কেন পরমাণু একে অপরের সাথে মিলিত হয়ে অণু তৈরি করতে পারে? সম্পূর্ণ ভিন্ন রাসায়নিক উপাদানের পরমাণু অন্তর্ভুক্ত পদার্থের সম্ভাব্য অস্তিত্বের কারণ কী? এগুলি আধুনিক ভৌত এবং রাসায়নিক বিজ্ঞানের মৌলিক ধারণাগুলিকে প্রভাবিত করে এমন বৈশ্বিক সমস্যা। আপনি তাদের উত্তর দিতে পারেন, পরমাণুর বৈদ্যুতিন কাঠামো সম্পর্কে ধারণা থাকা এবং সমযোজী বন্ধনের বৈশিষ্ট্যগুলি জেনে, যা বেশিরভাগ শ্রেণীর যৌগের মূল ভিত্তি। আমাদের নিবন্ধের উদ্দেশ্য হল বিভিন্ন ধরণের রাসায়নিক বন্ধন গঠনের প্রক্রিয়া এবং তাদের অণুতে থাকা যৌগগুলির বৈশিষ্ট্যগুলির সাথে পরিচিত হওয়া৷
পরমাণুর বৈদ্যুতিক গঠন
পদার্থের ইলেক্ট্রোনিউট্রাল কণা, যা এর কাঠামোগত উপাদানগুলির একটি কাঠামো রয়েছে যা সৌরজগতের গঠনকে প্রতিফলিত করে। যেহেতু গ্রহগুলি কেন্দ্রীয় নক্ষত্র - সূর্যের চারপাশে ঘোরে, তাই পরমাণুর ইলেকট্রনগুলি ধনাত্মক চার্জযুক্ত নিউক্লিয়াসের চারপাশে ঘোরে। চরিত্রায়ন করতেএকটি সমযোজী বন্ধনে, শেষ শক্তি স্তরে অবস্থিত এবং নিউক্লিয়াস থেকে সবচেয়ে দূরে অবস্থিত ইলেকট্রনগুলি তাৎপর্যপূর্ণ হবে। যেহেতু তাদের নিজস্ব পরমাণুর কেন্দ্রের সাথে তাদের সংযোগ ন্যূনতম, তারা সহজেই অন্যান্য পরমাণুর নিউক্লিয়াস দ্বারা আকৃষ্ট হতে সক্ষম হয়। অণু গঠনের দিকে পরিচালিত আন্তঃপরমাণু মিথস্ক্রিয়াগুলির ঘটনার জন্য এটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। কেন আণবিক ফর্ম আমাদের গ্রহে পদার্থের অস্তিত্বের প্রধান ধরণ? চলুন জেনে নেওয়া যাক।
পরমাণুর মৌলিক বৈশিষ্ট্য
বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ কণার যোগাযোগ করার ক্ষমতা, যা শক্তি বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করে, তাদের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য। প্রকৃতপক্ষে, স্বাভাবিক অবস্থায়, পদার্থের আণবিক অবস্থা পারমাণবিক অবস্থার চেয়ে বেশি স্থিতিশীল। আধুনিক পারমাণবিক এবং আণবিক তত্ত্বের প্রধান বিধানগুলি অণু গঠনের নীতি এবং একটি সমযোজী বন্ধনের বৈশিষ্ট্য উভয়ই ব্যাখ্যা করে। মনে রাখবেন যে একটি পরমাণুর বাইরের শক্তি স্তরে 1 থেকে 8 ইলেকট্রন থাকতে পারে, পরবর্তী ক্ষেত্রে স্তরটি সম্পূর্ণ হবে, যার মানে এটি খুব স্থিতিশীল হবে। মহৎ গ্যাসের পরমাণুগুলির একটি বাহ্যিক স্তরের কাঠামো রয়েছে: আর্গন, ক্রিপ্টন, জেনন - জড় উপাদান যা ডি.আই. মেন্ডেলিভের সিস্টেমে প্রতিটি সময়কাল সম্পূর্ণ করে। এখানে ব্যতিক্রম হল হিলিয়াম, যার শেষ স্তরে 8টি নয়, শুধুমাত্র 2টি ইলেকট্রন রয়েছে। কারণটি সহজ: প্রথম যুগে কেবল দুটি উপাদান রয়েছে যার পরমাণুতে একটি একক ইলেকট্রন স্তর রয়েছে। অন্যান্য সমস্ত রাসায়নিক উপাদানের শেষ, অসম্পূর্ণ স্তরে 1 থেকে 7টি ইলেকট্রন থাকে। একে অপরের সাথে মিথস্ক্রিয়া প্রক্রিয়ার মধ্যে, পরমাণু হবেএকটি অক্টেট পর্যন্ত ইলেকট্রন দিয়ে পূর্ণ করার চেষ্টা করুন এবং একটি জড় উপাদানের একটি পরমাণুর কনফিগারেশন পুনরুদ্ধার করুন। এই জাতীয় অবস্থা দুটি উপায়ে অর্জন করা যেতে পারে: নিজের ক্ষতি বা বিদেশী নেতিবাচক চার্জযুক্ত কণা গ্রহণের মাধ্যমে। এই ধরনের মিথস্ক্রিয়া ব্যাখ্যা করে কিভাবে বিক্রিয়াকারী পরমাণুর মধ্যে একটি আয়নিক বা সমযোজী বন্ধন তৈরি হবে কিনা তা নির্ধারণ করা যায়।
