“হাইড্রোকার্বন হলো শক্তির গুরুত্বপূর্ণ উৎস।”

‘হাইড্রোকার্বন’ শব্দটি নিজেই ব্যাখ্যা করে, অর্থাৎ শুধুমাত্র কার্বন ও হাইড্রজেনের যৌগ। হাইড্রোকার্বনগুলো আমাদের দৈনন্দিন জীবনে একটি কীটপতঙ্গের ভূমিকা পালন করে। অবশ্যই আপনি ‘LPG’ এবং ‘CNG’ শব্দগুলো জানেন, যা জ্বালানি হিসেবে ব্যবহৃত হয়। LPG হলো লিকুইফাইড পেট্রোলিয়াম গ্যাসের সংক্ষিপ্ত রূপ, অন্যদিকে CNG হলো কম্প্রেসড ন্যাচুরাল গ্যাসের নাম। এছাড়াও ‘LNG’ (লিকুিফাইড ন্যাচুরাল গ্যাস) শব্দটি বর্তমানে খবরের মুখোমুখি। এটিও একটি জ্বালানি এবং ন্যাচুরাল গ্যাসের লিকুিফাকশনের মাধ্যমে পাওয়া যায়। পেট্রোলিয়াম, ডিজেল ও কেরোসিন তেল পৃথিবীর তলদেশে পাওয়া পেট্রোলিয়ামের ভিন্নভিন্ন ভাঙ্গার মাধ্যমে পাওয়া যায়। কয়ার্টজ গ্যাস কয়ার্টজের নিষ্ক্রিয় ভাঙ্গার মাধ্যমে পাওয়া যায়। ন্যাচুরাল গ্যাস তেল নদীর ভেঙে ভেঙে ভাঙ্গার সময় উপরের স্তরে পাওয়া যায়। গ্যাসটি কম্প্রেশনের পর কম্প্রেসড ন্যাচুরাল গ্যাস হিসেবে পরিচিত। LPG হলো পরিবেশ থেকে সর্বনিম্ন আক্রমণের সাথে বাড়ির জ্বালানি হিসেবে ব্যবহৃত হয়। কেরোসিন তেলও বাড়ির জ্বালানি হিসেবে ব্যবহৃত হয় কিন্তু এটি কিছু আক্রমণ ঘটায়। গাড়ি পেট্রোল, ডিজেল এবং CNG এর মতো জ্বালানির প্রয়োজন আছে। পেট্রোল এবং CNG দিয়ে চালিত গাড়ি আক্রমণ কম ঘটায়। এই সমস্ত জ্বালানি শক্তির উৎস হিসেবে হাইড্রোকার্বনের মিশ্রণ ধারণ করে। হাইড্রোকার্বনগুলো পলিথেন, পলিপ্রোপিলেন, পলিস্টারিন ইত্যাদি মতো পলিমার নির্মাণের জন্যও ব্যবহৃত হয়। উচ্চ হাইড্রোকার্বনগুলো চিত্রাবলীর জন্য সলভেন্ট হিসেবে ব্যবহৃত হয়। এছাড়াও এগুলো বহু ডাই এবং ঔষধ নির্মাণের জন্য শুরুর উপাদান হিসেবে ব্যবহৃত হয়। তাই আপনি হাইড্রোকার্বনের আপনার দৈনন্দিন জীবনে গুরুত্বটি ভালোভাবে বুঝতে পারবেন। এই ইউনিটে আপনি হাইড্রোকার্বন সম্পর্কে আরও অনেক কিছু শিখবেন।

