্তপ্ত করলে গাঢ় সবুজ পটাসিয়াম ম্যাঙ্গানেট উৎপন্ন হয়:
  $$2 ext{MnO}_2 + 4 ext{KOH} + ext{O}_2 \longrightarrow 2 ext{K}_2 ext{MnO}_4 ( ext{গাঢ় সবুজ}) + 2 ext{H}_2 ext{O}$$
• ধাপ ২: অম্লায়ন বা তড়িৎ-রাসায়নিক জারণ: অম্লীয় মাধ্যমে বা কার্বন ডাইঅক্সাইড চালনা করলে ম্যাঙ্গানেট স্বতঃ-জারণ-বিজারণ (Disproportionation) বিক্রিয়ায় পারম্যাঙ্গানেটে রূপান্তরিত হয়:
  $$3 ext{MnO}_4^{2-} ( ext{সবুজ}) + 4 ext{H}^+ \longrightarrow 2 ext{MnO}_4^- ( ext{বেগুনি}) + ext{MnO}_2(s) + 2 ext{H}_2 ext{O}$$

গঠন: $ ext{MnO}_4^{2-}$ এবং $ ext{MnO}_4^-$ উভয়ই চতুস্তলকীয়। ম্যাঙ্গানেট সবুজ ও অনুচুম্বকীয় (১টি অযুগ্ম ইলেকট্রন, $3d^1$); পারম্যাঙ্গানেট গাঢ় বেগুনি ও তিরশ্চুম্বকীয় (০টি অযুগ্ম ইলেকট্রন, $3d^0$)।
বিভিন্ন মাধ্যমে জারক ক্রিয়া:
১. আম্লিক মাধ্যমে ($ ext{H}_2 ext{SO}_4$, $E^\circ = +1.52 ext{ V}$): $ ext{MnO}_4^- + 8 ext{H}^+ + 5e^- ightarrow ext{Mn}^{2+} + 4 ext{H}_2 ext{O}$
* অক্সালেট থেকে $ ext{CO}_2$: $2 ext{MnO}_4^- + 16 ext{H}^+ + 5 ext{C}_2 ext{O}_4^{2-} ightarrow 2 ext{Mn}^{2+} + 10 ext{CO}_2 + 8 ext{H}_2 ext{O}$
* ফেরাস থেকে ফেরিক: $ ext{MnO}_4^- + 8 ext{H}^+ + 5 ext{Fe}^{2+} ightarrow ext{Mn}^{2+} + 5 ext{Fe}^{3+} + 4 ext{H}_2 ext{O}$
২. প্রশম বা মৃদু ক্ষারীয় মাধ্যমে ($E^\circ = +1.23 ext{ V}$): $ ext{MnO}_4^- + 2 ext{H}_2 ext{O} + 3e^- ightarrow ext{MnO}_2(s) + 4 ext{OH}^-$
* আয়োডাইড থেকে আয়োডেট: $2 ext{MnO}_4^- + ext{H}_2 ext{O} + ext{I}^- ightarrow 2 ext{MnO}_2 + 2 ext{OH}^- + ext{IO}_3^-$

ল্যান্থানাম ($ ext{La}$, $Z=57$)-এর পরবর্তী সিরিয়াম ($ ext{Ce}$, $Z=58$) থেকে লুটিশিয়াম ($ ext{Lu}$, $Z=71$) পর্যন্ত ১৪টি মৌলকে ল্যান্থানয়েড বলা হয়। এদের ক্ষেত্রে ইলেকট্রন প্রাক্-উপান্ত্য $4f$ উপকক্ষকে প্রবেশ করে।
সাধারণ ইলেকট্রন বিন্যাস:
$$\mathbf{[\text{Xe}] \, 4f^{1-14} \, 5d^{0-1} \, 6s^2}$$ জারণ অবস্থা: সকল ল্যান্থানয়েডের সবচেয়ে সাধারণ ও সুস্থিত জারণ অবস্থা হলো $\mathbf{+3}$। তবে ফাঁকা ($4f^0$), অর্ধপূর্ণ ($4f^7$) বা সম্পূর্ণ পূর্ণ ($4f^{14}$) সুস্থিত বিন্যাস লাভের উদ্দেশ্যে কোনো কোনো মৌল $+2$ বা $+4$ জারণ অবস্থা দেখায়:

