রসায়ন, বেশিরভাগ সঠিক বিজ্ঞানের মতো যার জন্য প্রচুর মনোযোগ এবং দৃঢ় জ্ঞানের প্রয়োজন হয়, এটি কখনই স্কুলছাত্রীদের প্রিয় শৃঙ্খলা ছিল না। কিন্তু নিরর্থক, কারণ এর সাহায্যে আপনি একজন ব্যক্তির চারপাশে এবং ভিতরে ঘটছে এমন অনেক প্রক্রিয়া বুঝতে পারেন। উদাহরণস্বরূপ, হাইড্রোলাইসিস প্রতিক্রিয়া নিন: প্রথম নজরে মনে হয় যে এটি শুধুমাত্র রাসায়নিক বিজ্ঞানীদের জন্য গুরুত্বপূর্ণ, কিন্তু আসলে, এটি ছাড়া, কোন জীব সম্পূর্ণরূপে কাজ করতে পারে না। আসুন এই প্রক্রিয়াটির বৈশিষ্ট্য এবং মানবতার জন্য এর ব্যবহারিক তাৎপর্য সম্পর্কে জেনে নিই।
হাইড্রোলাইসিস প্রতিক্রিয়া: এটা কি?
এই বাক্যাংশটি পানি এবং নতুন যৌগ গঠনের সাথে দ্রবীভূত একটি পদার্থের মধ্যে বিনিময় পচনের একটি নির্দিষ্ট প্রতিক্রিয়া। হাইড্রোলাইসিসকে পানিতে সলভোলাইসিসও বলা যেতে পারে।
এই রাসায়নিক শব্দটি 2টি গ্রীক শব্দ থেকে এসেছে: "জল" এবং "পচন"।
হাইড্রোলাইসিস পণ্য
বিবেচনার অধীন প্রতিক্রিয়া ঘটতে পারে যখন H2O জৈব এবং অজৈব উভয় পদার্থের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে। এর ফলাফল সরাসরি নির্ভর করে পানি কিসের সংস্পর্শে এসেছে এবং তাও কিনাএই অতিরিক্ত পদার্থ-অনুঘটক, তাপমাত্রা এবং চাপ পরিবর্তিত হয়েছে কিনা।
উদাহরণস্বরূপ, লবণ হাইড্রোলাইসিসের প্রতিক্রিয়া অ্যাসিড এবং ক্ষার গঠনে উৎসাহিত করে। এবং যখন এটি জৈব পদার্থ আসে, অন্যান্য পণ্য প্রাপ্ত করা হয়। চর্বিগুলির জল সলভলাইসিস গ্লিসারল এবং উচ্চতর ফ্যাটি অ্যাসিড গঠনের প্রচার করে। প্রোটিনের সাথে প্রক্রিয়াটি ঘটলে, ফলস্বরূপ বিভিন্ন অ্যামিনো অ্যাসিড তৈরি হয়। কার্বোহাইড্রেট (পলিস্যাকারাইড) ভেঙ্গে মনোস্যাকারাইডে পরিণত হয়।
মানুষের শরীরে, প্রোটিন এবং কার্বোহাইড্রেট সম্পূর্ণরূপে শোষণ করতে অক্ষম, হাইড্রোলাইসিস প্রতিক্রিয়া তাদের শরীর হজম করতে সক্ষম এমন পদার্থগুলিতে "সরল" করে। তাই পানিতে সলভোলাইসিস প্রতিটি জৈবিক ব্যক্তির স্বাভাবিক ক্রিয়াকলাপে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।
লবণ হাইড্রোলাইসিস
একটি হাইড্রোলাইসিস প্রতিক্রিয়া কী তা জানার পরে, আপনার অজৈব উৎপত্তির পদার্থ, যথা লবণের সাথে এর কোর্সের সাথে নিজেকে পরিচিত করা উচিত।
