“হিমধারা পড়ে, কিন্তু মাতার ভূমির উপর তার পাতার মন্ডল দীর্ঘকাল ধারণ করে না। সূর্য তা বাষ্পে ফিরিয়ে দেয়, যেখান থেকে এসেছে, অথবা পাথরের স্লোপে নীল জলের নিচে পড়ে।”

রড ও’ কনর

ভূমিকা

পূর্ববর্তী ইউনিটগুলিতে আমরা একটি পদার্থের একক কণার সম্পর্কিত গুণাবলী নিয়ে জেনেছি, যেমন অণুর আকার, আইয়োনাইজেশন ইনথালপি, ইলেকট্রনিক চার্জ ঘনত্ব, আণুবিশিষ্ট আকৃতি এবং ধ্রুবকতা ইত্যাদি। আমরা যেসব প্রায়শই দেখে আসে রাসায়নিক ব্যবস্থাগুলির উপলব্ধ বৈশিষ্ট্যগুলি বেশিরভাগই পদার্থের গুরুত্বপূর্ণ গুণাবলী নির্দেশ করে, অর্থাৎ একটি বড় সংখ্যক অণু, তড়িৎ বা আণুবিশিষ্ট গোষ্ঠীর সাথে সম্পর্কিত গুণাবলী। উদাহরণস্বরূপ, একটি তরল আণু উল্টাচ্ছে না, কিন্তু তরল গোষ্ঠী উল্টায়। জলের আণুগুলির সমষ্টি আরোগ্য গুণাবলী প্রকাশ করে; কিন্তু একক আণুগুলি তা করে না। জল হিমের মতো একটি কঠিন অবস্থায় থাকতে পারে; তরল অবস্থায় থাকতে পারে; বা বায়ুমণ্ডল হিসাবে বা বৃদ্ধি হিসাবে বাষ্পের অবস্থায় থাকতে পারে। হিম, জল এবং বৃদ্ধির শারীরিক গুণাবলী অত্যন্ত ভিন্ন ভিন্ন। জলের তিন অবস্থায়ই রাসায়নিক গঠন একই থাকে, অর্থাৎ $\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}$। জলের তিন অবস্থাগুলির বৈশিষ্ট্য আণুগুলির শক্তি এবং জলের আণুগুলি কীভাবে সমষ্টিগুলি গঠন করে তার উপর নির্ভর করে। অন্যান্য পদার্থের ক্ষেত্রেও একই বিষয়।

একটি পদার্থের রাসায়নিক গুণাবলী তার শারীরিক অবস্থার পরিবর্তনের সাথে পরিবর্তিত হয় না; কিন্তু রাসায়নিক প্রতিক্রিয়ার হার শারীরিক অবস্থার উপর নির্ভর করে। অনেক সময় গণনায় পরীক্ষার তথ্য নির্বাহের সময় পদার্থের অবস্থা সম্পর্কিত জ্ঞানের প্রয়োজন হয়। তাই একজন রাসায়নিককে পদার্থের বিভিন্ন অবস্থায় শারীরিক নিয়মগুলি যেন জানে, তা অত্যন্ত প্রয়োজনীয়। এই ইউনিটে, আমরা পদার্থের এই তিন শারীরিক অবস্থাগুলি, বিশেষ করে তরল এবং গ্যাসীয় অবস্থাগুলি আরও আবিষ্কার করব। শুরুতে, আমাদের আন্তঃআণুবিশিষ্ট শক্তি, আণুবিশিষ্ট প্রতিক্রিয়া এবং তাপীয় শক্তির কণাগুলির অভ্যন্তরীণ অব্যবহারের উপর ভিত্তি করে একটি পদার্থের অবস্থা নির্ধারণ করা যায় এমন একটি বিশ্লেষণ করা প্রয়োজন, কারণ এই তিনটির মধ্যে একটি ভারসাম্য থাকে।

5.1 আন্তঃআণুবিশিষ্ট শক্তি

আন্তঃআণুবিশিষ্ট শক্তি হলো প্রতিক্রিয়াশীল কণাগুলির মধ্যে আকর্ষণ এবং প্রতিকোষ শক্তি। এই শব্দটি দুটি বিপরীত চার্জ বিশিষ্ট তড়িৎগুলির মধ্যে বিদ্যুৎপীয় শক্তি এবং আণুবিশিষ্ট মধ্যে অণুগুলিকে একসাথে রাখে এমন শক্তিগুলি বাদ দেয়, যেমন আণুবিশিষ্ট আণুগুলিকে একসাথে রাখে এমন আণুবিশিষ্ট আণুবিশিষ্ট শক্তি।