একটি স্থিতিশীল ইলেকট্রনিক কনফিগারেশন গঠনের প্রক্রিয়া
আসুন কল্পনা করা যাক যৌগের বিক্রিয়ায় দুটি সরল পদার্থ প্রবেশ করে: ধাতব সোডিয়াম এবং বায়বীয় ক্লোরিন। লবণ শ্রেণীর একটি পদার্থ গঠিত হয় - সোডিয়াম ক্লোরাইড। এটিতে একটি আয়নিক ধরণের রাসায়নিক বন্ধন রয়েছে। কেন এবং কিভাবে এটি সম্পর্কে এসেছে? আসুন আমরা আবার প্রাথমিক পদার্থের পরমাণুর গঠনের দিকে ফিরে যাই। সোডিয়ামের শেষ স্তরে শুধুমাত্র একটি ইলেকট্রন রয়েছে, পরমাণুর বৃহৎ ব্যাসার্ধের কারণে দুর্বলভাবে নিউক্লিয়াসে আবদ্ধ। সোডিয়াম সহ সমস্ত ক্ষারীয় ধাতুর আয়নিকরণ শক্তি কম। অতএব, বাইরের স্তরের ইলেক্ট্রন শক্তির স্তর ছেড়ে চলে যায়, ক্লোরিন পরমাণুর নিউক্লিয়াস দ্বারা আকৃষ্ট হয় এবং তার স্থানটিতে থাকে। এটি একটি ঋণাত্মক চার্জযুক্ত আয়নের আকারে Cl পরমাণুর রূপান্তরের একটি নজির তৈরি করে। এখন আমরা আর বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ কণার সাথে কাজ করছি না, তবে চার্জযুক্ত সোডিয়াম ক্যাটেশন এবং ক্লোরিন আয়নগুলির সাথে। পদার্থবিজ্ঞানের নিয়ম অনুসারে, তাদের মধ্যে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক আকর্ষণ বল তৈরি হয় এবং যৌগটি একটি আয়নিক স্ফটিক জালি তৈরি করে। আমাদের দ্বারা বিবেচিত একটি রাসায়নিক বন্ধনের আয়নিক ধরনের গঠনের প্রক্রিয়া একটি সমযোজী বন্ধনের সুনির্দিষ্ট এবং প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলিকে আরও স্পষ্টভাবে স্পষ্ট করতে সাহায্য করবে৷
ভাগ করা ইলেকট্রন জোড়া
যদি ইলেক্ট্রোনেগেটিভিটিতে খুব ভিন্ন উপাদানগুলির পরমাণুর মধ্যে একটি আয়নিক বন্ধন ঘটে, যেমন, ধাতু এবং অধাতু, তাহলে সমযোজীর ধরনটি দেখা যায় যখন একই বা ভিন্ন অধাতু উপাদানগুলির পরমাণুগুলি মিথস্ক্রিয়া করে। প্রথম ক্ষেত্রে, অ-মেরু সম্পর্কে কথা বলার প্রথাগত, এবং অন্যটিতে, একটি সমযোজী বন্ধনের মেরু রূপ সম্পর্কে। তাদের গঠনের প্রক্রিয়াটি সাধারণ: প্রতিটি পরমাণু আংশিকভাবে সাধারণ ব্যবহারের জন্য ইলেকট্রন দেয়, যা জোড়ায় মিলিত হয়। কিন্তু পরমাণুর নিউক্লিয়াসের সাপেক্ষে ইলেকট্রন জোড়ার স্থানিক বিন্যাস ভিন্ন হবে। এই ভিত্তিতে, সমযোজী বন্ধনের প্রকারগুলিকে আলাদা করা হয় - অ-মেরু এবং মেরু। প্রায়শই, অধাতু উপাদানগুলির পরমাণু সমন্বিত রাসায়নিক যৌগগুলিতে, বিপরীত স্পিন সহ ইলেকট্রন সমন্বিত জোড়া থাকে, অর্থাৎ, তাদের নিউক্লিয়াসের চারপাশে বিপরীত দিকে ঘোরে। যেহেতু মহাকাশে নেতিবাচক চার্জযুক্ত কণার গতিবিধি ইলেকট্রন মেঘের গঠনের দিকে পরিচালিত করে, যা শেষ পর্যন্ত তাদের পারস্পরিক ওভারল্যাপে শেষ হয়। পরমাণুর জন্য এই প্রক্রিয়ার পরিণতি কী এবং এটি কী হতে পারে?