এই প্রক্রিয়াটির বৈশিষ্ট্য হল এই যৌগগুলি যখন জলের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে, তখন লবণের সংমিশ্রণে দুর্বল ইলেক্ট্রোলাইট আয়নগুলি তা থেকে বিচ্ছিন্ন হয়ে H2O দিয়ে নতুন পদার্থ তৈরি করে। এটি একটি অ্যাসিড বা দুর্বল বেস বা উভয়ই হতে পারে। এই সবের ফলস্বরূপ, জল বিচ্ছিন্নতার ভারসাম্যের একটি পরিবর্তন ঘটে৷
প্রত্যাবর্তনযোগ্য এবং অপরিবর্তনীয় হাইড্রোলাইসিস
উপরের উদাহরণে, শেষ হাইড্রোলাইসিস সমীকরণে, আপনি একটির পরিবর্তে দুটি তীর দেখতে পাচ্ছেন, উভয়ই ভিন্ন দিকে নির্দেশ করছে। এর মানে কী? এই চিহ্নটি নির্দেশ করে যে হাইড্রোলাইসিস প্রতিক্রিয়া বিপরীতমুখী। অনুশীলনে এইএর অর্থ হল, পানির সাথে মিথস্ক্রিয়া করে, গৃহীত পদার্থটি একই সাথে শুধুমাত্র উপাদানগুলিতে পচে যায় না (যা নতুন যৌগ গঠনের অনুমতি দেয়), তবে আবারও গঠিত হয়।
তবে, প্রতিটি হাইড্রোলাইসিস বিপরীত হয় না, অন্যথায় এটির অর্থ হবে না, যেহেতু নতুন পদার্থগুলি অস্থির হবে৷
এই প্রতিক্রিয়াটিকে অপরিবর্তনীয় করে তুলতে পারে এমন অনেকগুলি কারণ রয়েছে:
- তাপমাত্রা। চলমান বিক্রিয়ায় ভারসাম্য কোন দিকে সরে যায় তার উপর নির্ভর করে। যদি এটি উচ্চতর হয়, তাহলে একটি এন্ডোথার্মিক প্রতিক্রিয়ার দিকে একটি স্থানান্তর হয়। যদি, বিপরীতে, তাপমাত্রা হ্রাস পায়, তবে সুবিধাটি এক্সোথার্মিক প্রতিক্রিয়ার দিকে।
- চাপ। এটি আরেকটি থার্মোডাইনামিক পরিমাণ যা সক্রিয়ভাবে আয়নিক হাইড্রোলাইসিসকে প্রভাবিত করে। যদি এটি বেড়ে যায়, রাসায়নিক ভারসাম্য প্রতিক্রিয়ার দিকে স্থানান্তরিত হয়, যা মোট গ্যাসের পরিমাণ হ্রাসের সাথে থাকে। যদি এটি কমে যায়, উল্টোটা।
- প্রতিক্রিয়ায় জড়িত পদার্থের উচ্চ বা কম ঘনত্ব, সেইসাথে অতিরিক্ত অনুঘটকের উপস্থিতি।
লবণাক্ত দ্রবণে হাইড্রোলাইসিস বিক্রিয়ার প্রকার
আয়ন অনুসারে (ঋণাত্মক চার্জ সহ একটি আয়ন)। দুর্বল এবং শক্তিশালী ঘাঁটির অ্যাসিড লবণের জলে সলভোলাইসিস। মিথস্ক্রিয়াকারী পদার্থের বৈশিষ্ট্যের কারণে এই ধরনের প্রতিক্রিয়া বিপরীত হয়।
- ক্যাটেশন দ্বারা (ধনাত্মক চার্জ সহ আয়ন)। একটি শক্তিশালী অ্যাসিড এবং একটি দুর্বল বেসের একটি লবণের হাইড্রোলাইসিস। সে ওপ্রত্যাবর্তনযোগ্য।