13.1 শ্রেণীবিভাজন

হাইড্রোকার্বন বিভিন্ন ধরনের। কার্বন-কার্বন বন্ধনের ধরনের উপর ভিত্তি করে, এগুলোকে তিনটি প্রধান শ্রেণী হিসেবে শ্রেণীবিভাজন করা যায় - (i) স্যাটুরেটেড (ii) অস্যাটুরেটেড এবং (iii) অ্যারোমেটিক হাইড্রোকার্বন। স্যাটুরেটেড হাইড্রোকার্বনে কার্বন-কার্বন এবং কার্বন-হাইড্রজেনের একক বন্ধন থাকে। যদি বিভিন্ন কার্বন যুক্ত হয় যা একক বন্ধন দিয়ে খোলা কার্বন আয়নের সৃষ্টি করে, তাহলে এগুলোকে আপনি ইউনিট 8 এ ইতিমধ্যে পড়েছেন এমন অ্যালকেন বলে উল্লেখ করা হয়। অন্যদিকে, যদি কার্বন আয়ন বা বন্ধ আয়ন সৃষ্টি করে, তাহলে এগুলোকে সায়ালক্লাইকল অ্যালকেন বলে উল্লেখ করা হয়। অস্যাটুরেটেড হাইড্রোকার্বনে কার্বন-কার্বন বহুগঠন বন্ধন যেমন ডবল বন্ধন, ট্রাইপল বন্ধন বা উভয়ই থাকে। অ্যারোমেটিক হাইড্রোকার্বন হলো একটি বিশেষ ধরনের বন্ধ আয়ন যৌগ। আপনি কার্বন হলো চারগুণ এবং হাইড্রজেন হলো একগুণ এই কন্সেপ্টটি মনে রাখেন এমন উভয় ধরনের (খোলা আয়ন এবং বন্ধ আয়ন) যৌগের মডেল তৈরি করতে পারেন। অ্যালকেনের মডেল তৈরি করার জন্য আপনি বন্ধনের জন্য টিউথপিক ব্যবহার করতে পারেন এবং অণুগুলোর জন্য প্লাস্টিক্যান বালি ব্যবহার করতে পারেন। অ্যালকেন, অ্যালকাইন এবং অ্যারোমেটিক হাইড্রোকার্বনের জন্য স্প্রিং মডেল তৈরি করা যায়।

13.2 অ্যালকেন

যেহেতু ইতিমধ্যে উল্লেখ করা হয়েছে, অ্যালকেন হলো স্যাটুরেটেড খোলা আয়ন হাইড্রোকার্বন, যেখানে কার্বন-কার্বন একক বন্ধন থাকে। মেথেন $\left(\mathrm{CH_4}\right)$ এই পরিবারের প্রথম সদস্য। মেথেন হলো গ্যাস, যা কয়ার্টজ খনি এবং জলাশয়ে পাওয়া যায়। যদি আপনি মেথেনের একটি হাইড্রজেন অণুকে কার্বনে প্রতিস্থাপন করেন এবং অন্য কার্বন অণুর চারগুণ বায়ুমুখীত্ব পূরণ করার জন্য প্রয়োজনীয় সংখ্যক হাইড্রজেন যুক্ত করেন, তাহলে আপনি কী পাবেন? আপনি $\mathrm{C_2} \mathrm{H_6}$ পাবেন। এই হাইড্রোকার্বন যার আনুমানিক সূত্রপাত $\mathrm{C_2} \mathrm{H_6}$ এটি এথেন বলে পরিচিত। সুতরাং আপনি $\mathrm{C_2} \mathrm{H_6}$ কে $\mathrm{CH_4}$ থেকে পাবেন যেখানে একটি হাইড্রজেন অণুকে $-\mathrm{CH_3}$ গ্রুপে প্রতিস্থাপন করা হয়েছে। এই তার্মোলজিকাল অনুশীলন করে এগিয়ে যান যাতে হাইড্রজেন অণুকে $-\mathrm{CH_3}$ গ্রুপে প্রতিস্থাপন করা হয়। পরবর্তী যৌগগুলো হবে $\mathrm{C_3} \mathrm{H_8}, \mathrm{C_4}$ $\mathrm{H_{10}} \ldots$

এই হাইড্রোকার্বনগুলো সাধারণ পরিস্থিতিতে নিউট্রাল হয়, কারণ এগুলো অ্যাসিড, বেস এবং অন্যান্য প্রতিক্রিয়াশীল পদার্থের সাথে প্রতিক্রিয়া করে না। তাই, এগুলো পূর্বে প্যারাফিন (ল্যাটিন: প্যারাম, কম; আফিনিটি, আফিনিটি) নামে পরিচিত ছিল। আপনি কি অ্যালকেন পরিবার বা হোমোলজিকাল সিরিজের সাধারণ সূত্রপাত চিন্তা করতে পারেন? যদি আমরা বিভিন্ন অ্যালকেনের সূত্রপাত পরীক্ষা করি তাহলে আমরা পাব যে অ্যালকেনের সাধারণ সূত্রপাত হলো $\mathrm{C_\mathrm{n}} \mathrm{H_2 \mathrm{n}+2}$। $n$ এর যথাযথ মান দেওয়ার পর এটি যে কোনো নির্দিষ্ট হোমোলজার প্রতিনিধিত্ব করে। আপনি কি মেথেনের গঠন মনে করেন? VSEPR তত্ত্ব (ইউনিট 4) অনুযায়ী, মেথেনের গঠন হলো টেট্রাহেড্রাল (চিত্র 13.1), যেখানে কার্বন অণু কেন্দ্রে অবস্থিত এবং চারটি হাইড্রজেন অণু একটি নিয়মিত টেট্রাহেড্রালের চারটি কোণে অবস্থিত। সব $\mathrm{H}-\mathrm{C}-\mathrm{H}$ বন্ধন কোণ 109.5 ডিগ্রি।