একটি সমযোজী বন্ধনের শারীরিক বৈশিষ্ট্য
এটা দেখা যাচ্ছে যে দুটি পারস্পরিক ক্রিয়াশীল পরমাণুর কেন্দ্রগুলির মধ্যে একটি উচ্চ ঘনত্ব সহ একটি দ্বি-ইলেকট্রন মেঘ রয়েছে। ঋণাত্মক চার্জযুক্ত মেঘ এবং পরমাণুর নিউক্লিয়াসের মধ্যে আকর্ষণের ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক শক্তি বৃদ্ধি পায়। শক্তির একটি অংশ মুক্তি পায় এবং পারমাণবিক কেন্দ্রগুলির মধ্যে দূরত্ব হ্রাস পায়। উদাহরণস্বরূপ, একটি অণু গঠনের শুরুতে H2 হাইড্রোজেন পরমাণুর নিউক্লিয়াসের মধ্যে দূরত্বহল 1.06 A, মেঘের ওভারল্যাপ এবং একটি সাধারণ ইলেক্ট্রন জোড়ার গঠনের পরে - 0.74 A. উপরের প্রক্রিয়া অনুসারে গঠিত সমযোজী বন্ধনের উদাহরণগুলি সরল এবং জটিল উভয় অজৈব পদার্থের মধ্যে পাওয়া যেতে পারে। এর প্রধান স্বতন্ত্র বৈশিষ্ট্য হল সাধারণ ইলেকট্রন জোড়ার উপস্থিতি। ফলস্বরূপ, পরমাণুগুলির মধ্যে একটি সমযোজী বন্ধনের উত্থানের পরে, উদাহরণস্বরূপ, হাইড্রোজেন, তাদের প্রত্যেকটি জড় হিলিয়ামের বৈদ্যুতিন কনফিগারেশন অর্জন করে এবং এর ফলে অণুর একটি স্থিতিশীল কাঠামো থাকে৷
অণুর স্থানিক আকৃতি
একটি সমযোজী বন্ধনের আরেকটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ শারীরিক বৈশিষ্ট্য হল দিকনির্দেশনা। এটি পদার্থের অণুর স্থানিক কনফিগারেশনের উপর নির্ভর করে। উদাহরণস্বরূপ, যখন দুটি ইলেকট্রন একটি গোলাকার মেঘের সাথে ওভারল্যাপ করে, তখন অণুর চেহারা রৈখিক হয় (হাইড্রোজেন ক্লোরাইড বা হাইড্রোজেন ব্রোমাইড)। জলের অণুর আকৃতি, যেখানে s- এবং p-মেঘ সংকরিত হয়, কৌণিক, এবং বায়বীয় নাইট্রোজেনের খুব শক্তিশালী কণাগুলি পিরামিডের মতো দেখায়।
সরল পদার্থের গঠন - অধাতু
কোন ধরণের বন্ধনকে সমযোজী বলা হয়, এর কী লক্ষণ রয়েছে তা খুঁজে বের করার পরে, এখন এর জাতগুলির সাথে মোকাবিলা করার সময় এসেছে৷ যদি একই অধাতুর পরমাণু - ক্লোরিন, নাইট্রোজেন, অক্সিজেন, ব্রোমিন ইত্যাদি একে অপরের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে, তবে সংশ্লিষ্ট সরল পদার্থগুলি গঠিত হয়। তাদের সাধারণ ইলেক্ট্রন জোড়াগুলি স্থানান্তর ছাড়াই পরমাণুর কেন্দ্র থেকে একই দূরত্বে অবস্থিত। একটি নন-পোলার ধরনের সমযোজী বন্ধন সহ যৌগগুলির জন্য, নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্যগুলি অন্তর্নিহিত: কম স্ফুটনাঙ্ক এবংগলে যাওয়া, জলে অদ্রবণীয়তা, অস্তরক বৈশিষ্ট্য। এর পরে, আমরা খুঁজে বের করব কোন পদার্থগুলি একটি সমযোজী বন্ধন দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, যেখানে সাধারণ ইলেকট্রন জোড়ার পরিবর্তন ঘটে৷