- একটি দুর্বল অ্যাসিড এবং একটি দুর্বল ভিত্তির লবণের বিক্রিয়া। এই ধরনের প্রক্রিয়াটিকে প্রায় অপরিবর্তনীয় হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে, যেহেতু সমস্ত নবগঠিত পদার্থ তথাকথিত প্রতিক্রিয়া অঞ্চল ছেড়ে চলে যায়, প্রস্রাব করে বা গ্যাসে পরিণত হয়।
- যদি বেস এবং অ্যাসিড লবণ উভয়ই শক্তিশালী হয় তবে এই জাতীয় দ্রবণে জলের দ্রবণ ঘটবে না।
হাইড্রোলাইসিসের ডিগ্রী
লবণে হাইড্রোলাইসিসের বৈশিষ্ট্যগুলি অধ্যয়ন করে, এটির ডিগ্রির মতো একটি ঘটনাতে মনোযোগ দেওয়া উচিত। এই শব্দের অর্থ হল দ্রবণে থাকা এই পদার্থের মোট পরিমাণের সাথে লবণের অনুপাত (যা ইতিমধ্যে H2O এর সাথে পচনশীল প্রতিক্রিয়ায় প্রবেশ করেছে)।
হাইড্রোলাইসিসের সাথে জড়িত অ্যাসিড বা বেস যত দুর্বল, এর মাত্রা তত বেশি। এটি 0-100% এর মধ্যে পরিমাপ করা হয় এবং নীচের সূত্র দ্বারা নির্ধারিত হয়৷
N হল পদার্থের অণুর সংখ্যা যেগুলি হাইড্রোলাইসিস করেছে এবং N0 হল দ্রবণে তাদের মোট সংখ্যা৷
অধিকাংশ ক্ষেত্রে, লবণে জলের দ্রবণের মাত্রা কম। উদাহরণস্বরূপ, 1% সোডিয়াম অ্যাসিটেট দ্রবণে, এটি মাত্র 0.01% (20 ডিগ্রি তাপমাত্রায়)।
জৈব উৎসের পদার্থে হাইড্রোলাইসিস
অধ্যয়নের অধীনে প্রক্রিয়াটি জৈব রাসায়নিক যৌগগুলিতেও ঘটতে পারে৷
ব্যবহারিকভাবে সমস্ত জীবন্ত প্রাণীর মধ্যে, শক্তি বিপাকের (ক্যাটাবলিজম) অংশ হিসাবে হাইড্রোলাইসিস ঘটে। এর সাহায্যে, প্রোটিন, চর্বি এবং কার্বোহাইড্রেটগুলি সহজেই হজমযোগ্য পদার্থে ভেঙে যায়। একই সময়ে, প্রায়ই জল নিজেই খুব কমই হয়সলভোলাইসিস প্রক্রিয়া শুরু করতে সক্ষম হতে দেখা যায়, তাই জীবকে অনুঘটক হিসাবে বিভিন্ন এনজাইম ব্যবহার করতে হয়।
যদি আমরা জৈব পদার্থের সাথে একটি রাসায়নিক বিক্রিয়া সম্পর্কে কথা বলি যার লক্ষ্য একটি পরীক্ষাগার বা উৎপাদন পরিবেশে নতুন পদার্থ প্রাপ্তির লক্ষ্যে, তাহলে শক্তিশালী অ্যাসিড বা ক্ষারগুলি দ্রবণে যোগ করা হয় যাতে গতি বাড়ানো যায়।
ট্রাইগ্লিসারাইডে হাইড্রোলাইসিস (ট্রায়াসিলগ্লিসারল)
এই উচ্চারণ করা কঠিন শব্দটি ফ্যাটি অ্যাসিডকে বোঝায়, যা আমরা বেশিরভাগই চর্বি হিসাবে জানি।
এরা প্রাণী এবং উদ্ভিদ উভয় উৎপত্তিতেই আসে। যাইহোক, সবাই জানে যে জল এই জাতীয় পদার্থ দ্রবীভূত করতে সক্ষম নয়, কীভাবে চর্বিগুলির হাইড্রোলাইসিস ঘটে?