আকর্ষণীয় আন্তঃআণুবিশিষ্ট শক্তিগুলিকে ভ্যান ডের ওয়ালস শক্তি বলা হয়, যা ডটার্ড বৈজ্ঞানিক জোহানেস ভ্যান ডের ওয়ালস (1837-1923) এর প্রশংসা করে, যিনি এই শক্তিগুলি মাধ্যমে বাস্তব গ্যাসগুলির আইডেল ব্যবহারের থেকে বিচ্যুতি স্পষ্ট করেছিলেন। আমরা এই ইউনিটে এটি আরও জানব। ভ্যান ডের ওয়ালস শক্তি অনেক পরিমাণে ভিন্ন ভিন্ন হয় এবং এর মধ্যে ছড়াই শক্তি বা লন্ডন শক্তি, ডাইপোল-ডাইপোল শক্তি এবং ডাইপোল-ইনডিউসড ডাইপোল শক্তি থাকে। একটি বিশেষ শক্তিশালী ধরনের ডাইপোল-ডাইপোল প্রতিক্রিয়া হলো হাইড্রজেন আণুবিশিষ্ট শক্তি। হাইড্রজেন আণুবিশিষ্ট গঠনে শুধুমাত্র কয়েকটি উপাদান অংশগ্রহণ করতে পারে, তাই এটি একটি আলাদা শ্রেণি হিসাবে বিবেচিত হয়। আমরা ইউনিট 4 এ এই প্রতিক্রিয়া নিয়ে আগে থেকেই জেনেছি।

এই সময় একটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হলো, যে একটি তড়িৎ এবং ডাইপোলের মধ্যে আকর্ষণীয় শক্তিগুলিকে তড়িৎ-ডাইপোল শক্তি বলা হয় এবং এগুলি ভ্যান ডের ওয়ালস শক্তি নয়। এখন আমরা ভ্যান ডের ওয়ালস শক্তির বিভিন্ন ধরন নিয়ে জানব।

5.1.1 ছড়াই শক্তি বা লন্ডন শক্তি

অণু এবং নপোলার আণুবিশিষ্ট বৈদ্যুতিকভাবে সমতল এবং কোনো ডাইপোল মূল্য নেই, কারণ তাদের ইলেকট্রনিক চার্জ ক্লাওড সমতলভাবে বন্টিত থাকে। কিন্তু এই ধরনের অণু এবং আণুবিশিষ্টে ক্ষদমাত্র একটি ডাইপোল বিকাশ পাওয়া যায়। এটি বোঝা যায় নিচের মতো। ধরুন আমাদের কাছে দুটি অণু ’ $A$ ’ এবং ’ $B$ ’ একসাথে পার হওয়ার পারিবার্ধক্যে আছে (ছবি 5.1a)। একটি অণুতে, যেমন ’ $A$ ‘, ইলেকট্রনিক চার্জ বন্টন একটি অসমতল হয়ে যেতে পারে, অর্থাৎ একপাশে চার্জ ক্লাওড অন্য পাশের চার্জ ক্লাওড থেকে বেশি থাকে (ছবি $5.1 \mathrm{~b}$ এবং c)। এই ঘটনাটি অণু ‘A’ এ একটি তাত্ক্ষণিক ডাইপোল বিকাশ করে। এই তাত্ক্ষণিক বা অস্থায়ী ডাইপোল অন্য অণু ’ $\mathrm{B}$ ’ এর ইলেকট্রনিক ঘনত্ব বিলুপ্ত করে, যা এর কাছে আছে এবং ফলে অণু ‘B’ এ একটি ডাইপোল প্রভাবিত হয়।

