Birnessite
বিরনেসাইট (নামমাত্র MnO2·nH2O), যা δ-নামেও পরিচিত, একটি হাইড্রাস ম্যাঙ্গানিজ ডাই অক্সাইড খনিজ যার রাসায়নিক সূত্র Na0.7Ca0.3Mn7O14 · 2.8H2O। এটি পৃথিবীর পৃষ্ঠের প্রধান ম্যাঙ্গানিজ খনিজ প্রজাতি, এবং সাধারণত মাটি, পলল, শস্য এবং শিলা আবরণ (যেমন, মরুভূমির বার্নিশ), এবং সামুদ্রিক ফেরোম্যাঙ্গানিজ নোডুল এবং ভূত্বকগুলিতে সূক্ষ্ম-দানাদার, দুর্বল স্ফটিকায়িত সমষ্টি হিসাবে দেখা যায়। এটি স্কটল্যান্ডের অ্যাবারডিনশায়ারের বারনেসে আবিষ্কৃত হয়েছিল। গঠন অক্সিজেনযুক্ত জলীয় দ্রবণে এমএন (II)-এর জারণ থেকে এর বৃষ্টিপাত খনিজ পৃষ্ঠে গতিময়ভাবে বাধাগ্রস্ত এবং ধীর হয়। জৈবিক এমএন (II) জারণ সাধারণত অজৈব এমএন (II) জারণ প্রক্রিয়ার তুলনায় দ্রুত হয় এবং এই কারণে বেশিরভাগ প্রাকৃতিক বার্নেসাইট অণুজীব, বিশেষত ব্যাকটেরিয়া, তবে ছত্রাক দ্বারাও উত্পাদিত হয় বলে মনে করা হয়। গঠন এবং কাঠামো বিরনেসাইট একটি অ-স্টোইকিওমেট্রিক যৌগ, যেখানে নামমাত্র MnO2·nH2O সূত্রে Mn4 + আয়নগুলির পরিবর্তনশীল পরিমাণ হয় অনুপস্থিত, অথবা প্রাথমিকভাবে Mn3 + আয়ন দ্বারা এবং দ্বিতীয়ত Mn2 + আয়ন দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়। যেহেতু একটি কঠিন পদার্থ সামগ্রিকভাবে বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ, তাই এমএন4 + শূন্যপদ এবং হেটেরোভালেন্ট এমএন প্রতিস্থাপন দ্বারা সৃষ্ট নিট ঋণাত্মক আধানের ভারসাম্য বজায় রাখার জন্য বার্নেসাইটে বৈদেশিক ক্যাটায়ন থাকে। দুটি স্ফটিকগত কাঠামো জানা যায়, ট্রাইক্লিনিক বার্নেসাইট (টি. সি. বি. আই) এবং ষড়ভুজাকার বার্নেসাইট (এইচ. বি. আই)। এগুলির মধ্যে দুটি প্রান্ত-ভাগাভাগি করা এম. এন. ও. 6 অষ্টতলার স্তর নিয়ে গঠিত যা জলের অণুগুলির এক বা দুটি স্তর দ্বারা পৃথক করা হয়। এক-জলের স্তর যৌগগুলির একটি বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা স্তর স্ট্যাকিংয়ের দিকে ~ 7 Å পুনরাবৃত্তি করে এবং দ্বিতীয় জলের স্তর যোগ করা স্তরের ব্যবধানকে ~ 10 Å এ প্রসারিত করে। 10 Å ফর্মটিকে বুসেরাইট বলা হয়। টিসিবিআই-এর স্তর গঠন সাধারণত এমএন4 + 0.69Mn3 + 0.31 হয়। এম. এন. 3 + ও. 6 এবং এম. এন. 4 + ও. 6 অক্টাহেড্রা এম. এন. ও. 2 স্তরের কাঁচা অংশে সম্পূর্ণরূপে সাজানো থাকে, যাতে প্রতিটি এম. এন. 3 + সমৃদ্ধ সারি দুটি এম. এন. 4 + সমৃদ্ধ <আই. ডি1> দিয়ে পরিবর্তিত হয়, 11 স্তর আধানটি ক্ষারীয় এবং ক্ষারীয়-মৃত্তিকা