বিবেচনাধীন প্রতিক্রিয়াটিকে চর্বিগুলির স্যাপোনিফিকেশন বলা হয়। এটি একটি ক্ষারীয় বা অম্লীয় মাধ্যমের এনজাইমের প্রভাবের অধীনে ট্রায়াসিলগ্লিসারলগুলির একটি জলীয় সলভোলাইসিস। এটির উপর নির্ভর করে, ক্ষারীয় এবং অ্যাসিডিক হাইড্রোলাইসিস নির্গত হয়৷
প্রথম ক্ষেত্রে, প্রতিক্রিয়ার ফলে, উচ্চতর ফ্যাটি অ্যাসিডের লবণ (সবার কাছে সাবান হিসাবে বেশি পরিচিত) গঠিত হয়। এইভাবে, সাধারণ কঠিন সাবান NaOH থেকে প্রাপ্ত হয়, এবং KOH থেকে তরল সাবান পাওয়া যায়। তাই ট্রাইগ্লিসারাইডে ক্ষারীয় হাইড্রোলাইসিস হল ডিটারজেন্ট গঠনের প্রক্রিয়া। এটি লক্ষণীয় যে এটি উদ্ভিজ্জ এবং প্রাণী উভয় উত্সের চর্বিগুলিতে অবাধে বাহিত হতে পারে৷
প্রশ্নে প্রতিক্রিয়াটি হল যে কারণে সাবান শক্ত জলে ভালভাবে ধোয়া যায় না এবং নোনা জলে একেবারেই ফেটে যায় না৷ ব্যাপারটা হল, এটাকে কঠিন বলেН2O, যাতে ক্যালসিয়াম এবং ম্যাগনেসিয়াম আয়ন বেশি থাকে। এবং সাবান, একবার জলে, আবার হাইড্রোলাইসিসের মধ্য দিয়ে যায়, সোডিয়াম আয়ন এবং একটি হাইড্রোকার্বন অবশিষ্টাংশে পচে যায়। জলে এই পদার্থগুলির মিথস্ক্রিয়া ফলস্বরূপ, অদ্রবণীয় লবণ তৈরি হয়, যা দেখতে সাদা ফ্লেক্সের মতো। এটি যাতে না ঘটে তার জন্য, সোডিয়াম বাইকার্বোনেট NaHCO3, যা বেকিং সোডা নামে বেশি পরিচিত, জলে যোগ করা হয়। এই পদার্থটি দ্রবণের ক্ষারত্ব বাড়ায় এবং এর ফলে সাবানকে তার কার্য সম্পাদন করতে সাহায্য করে। যাইহোক, এই জাতীয় সমস্যাগুলি এড়াতে, আধুনিক শিল্পে সিন্থেটিক ডিটারজেন্টগুলি অন্যান্য পদার্থ থেকে তৈরি করা হয়, উদাহরণস্বরূপ, উচ্চ অ্যালকোহল এবং সালফিউরিক অ্যাসিডের এস্টারের লবণ থেকে। তাদের অণুতে বারো থেকে চৌদ্দটি কার্বন পরমাণু থাকে, তাই তারা লবণাক্ত বা শক্ত পানিতে তাদের বৈশিষ্ট্য হারায় না।
যে পরিবেশে প্রতিক্রিয়া ঘটে তা যদি অম্লীয় হয় তবে এই প্রক্রিয়াটিকে ট্রায়াসিলগ্লিসারলের অ্যাসিড হাইড্রোলাইসিস বলে। এই ক্ষেত্রে, একটি নির্দিষ্ট অ্যাসিডের প্রভাবে, পদার্থগুলি গ্লিসারল এবং কার্বক্সিলিক অ্যাসিডে পরিণত হয়৷
চর্বিগুলির হাইড্রোলাইসিসের আরেকটি বিকল্প রয়েছে - ট্রায়াসিলগ্লিসারলগুলির হাইড্রোজেনেশন। এই প্রক্রিয়াটি কিছু ধরণের পরিষ্কারের ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়, যেমন ইথিলিন থেকে অ্যাসিটিলিনের চিহ্ন বা বিভিন্ন সিস্টেম থেকে অক্সিজেন অমেধ্য অপসারণ করা।