অণু ’ $\mathrm{A}$ ’ এবং ’ $\mathrm{B}$ ’ এর অস্থায়ী ডাইপোলগুলি একে অপরকে আকর্ষণ করে। একইভাবে আণুবিশিষ্টেও অস্থায়ী ডাইপোল প্রভাবিত হয়। এই আকর্ষণীয় শক্তি প্রথম জার্মান বৈজ্ঞানিক ফ্রিটজ লন্ডন দ্বারা প্রস্তাবিত হয়েছিল, এবং এর জন্য এই শক্তিকে দুটি অস্থায়ী ডাইপোলের মধ্যে আকর্ষণীয় শক্তি হিসাবে জানা হয়েছে। এই শক্তির অন্য একটি নাম হলো ছড়াই শক্তি। এই শক্তিগুলি সর্বদা আকর্ষণীয় এবং প্রতিক্রিয়াশীল কণাগুলির মধ্যে দূরত্বের ষষ্ঠ ঘাতের বিপরীত সম্পর্কে হয় (অর্থাৎ $1 / r^{6}$, $r$ হলো দুটি কণার মধ্যে দূরত্ব)। এই শক্তিগুলি শুধুমাত্র ছোট দূরত্বে (500 pm) গুরুত্বপূর্ণ এবং তাদের পরিমাণ কণার পোলারিজেবিলিটির উপর নির্ভর করে।

5.1.2 ডাইপোল-ডাইপোল শক্তি

ডাইপোল-ডাইপোল শক্তি বিদ্যুৎপীয় ডাইপোল বিশিষ্ট আণুবিশিষ্টের মধ্যে কাজ করে। ডাইপোলের প্রান্তগুলি “অংশগত চার্জ” বিশিষ্ট এবং এগুলিকে গ্রিক অক্ষর ডেলটা ( $\delta$ ) দ্বারা দেখানো হয়। অংশগত চার্জ সর্বদা একক ইলেকট্রনিক চার্জ $\left(1.610^{-19} \mathrm{C}\right)$ এর চেয়ে কম। বিদ্যুৎপীয় আণুবিশিষ্টগুলি পার্শ্ববর্তী আণুবিশিষ্টগুলির সাথে প্রতিক্রিয়া করে। ছবি 5.2 (a) হাইড্রজেন ক্লোরাইডের ডাইপোলের ইলেকট্রন ক্লাওড বন্টন দেখায় এবং ছবি 5.2 (b) দুটি $\mathrm{HCl}$ আণুবিশিষ্টের মধ্যে ডাইপোল-ডাইপোল প্রতিক্রিয়া দেখায়। এই প্রতিক্রিয়া লন্ডন শক্তির চেয়ে শক্তিশালী, কিন্তু তড়িৎ-তড়িৎ প্রতিক্রিয়ার চেয়ে কম কারণ শুধুমাত্র অংশগত চার্জ অংশগ্রহণ করা হয়। আকর্ষণীয় শক্তি ডাইপোলগুলির মধ্যে দূরত্বের বৃদ্ধির সাথে হ্রাস পায়। উপরের ক্ষেত্রের মতো এখানেও, প্রতিক্রিয়া শক্তি বিদ্যুৎপীয় আণুবিশিষ্টগুলির মধ্যে দূরত্বের বিপরীত সম্পর্কে হয়। স্থিতিশীল বিদ্যুৎপীয় আণুবিশিষ্টগুলির মধ্যে ডাইপোল-ডাইপোল প্রতিক্রিয়া শক্তি $1 / r^{3}$ এর সাথে সম্পর্কিত এবং ঘূর্ণনশীল বিদ্যুৎপীয় আণুবিশিষ্টগুলির মধ্যে এটি $1 / r^{6}$, $r$ হলো বিদ্যুৎপীয় আণুবিশিষ্টগুলির মধ্যে দূরত্ব। ডাইপোল-ডাইপোল প্রতিক্রিয়া ছাড়াও, বিদ্যুৎপীয় আণুবিশিষ্টগুলি লন্ডন শক্তির মাধ্যমেও প্রতিক্রিয়া করতে পারে। তাই সমষ্টিগুলির ফলে বিদ্যুৎপীয় আণুবিশিষ্টগুলিতে আন্তঃআণুবিশিষ্ট শক্তিগুলির মোট প্রভাব বাড়ে।

5.1.3 ডাইপোল-ইনডিউসড ডাইপোল শক্তি

এই ধরনের আকর্ষণীয় শক্তি বিদ্যুৎপীয় আণুবিশিষ্ট যা স