ইলেক্ট্রোনেগেটিভিটি এবং রাসায়নিক বন্ধনের প্রকারের উপর এর প্রভাব
রসায়নে অন্য মৌলের পরমাণু থেকে ইলেকট্রনকে আকর্ষণ করার জন্য একটি নির্দিষ্ট উপাদানের বৈশিষ্ট্যকে বলা হয় তড়িৎ ঋণাত্মকতা। L. Pauling দ্বারা প্রস্তাবিত এই প্যারামিটারের জন্য মানগুলির স্কেল, অজৈব এবং সাধারণ রসায়নের সমস্ত পাঠ্যপুস্তকে পাওয়া যাবে। এর সর্বোচ্চ মান - 4.1 eV - ফ্লোরিন আছে, ছোট একটি - অন্যান্য সক্রিয় নন-ধাতু, এবং সর্বনিম্ন সূচকটি ক্ষারীয় ধাতুগুলির জন্য সাধারণ। যদি তাদের বৈদ্যুতিক ঋণাত্মকতার মধ্যে ভিন্ন উপাদানগুলি একে অপরের সাথে প্রতিক্রিয়া করে, তবে অনিবার্যভাবে একটি, আরও সক্রিয়, তার নিউক্লিয়াসে আরও নিষ্ক্রিয় উপাদানের একটি পরমাণুর নেতিবাচক চার্জযুক্ত কণাকে আকর্ষণ করবে। এইভাবে, একটি সমযোজী বন্ধনের ভৌত বৈশিষ্ট্য সরাসরি সাধারণ ব্যবহারের জন্য ইলেকট্রন দান করার উপাদানগুলির ক্ষমতার উপর নির্ভর করে। ফলস্বরূপ সাধারণ জোড়াগুলি আর নিউক্লিয়াসের সাপেক্ষে প্রতিসমভাবে অবস্থিত নয়, বরং আরও সক্রিয় উপাদানের দিকে স্থানান্তরিত হয়।
মেরুর বন্ধন সহ যৌগের বৈশিষ্ট্য
অণুতে যে সকল পদার্থের যৌথ ইলেক্ট্রন জোড়া পরমাণুর নিউক্লিয়াসের ক্ষেত্রে অপ্রতিসম হয় তার মধ্যে রয়েছে হাইড্রোজেন হ্যালাইড, অ্যাসিড, হাইড্রোজেন এবং অ্যাসিড অক্সাইড সহ চ্যালকোজেনের যৌগ। এগুলি হল সালফেট এবং নাইট্রেট অ্যাসিড, সালফার এবং ফসফরাসের অক্সাইড, হাইড্রোজেন সালফাইড ইত্যাদি৷ উদাহরণস্বরূপ, একটি হাইড্রোজেন ক্লোরাইড অণুতে একটি সাধারণ ইলেক্ট্রন জোড়া থাকে,হাইড্রোজেন এবং ক্লোরিনের জোড়াহীন ইলেকট্রন দ্বারা গঠিত। এটি Cl পরমাণুর কেন্দ্রের কাছাকাছি স্থানান্তরিত হয়, যা একটি আরও ইলেক্ট্রোনেগেটিভ উপাদান। জলীয় দ্রবণে একটি মেরু বন্ধন সহ সমস্ত পদার্থ আয়নগুলিতে বিচ্ছিন্ন হয়ে বৈদ্যুতিক প্রবাহ পরিচালনা করে। যে যৌগগুলির একটি মেরু সমযোজী বন্ধন রয়েছে, যার উদাহরণ আমরা দিয়েছি, এছাড়াও সাধারণ অধাতু পদার্থের তুলনায় উচ্চতর গলনা এবং স্ফুটনাঙ্ক রয়েছে৷
রাসায়নিক বন্ধন ভাঙার পদ্ধতি