ক্যাটায়ন (যেমন, না, কে, সি. এ, বি) দ্বারা জলের অণুগুলির সাথে আন্তঃস্তর অঞ্চলে প্রতিহত হয় এবং তাই টি. সি. বি. আই-এর একটি ক্যাটায়ন-বিনিময় ক্ষমতা রয়েছে। Na-বিনিময় TcBi-এর একটি সাধারণ রাসায়নিক সূত্র হল Na0.31 (Mn 4+0.69 Mn 3+0.31) O2· 0.4H2O। এইচ. বি. আই-এর স্তর কাঠামো টি. সি. বি. আই-এর থেকে অষ্টতলকীয় এম. এন. 4 + শূন্যপদের (ভ্যাক্স) উপস্থিতির দ্বারা পৃথক। কৃত্রিম এইচ. বি. আই-এর রাসায়নিক সূত্র পিএইচ-এর উপর নির্ভর করে। সাধারণ সূত্র হল H + x Mn3 + y Mn2 + z (Mn4 + u Mn3 + vVacw) O2, যেখানে x + 3y + 2z = v + 4w নিরপেক্ষতার জন্য। এম. এন. ও. 2 স্তরগুলি পর্যায়ক্রমে সিন্থেটিক ট্রাইক্লিনিক এবং ষড়ভুজাকার বারনেসাইট স্ফটিকগুলিতে স্ট্যাক করা হয়। তবে, প্রাকৃতিক পদার্থের ক্ষেত্রে এটি খুব কমই ঘটে। রাসায়নিকভাবে জটিল হওয়ার পাশাপাশি, প্রাকৃতিক বার্নেসাইট স্ফটিকগুলি স্তরের স্ট্যাকিং এবং স্তরগুলির সমতলতার ক্ষেত্রে কাঠামোগতভাবে বিশৃঙ্খল হয়। একটি প্রাকৃতিক বার্নেসাইট স্ফটিকের মাত্র কয়েকটি স্তর থাকতে পারে এবং এগুলি প্রায়শই বাঁকানো থাকে এবং সর্বদা অসম্পূর্ণভাবে রেজিস্ট্রির অভিমুখী এবং অনুবাদমূলক ক্ষতির সাথে স্ট্যাক করা থাকে। স্তরগুলি সম্পূর্ণরূপে এলোমেলোভাবে অভিমুখী হলে স্ট্যাকিং ব্যাধিটিকে "টার্বোস্ট্র্যাটিক" হিসাবে উল্লেখ করা হয়। টার্বোস্ট্র্যাটিকভাবে স্ট্যাক করা স্তর সহ প্রাকৃতিক বার্নেসাইটকে ভার্নাডাইট বলা হয় এবং সিন্থেটিক অ্যানালগকে δ-MnO2 বলা হয়। ভার্নাডাইটের স্তরের ব্যবধান ~ 7 Å বা ~ 10 Å হতে পারে এবং কোয়ার্টজ আবরণে এবং ফেরোম্যাঙ্গানিজ ভূত্বকগুলিতে দুই ধরনের স্তরের আন্তঃবিন্যাস লক্ষ্য করা গেছে। পৃষ্ঠের প্রতিক্রিয়াশীলতা একটি শূন্যপদের + 4 আধান ঘাটতি শূন্যপদের উপরে এবং নীচে (যেমন, Ca, Cu, Zn, Pb, Cd, Tl) অভ্যন্তরীণ-গোলক কমপ্লেক্স গঠনকারী বিভিন্ন ধরনের আন্তঃস্তর ক্যাটায়ন দ্বারা ভারসাম্যপূর্ণ হতে পারে। আন্তঃস্তর ক্যাটায়নগুলির আপেক্ষিক স্থিতিশীলতা পরীক্ষামূলকভাবে এবং তাত্ত্বিকভাবে পৃষ্ঠের জটিলতার মডেলিং এবং গণনামূলক রসায়ন দ্বারা মূল্যায়ন করা হয়েছে। এইচ. বি. আই পৃষ্ঠে পি. বি. 2 +-এর সর্বোচ্চ স্থায়িত্ব রয়েছে এবং বার্নেসাইটের জন্য পি. বি. 