এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “জৈব যৌগে কার্বন যোজ্যতার চতুস্তলকীয় মতবাদ উল্লেখ করো। অথবা, ভ্যান্ট হফ ও লা-বেল বর্ণিত কার্বন যোজ্যতার সমচতুস্তলক মতবাদটি লেখো।” — নিয়ে আলোচনা করব। এই প্রশ্নটি মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞানের অষ্টম অধ্যায় “পদার্থের ভৌত ও রাসায়নিক ধর্মসমূহ” -এর “জৈব রসায়ন” অংশ থেকে নেওয়া হয়েছে। মাধ্যমিক পরীক্ষা এবং বিভিন্ন চাকরির পরীক্ষায় এই প্রশ্নটি প্রায়ই আসে, তাই এটি শিক্ষার্থীদের জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ।
জৈব যৌগে কার্বন যোজ্যতার চতুস্তলকীয় মতবাদ উল্লেখ করো।
অথবা, ভ্যান্ট হফ ও লা-বেল বর্ণিত কার্বন যোজ্যতার সমচতুস্তলক মতবাদটি লেখো।
জৈব যৌগের মূল উপাদান হল কার্বন। কার্বনের পরমাণু ক্রমাঙ্ক 6। এর ইলেকট্রন বিন্যাস 2, 4। কার্বন পরমাণুর সর্ববহিস্থ কক্ষে 4টি ইলেকট্রন আছে। কার্বন পরমাণুর সর্বশেষ কক্ষের ইলেকট্রন অপর পরমাণুর সর্বশেষ কক্ষের ইলেকট্রনের সঙ্গে চারটি ইলেকট্রন জোড় গঠন করে সমযোজ্যতার দ্বারা যুক্ত হয়ে জৈব যৌগ গঠন করে। সেইজন্য কার্বনের যোজ্যতা সবসময় চার হয়।
নানা রকম জৈব যৌগের ভৌত এবং রাসায়নিক ধর্ম, বিভিন্ন জৈব যৌগের আইসোমার গঠন করার ক্ষমতা ইত্যাদি ধর্মগুলি ব্যাখ্যা করার জন্য বিজ্ঞানী ভ্যান্ট-হফ (Van’t Hoff) এবং লা-বেল (La Bell) কার্বন যোজ্যতার সমচতুস্তলকীয় (Regular tetrahedron) মতবাদ প্রচার করেন। তাঁদের মত অনুযায়ী
- কার্বনের চারটি যোজ্যতা কখনোই এক সমতলে থাকে না।
- একটি কাল্পনিক সমচতুস্তলকের কেন্দ্রে কার্বন পরমাণু অবস্থান করে এবং ওর চারটি যোজ্যতা ওই সমচতুস্তলকের চারটি শীর্ষবিন্দুর দিকে প্রসারিত থাকে।
- কার্বন পরমাণুর যে-কোনো দুটি যোজ্যতার অন্তর্ভুক্ত কোণের পরিমাপ 109∘28′।
কিছু গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নোত্তর
ভ্যান্ট হফ ও লে বেলের চতুস্তলকীয় মতবাদ কী?
1874 সালে বিজ্ঞানী ভ্যান্ট হফ ও লে বেল স্বাধীনভাবে এই মতবাদ প্রস্তাব করেন। তাদের মতে,
1. একটি কার্বন পরমাণু একটি নিয়মিত চতুস্তলকের (Regular Tetrahedron) কেন্দ্রে অবস্থান করে।
2. কার্বনের চারটি সমান যোজ্যতা (বন্ধন) সেই চতুস্তলকের চারটি শীর্ষবিন্দুর দিকে প্রসারিত থাকে।
3. যেহেতু এটি একটি নিয়মিত চতুস্তলক, তাই যেকোনো দুটি বন্ধনের মধ্যবর্তী কোণের মান হয় 109.5 ডিগ্রি (প্রায় 109°28′)।
কার্বন পরমাণুর বন্ধন কোণ 109.5° হয় কেন?