জৈব রসায়নে, হ্যালোজেন সহ স্যাচুরেটেড হাইড্রোকার্বনের প্রতিস্থাপন প্রতিক্রিয়া একটি আমূল প্রক্রিয়া অনুসরণ করে। আলোতে এবং সাধারণ তাপমাত্রায় মিথেন এবং ক্লোরিনের মিশ্রণ এমনভাবে প্রতিক্রিয়া করে যে ক্লোরিন অণুগুলি জোড়াহীন ইলেকট্রন বহনকারী কণাগুলিতে বিভক্ত হতে শুরু করে। অন্য কথায়, সাধারণ ইলেক্ট্রন জোড়ার ধ্বংস এবং খুব সক্রিয় র্যাডিকাল -Cl গঠন পরিলক্ষিত হয়। তারা মিথেন অণুকে এমনভাবে প্রভাবিত করতে সক্ষম যে তারা কার্বন এবং হাইড্রোজেন পরমাণুর মধ্যে সমযোজী বন্ধন ভেঙ্গে দেয়। একটি সক্রিয় কণা –H গঠিত হয়, এবং কার্বন পরমাণুর মুক্ত ভ্যালেন্সি একটি ক্লোরিন র্যাডিকেল গ্রহণ করে এবং ক্লোরোমিথেন প্রতিক্রিয়ার প্রথম পণ্য হয়ে ওঠে। অণু বিভাজনের জন্য এই ধরনের একটি প্রক্রিয়াকে হোমোলাইটিক বলা হয়। যদি ইলেক্ট্রনগুলির সাধারণ জোড়া সম্পূর্ণরূপে একটি পরমাণুর দখলে চলে যায়, তবে তারা জলীয় দ্রবণে সংঘটিত প্রতিক্রিয়াগুলির বৈশিষ্ট্যযুক্ত একটি হেটেরোলাইটিক প্রক্রিয়ার কথা বলে। এই ক্ষেত্রে, মেরু জলের অণুগুলি দ্রবীভূত যৌগের রাসায়নিক বন্ধনের ধ্বংসের হার বাড়িয়ে দেবে।
ডাবল এবং ট্রিপললিঙ্ক
অধিকাংশ জৈব পদার্থ এবং কিছু অজৈব যৌগ তাদের অণুতে একটি নয়, বেশ কয়েকটি সাধারণ ইলেকট্রন জোড়া থাকে। সমযোজী বন্ধনের বহুবিধতা পরমাণুর মধ্যে দূরত্ব কমায় এবং যৌগের স্থায়িত্ব বাড়ায়। এগুলি সাধারণত রাসায়নিকভাবে প্রতিরোধী হিসাবে উল্লেখ করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, একটি নাইট্রোজেন অণুতে তিনটি জোড়া ইলেকট্রন থাকে, তারা কাঠামোগত সূত্রে তিনটি ড্যাশ দ্বারা নির্দেশিত হয় এবং এর শক্তি নির্ধারণ করে। সাধারণ পদার্থ নাইট্রোজেন রাসায়নিকভাবে নিষ্ক্রিয় এবং হাইড্রোজেন, অক্সিজেন বা ধাতুর মতো অন্যান্য যৌগগুলির সাথে বিক্রিয়া করতে পারে শুধুমাত্র উত্তপ্ত হলে বা উচ্চ চাপে, সেইসাথে অনুঘটকের উপস্থিতিতে।
দ্বৈত এবং ট্রিপল বন্ডগুলি অসম্পৃক্ত ডাইন হাইড্রোকার্বন এবং সেইসাথে ইথিলিন বা অ্যাসিটিলিন সিরিজের পদার্থের মতো জৈব যৌগের শ্রেণিতে অন্তর্নিহিত। একাধিক বন্ধন প্রধান রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে: সংযোজন এবং পলিমারাইজেশন প্রতিক্রিয়া তাদের বিরতির বিন্দুতে ঘটছে।
আমাদের নিবন্ধে, আমরা সমযোজী বন্ধনের একটি সাধারণ বর্ণনা দিয়েছি এবং এর প্রধান প্রকারগুলি পরীক্ষা করেছি৷