• সিরিয়াম ($ ext{Ce}^{4+}$): $[ ext{Xe}]4f^0$ নিষ্ক্রিয় গ্যাস বিন্যাস অর্জন করে; এটি দ্রবণে তীব্র জারক হিসেবে ক্রিয়া করে সহজে $ ext{Ce}^{3+}$-এ বিজারিত হয় ($E^\circ = +1.74 ext{ V}$)।
• ইউরোপিয়াম ($ ext{Eu}^{2+}$): $[ ext{Xe}]4f^7$ অর্ধপূর্ণ সুস্থিত বিন্যাস লাভ করে; এটি তীব্র বিজারক হিসেবে কাজ করে $ ext{Eu}^{3+}$-এ জারিত হয়।
• টারবিয়াম ($ ext{Tb}^{4+}$): $[ ext{Xe}]4f^7$ অর্ধপূর্ণ বিন্যাস প্রদর্শন করে।
• ইটারবিয়াম ($ ext{Yb}^{2+}$): $[ ext{Xe}]4f^{14}$ সম্পূর্ণ পূর্ণ সুস্থিত বিন্যাস লাভ করে।

সংজ্ঞা: ল্যান্থানয়েড শ্রেণীতে পারমাণবিক সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে সাথে ল্যান্থানাম ($ ext{La}^{3+} = 103 ext{ pm}$) থেকে লুটিশিয়াম ($ ext{Lu}^{3+} = 86 ext{ pm}$) পর্যন্ত আয়নীয় ব্যাসার্ধের যে নিয়মিত ও ধারাবাহিক ক্রমহ্রাস ঘটে, তাকে ল্যান্থানয়েড সংকোচন (Lanthanoid Contraction) বলে।
আসল কারণ: পারমাণবিক সংখ্যা প্রতি ধাপে এক একক বাড়লে নিউক্লিয়াসে প্রোটন সংখ্যা বৃদ্ধি পায় এবং নতুন ইলেকট্রনটি অভ্যন্তরীণ $4f$ উপকক্ষকে যুক্ত হয়। $4f$ উপকক্ষকের আকৃতি অত্যন্ত প্রসারিত ও বিক্ষিপ্ত হওয়ায় বহিঃস্থ ইলেকট্রনের ওপর এদের আবরণী প্রভাব (Shielding Effect) অত্যন্ত দুর্বল ও অপূর্ণাঙ্গ হয় ($s > p > d > f$)। ফলে বর্ধিত নিউক্লীয় আধান অপরিবর্তিত আকর্ষণে সর্ববহিস্থ ইলেকট্রন মেঘকে কেন্দ্রের দিকে সজোরে টেনে নেয়, যার কারণে আকার সংকুচিত হয়।

অ্যাক্টিনিয়াম ($ ext{Ac}$, $Z=89$)-এর পরবর্তী থোরিয়াম ($ ext{Th}$, $Z=90$) থেকে লরেনসিয়াম ($ ext{Lr}$, $Z=103$) পর্যন্ত ১৪টি মৌলকে অ্যাক্টিনয়েড বলা হয়। এদের শেষ ইলেকট্রন $5f$ উপকক্ষকে প্রবেশ করে।
সাধারণ ইলেকট্রন বিন্যাস:
$$\mathbf{[\text{Rn}] \, 5f^{1-14} \, 6d^{0-1} \, 7s^2}$$ বিস্তৃত জারণ স্তর: ল্যান্থানয়েডের তুলনায় অ্যাক্টিনয়েড মৌলসমূহ অনেক বেশি পরিবর্তনশীল জারণ অবস্থা প্রদর্শন করে ($+3, +4, +5, +6, +7$)। ইউরেনিয়াম $+3, +4, +5, +6$ এবং নেপচুনিয়াম ও প্লুটোনিয়াম $+7$ পর্যন্ত জারণ স্তর প্রদর্শন করে। কারণ $5f, 6d$ এবং $7s$ উপকক্ষকের শক্তির ব্যবধান অত্যন্ত কম হওয়ায় বন্ধন গঠনে এরা সকলেই যুক্ত হতে পারে।
অ্যাক্টিনয়েড সংকোচন: $5f$ ইলেকট্রনের আবরণী ক্ষমতা $4f$ ইলেকট্রনের চেয়েও অনেক দুর্বল হওয়ায় অ্যাক্টিনয়েড সংকোচন ল্যান্থানয়েড সংকোচনের তুলনায় বেশি প্রভাবশালী হয়।

মিশধাতু (Mischmetal): একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ পাইরোফোরিক সংকর ধাতু, যার মধ্যে প্রায় ৫০% সিরিয়াম, ৪০% ল্যান্থানাম ও নিওডিমিয়াম, প্রায় ৫% লোহা এবং সামান্য পরিমাণ সালফার, কার্বন, ক্যালসিয়াম থাকে। এটি গ্যাস লাইটারের পাথর, ট্র্যাসার বুলেট এবং ইস্পাত পরিশোধনে ডিঅক্সিডাইজার হিসেবে ব্যবহৃত হয়।