কেন্দ্রীয় কার্বন পরমাণুটি sp³ সংকরায়ণ (Hybridization) ঘটায়। sp³ সংকর অরবিটালগুলো একে অপরের থেকে সর্বাধিক দূরত্ব বজায় রাখার জন্য চতুস্তলকীয় জ্যামিতি গঠন করে, যেখানে প্রতিটি অরবিটালের মধ্যকার কোণ হয় 109.5°। এটি ইলেকট্রন জোড়ার মধ্যে বিকর্ষণ কমানোর জন্য সর্বোত্তম জ্যামিতি।
মিথেন (CH₄) অণুর গঠন ব্যাখ্যায় এই মতবাদ কীভাবে সাহায্য করে?
মিথেন অণুতে একটি কার্বন চারটি হাইড্রোজেন পরমাণুর সাথে বন্ধন গঠন করে। চতুস্তলকীয় মতবাদ অনুযায়ী, এই চারটি C-H বন্ধন একই সমতলে নেই বরং একটি ত্রি-মাত্রিক চতুস্তলকীয় গঠন তৈরি করেছে। এর ফলে মিথেন অণুটি সম্পূর্ণভাবে প্রতিসম হয় এবং এর সমস্ত C-H বন্ধন দৈর্ঘ্য ও শক্তি সমান হয়।
চতুস্তলকীয় মতবাদ ও কার্বনের সংকরায়ণ ধারণার মধ্যে কী সম্পর্ক আছে?
চতুস্তলকীয় মতবাদ (Tetrahedral theory) একটি পর্যবেক্ষণভিত্তিক ও জ্যামিতিক মডেল, যা কার্বন যৌগের ত্রিমাত্রিক গঠন (3D structure) ও সমাবয়বতার (Isomerism) ব্যাখ্যা করে। অপরদিকে, সংকরায়ণ (Hybridization) একটি তাত্ত্বিক ধারণা যা ব্যাখ্যা করে কীভাবে কার্বন পরমাণু সেই চতুস্তলকীয় গঠন অর্জন করে। sp³ সংকরায়ণ তত্ত্ব চতুস্তলকীয় মতবাদকে একটি দৃঢ় কোয়ান্টাম-যান্ত্রিক (Quantum mechanical) ভিত্তি প্রদান করে।
কার্বনের যোজ্যতা 4 হলেও এর যোজ্যতা ইলেকট্রন 4টি নয়, কেন?
আসলে কার্বনের পরমাণু ক্রম 6, তাই এর ইলেকট্রন বিন্যাস 2, 4। এর মানে সর্ববহিঃস্তরে (n = 2) মোট 4টি ইলেকট্রন রয়েছে, যা যোজ্যতা ইলেকট্রন। তাই কার্বনের যোজ্যতা ইলেকট্রনের সংখ্যাই 4 — এবং এই কারণেই এটি চারটি সমযোজী বন্ধন (Covalent bond) গঠন করতে সক্ষম।
এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “জৈব যৌগে কার্বন যোজ্যতার চতুস্তলকীয় মতবাদ উল্লেখ করো। অথবা, ভ্যান্ট হফ ও লা-বেল বর্ণিত কার্বন যোজ্যতার সমচতুস্তলক মতবাদটি লেখো।” — নিয়ে আলোচনা করেছি। এই প্রশ্নটি মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞানের অষ্টম অধ্যায় “পদার্থের ভৌত ও রাসায়নিক ধর্মসমূহ” -এর “জৈব রসায়ন” অংশ থেকে নেওয়া হয়েছে। মাধ্যমিক পরীক্ষা এবং বিভিন্ন চাকরির পরীক্ষায় এই প্রশ্নটি প্রায়ই আসে, তাই এটি শিক্ষার্থীদের জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ। আশা করি এই আর্টিকেলটি আপনাদের জন্য উপকারী হয়েছে। আপনাদের কোনো প্রশ্ন বা অসুবিধা থাকলে, আমাদের সাথে টেলিগ্রামে যোগাযোগ করতে পারেন, আমরা উত্তর দেওয়ার চেষ্টা করব। তাছাড়া, নিচে আমাদের এই পোস্টটি আপনার প্রিয়জনের সাথে শেয়ার করুন, যাদের এটি প্রয়োজন হতে পারে। ধন্যবাদ।
মন্তব্য করুন