চিত্র 13.1 মেথেনের গঠন

অ্যালকেনে, টেট্রাহেড্রাল একে অপরের সাথে যুক্ত হয় যার $\mathrm{C}-\mathrm{C}$ এবং $\mathrm{C}-\mathrm{H}$ বন্ধনের দৈর্ঘ্য হলো $154 \mathrm{pm}$ এবং $112 \mathrm{pm}$ যথাক্রমে (ইউনিট 8)। আপনি ইতিমধ্যে পড়েছেন যে $\mathrm{C}-\mathrm{C}$ এবং $\mathrm{C}-\mathrm{H} \sigma$ বন্ধন হলো কার্বনের $s p^{3}$ হাইব্রিড অরবিটাল এবং হাইড্রজেন অণুগুলোর $1 s$ অরবিটালের হেড-অন ওভারল্যাপিং দ্বারা সৃষ্টি হয়েছে।

13.2.1 নোমেনক্লেচন এবং আইসোমারিজম

আপনি ইউনিট 8 এ বিভিন্ন ধরনের অরগানিক যৌগের নোমেনক্লেচন সম্পর্কে ইতিমধ্যে পড়েছেন। কয়েকটি আরও উদাহরণের মাধ্যমে অ্যালকেনের নোমেনক্লেচন এবং আইসোমারিজম আরও বোঝা যায়। প্যারেন্থেসিসে সাধারণ নাম দেওয়া হয়। প্রথম তিনটি অ্যালকেন - মেথেন, এথেন এবং প্রোপেন শুধুমাত্র একটি গঠন ধারণ করে কিন্তু উচ্চ অ্যালকেনে একাধিক গঠন থাকতে পারে। আসুন $\mathrm{C_4} \mathrm{H_10}$ এর গঠন লিখি। $\mathrm{C_4} \mathrm{H_10}$ এর চারটি কার্বন অবশ্যই একটি অবিচ্ছিন্ন আয়ন বা একটি শাখায় যুক্ত হতে পারে নিচের দুইটি উপায়ে:

আপনি $\mathrm{C_5} \mathrm{H_12}$ এর পাঁচটি কার্বন অণু এবং বারোটি হাইড্রজেন অণু কতভাবে যুক্ত করতে পারেন? এগুলো তিনভাবে সাজানো যায় যেমন গঠন III-V এ দেখানো হয়েছে।

গঠন I এবং II একই আনুমানিক সূত্রপাত ধারণ করে কিন্তু তাদের উৎপাদনের তাপমাত্রা এবং অন্যান্য বৈশিষ্ট্যে পার্থক্য আছে। একইভাবে গঠন III, IV এবং $\mathrm{V}$ একই আনুমানিক সূত্রপাত ধারণ করে কিন্তু তাদের বৈশিষ্ট্য ভিন্ন। গঠন I এবং II বাটেনের আইসোমার হিসেবে পরিচিত, অন্যদিকে গঠন III, IV এবং V প্যান্টেনের আইসোমার হিসেবে পরিচিত। কারণ বৈশিষ্ট্যের পার্থক্য তাদের গঠনের পার্থক্যের কারণে হয়, তাই এগুলোকে স্ট্রাকচারাল আইসোমার বলে উল্লেখ করা হয়। এছাড়াও স্পষ্ট হয় যে গঠন I এবং III কার্বন অণুগুলোর একটি অবিচ্ছিন্ন আয়ন ধারণ করে কিন্তু গঠন II, IV এবং V একটি শাখায় আয়ন ধারণ করে। এই ধরনের স্ট্রাকচারাল আইসোমার যা কার্বন আয়নের পার্থক্যে পার্থক্য করে তাদেরকে চেইন আইসোমার বলে উল্লেখ করা