2 +-এর উচ্চ ভূ-রাসায়নিক সম্পর্ক সম্ভবত সমুদ্রের জলের তুলনায় সামুদ্রিক ফেরোম্যাঙ্গানিজ আমানতের বিলিয়ন-গুণ সমৃদ্ধকরণকে ব্যাখ্যা করে, যা অন্যান্য সমস্ত উপাদানকে ছাড়িয়ে গেছে। শূন্যপদের উপর রূপান্তরিত ধাতব ক্যাটায়নগুলিও অন্তর্নিহিত শূন্যপদের মধ্যে প্রবেশ করতে এবং এমএনও 2 স্তরে অন্তর্ভুক্ত হতে দেখা গেছে, যখন তাদের কার্যকর আয়নিক ব্যাসার্ধ এমএন 4 + (আর = 0.53 Å) এর কাছাকাছি থাকে। উদাহরণস্বরূপ, Zn2 + (r = 0.74 Å) কখনই কোনও শূন্য স্থানে প্রবেশ করতে দেখা যায়নি, যেখানে Ni2 + (r = 0.69 Å) আংশিকভাবে প্রবেশ করে এবং Co3 + (r = 0.54 Å) সর্বদা প্রবেশ করে। অক্টা-হেড্রাল হাই-স্পিন Co2 + (r = 0.74 Å) একটি শূন্যস্থানে শোষিত হয়ে একটি ছোট টেট্রাহেড্রাল কমপ্লেক্সে (r = 0.58 Å) রূপান্তরিত হয়ে অক্টা-হেড্রাল এমএন শূন্যস্থানে প্রবেশ করে এবং পরবর্তীকালে এমএন 4 + দ্বারা সিও 3 +-এ জারিত হওয়ার আগে নিম্ন-স্পিন অবস্থায় রূপান্তরিত হয়, যা হ্রাস পেয়ে এমএন 3 + হয়। কো-এর পৃষ্ঠ-অনুঘটক, রেডক্স-চালিত গ্রহণ সমুদ্রের জলের তুলনায় সামুদ্রিক ফেরোম্যাঙ্গানিজ আমানতের এক বিলিয়ন গুণ সমৃদ্ধির দিকেও পরিচালিত করে। ফেরোম্যাঙ্গানিজ জমা এবং সমুদ্রের জলের মধ্যে কো-এর ভূ-রাসায়নিক বিভাজন Pb2 +-এর পরে সমস্ত উপাদানের মধ্যে দ্বিতীয় সর্বোচ্চ। বৈশিষ্ট্য এবং প্রয়োগ প্রকৃতিতে, সালোকসংশ্লেষক জীবগুলি ফটোসিস্টেম II ঝিল্লি প্রোটিন কমপ্লেক্সের মাধ্যমে জলকে আণবিক অক্সিজেনে জারিত করতে বার্নেসাইট-টাইপ Mn4CaO5 ক্লাস্টারের উচ্চ জারণ ক্ষমতা ব্যবহার করে। তাদের অর্ধপরিবাহী বৈশিষ্ট্যের কারণে, বর্নেসাইট-ধরনের উপকরণগুলি অনুঘটক এবং তড়িৎরাসাযনিক শক্তি সঞ্চয় (ব্যাটারি এবং সিউডোকাপ্যাসিটার) সহ বিভিন্ন ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়। ট্রাইক্লিনিক বার্নেসাইটে এমএন3 + ক্যাটায়নগুলির ক্রম এবং ষড়ভুজাকার বার্নেসাইটে এমএন4 + শূন্যপদ, উভয়ই ব্যান্ডের ব্যবধান হ্রাস করে এবং তাই বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা বাড়ায়। এম. এন. ও. 2 ন্যানোশিটের জন্য অর্ধ-ধাতব আচরণ লক্ষ্য করা গেছে, যা তাদের স্পিন্ট্রনিক্সে আবেদনের জন্য প্রতিশ্রুতিবদ্ধ প্রার্থী করে তোলে। বিরনেসাইট জারণের মাধ্যমে প্রিওনগুলিকে ভেঙে ফেলতে সক্ষম। পরীক্ষাগারের বাইরে এই প্রক্রিয়াটি কতটা ভাল কাজ করে তা স্পষ্ট নয়। আরও দেখুন অন্যান্য ম্যাঙ্গানিজ অক্সাইডঃ বুসেরাইট পাইরোলুসাইট সাইলোমেলেন টোডোরোকাইট রামসেটেলাইট রেফারেন্স সোডিয়াম খনিজ ক্যালসিয়াম খনিজ পটাসিয়াম খনিজ ম্যাঙ্গানিজ (III, IV) খনিজ হাইড্রক্সাইড খনিজ মনোক্লিনিক খনিজ মহাকাশ গোষ্ঠীতে খনিজ 12