কার্বোহাইড্রেটের হাইড্রোলাইসিস
বিবেচিত পদার্থগুলি মানব এবং প্রাণীজ খাদ্যের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ উপাদানগুলির মধ্যে একটি। তবে সুক্রোজ, ল্যাকটোজ, মাল্টোজ, স্টার্চ এবং গ্লাইকোজেন বিশুদ্ধ আকারে শরীর শোষণ করতে সক্ষম হয় না। অতএব, ঠিক যেমন ক্ষেত্রেচর্বি, এই কার্বোহাইড্রেটগুলি একটি হাইড্রোলাইসিস বিক্রিয়া ব্যবহার করে হজমযোগ্য উপাদানগুলিতে ভেঙে যায়৷
এছাড়াও, শিল্পে কার্বনের জলের সলভোলাইসিস সক্রিয়ভাবে ব্যবহৃত হয়। স্টার্চ থেকে, H2O-এর সাথে বিবেচিত প্রতিক্রিয়ার ফলে, গ্লুকোজ এবং গুড় নিষ্কাশন করা হয়, যা প্রায় সমস্ত মিষ্টির অংশ।
আরেকটি পলিস্যাকারাইড যা সক্রিয়ভাবে শিল্পে অনেক দরকারী পদার্থ এবং পণ্য তৈরির জন্য ব্যবহৃত হয় তা হল সেলুলোজ। এটি থেকে টেকনিক্যাল গ্লিসারিন, ইথিলিন গ্লাইকল, ফডার ইস্ট, সরবিটল এবং সুপরিচিত ইথাইল অ্যালকোহল বের করা হয়।
সেলুলোজের হাইড্রোলাইসিস উচ্চ তাপমাত্রায় দীর্ঘায়িত এক্সপোজার এবং খনিজ অ্যাসিডের উপস্থিতির সাথে ঘটে। এই প্রতিক্রিয়ার শেষ পণ্যটি হল, স্টার্চের ক্ষেত্রে, গ্লুকোজ। এটি মনে রাখা উচিত যে সেলুলোজের হাইড্রোলাইসিস স্টার্চের চেয়ে বেশি কঠিন, যেহেতু এই পলিস্যাকারাইড খনিজ অ্যাসিডের বিরুদ্ধে বেশি প্রতিরোধী। যাইহোক, যেহেতু সেলুলোজ হল সমস্ত উচ্চ উদ্ভিদের কোষের ঝিল্লির প্রধান উপাদান, তাই এতে থাকা কাঁচামাল স্টার্চের তুলনায় সস্তা। একই সময়ে, সেলুলোজ গ্লুকোজ প্রযুক্তিগত প্রয়োজনে বেশি ব্যবহার করা হয়, যখন স্টার্চ হাইড্রোলাইসিস পণ্য পুষ্টির জন্য আরও ভাল বলে বিবেচিত হয়।
প্রোটিন হাইড্রোলাইসিস
প্রোটিন হল সমস্ত জীবন্ত প্রাণীর কোষের জন্য প্রধান বিল্ডিং উপাদান। তারা অসংখ্য অ্যামিনো অ্যাসিড নিয়ে গঠিত এবং শরীরের স্বাভাবিক কার্যকারিতার জন্য একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ পণ্য। তবে উচ্চ আণবিক ওজন হচ্ছেযৌগ, তারা খারাপভাবে শোষিত হতে পারে. এই কাজটি সহজ করার জন্য, এগুলিকে হাইড্রোলাইজ করা হয়৷
অন্যান্য জৈব পদার্থের মতো, এই বিক্রিয়াটি প্রোটিনকে কম আণবিক ওজনের পণ্যে ভেঙ্গে দেয় যা সহজেই শরীর দ্বারা শোষিত হয়৷
