পাঠ ১ / ২০অনুচ্ছেদ ২.০–২.৪

জৈবযৌগ, শ্রেণিবিভাগ, সমগোত্রীয় শ্রেণি ও কার্যকরী মূলকOrganic compounds, classification, homologous series & functional groups

রান্নার গ্যাস সিলিন্ডারের বিউটেন (butane), গাড়ির পেট্রলের অকটেন (octane), মোমবাতির মোম — তিনটিই কার্বন (carbon) আর হাইড্রোজেনের (hydrogen) শিকল। পার্থক্য শুধু শিকলের দৈর্ঘ্যে। নিচের যন্ত্রে মিথেন (methane, CH₄) থেকে শুরু করে একটি একটি করে কার্বন জুড়ে শিকল বড় করো, আর দেখো স্ফুটনাঙ্ক (boiling point) কোথায় গিয়ে দাঁড়ায়:

কার্বন শিকল যন্ত্র (carbon chain machine) — “+C” চেপে শিকল বড় করো

নাম (name)মিথেন (methane)

সংকেত (formula)CH₄

মোলার ভর (molar mass)16.04 g/mol

স্ফুটনাঙ্ক (b.p.)−161.5 °C

মিথেন (methane, CH₄) — সবচেয়ে ছোট জৈবযৌগ। ‘＋C’ চাপো। উপাত্ত (data): CRC Handbook, 1 atm।

প্রতিটি নতুন –CH₂– স্ফুটনাঙ্ক বাড়িয়ে দেয়, আর পাঁচ কার্বনে পৌঁছে গ্যাসটি তরল হয়ে যায়। কেন? আর মাত্র একটি মৌল (element) — কার্বন — কীভাবে কোটি কোটি আলাদা যৌগ বানায়, যেখানে পর্যায় সারণির বাকি শতাধিক মৌল মিলে বানায় তার তুলনায় অনেক কম?

এই পাঠ শেষে তুমি দুটিরই উত্তর দিতে পারবে। ধাপে ধাপে এগোব:

জৈবযৌগ (organic compound) কী — প্রাণশক্তি মতবাদ (vital force theory) থেকে আজকের সংজ্ঞা
কার্বন কেন বিশেষ — শিকলবন্ধন (catenation), চতুর্যোজ্যতা (tetravalency), বহুবন্ধন (multiple bond)
সংকরণ (hybridisation) ঝালিয়ে নাও — sp³, sp², sp
জৈবযৌগের শ্রেণিবিভাগ (classification)
সমগোত্রীয় শ্রেণি (homologous series)
কার্যকরী মূলক (functional group)
আণবিক সংকেত থেকে শ্রেণি — অসম্পৃক্ততার মাত্রা (degree of unsaturation)
জৈব বনাম অজৈব যৌগ (organic vs inorganic)
এবার নিজে করে দেখো — সিমুলেশন (simulation)

ধাপ ১: জৈবযৌগ কী

উনিশ শতকের শুরুতে বার্জেলিয়াস (Berzelius) মনে করতেন, চিনি, ইউরিয়া (urea) বা চর্বির মতো যৌগ কেবল জীবদেহের ভেতরে এক রহস্যময় প্রাণশক্তি (vital force)-র সাহায্যে তৈরি হয় — গবেষণাগারে বানানো অসম্ভব। ১৮২৮ সালে তাঁরই ছাত্র ফ্রেডরিখ ভোলার (Friedrich Wöhler) একটি অজৈব লবণ, অ্যামোনিয়াম সায়ানেট (ammonium cyanate), গরম করে ইউরিয়া পেলেন — প্রস্রাবের সেই জৈবযৌগ। এরপর একের পর এক জৈবযৌগ গবেষণাগারে তৈরি হতে থাকে, আর প্রাণশক্তি মতবাদ বাতিল হয়ে যায়।

১৮২৮ সালে ভোলার (Wöhler) একটি অজৈব লবণ গরম করে ইউরিয়া বানান। সায়ানেট আয়নে C মাঝখানে: [O–C≡N]⁻ (বা [O=C=N]⁻), আর NH₄⁺ আলাদা আয়ন — বইয়ের ছবিতে N-কে O-এর সাথে জোড়া দেখানো ভুল। দুটি যৌগেরই আণবিক সংকেত CH₄N₂O — একই পরমাণু শুধু নতুনভাবে সাজানো।

তাই আজ “জৈব” শব্দের সাথে জীবের কোনো সম্পর্ক নেই। আধুনিক সংজ্ঞা:

জৈবযৌগ (organic compound) হলো কার্বনের যৌগ — অর্থাৎ হাইড্রোকার্বন (hydrocarbon, শুধু C ও H দিয়ে তৈরি) এবং তাদের জাতক (derivatives, যেখানে এক বা একাধিক H-এর জায়গায় অন্য পরমাণু বা মূলক বসেছে)। আর জৈব রসায়ন (organic chemistry) হলো এই যৌগগুলোর রসায়ন।

কিছু কার্বনঘটিত যৌগকে প্রথা অনুযায়ী (by convention) অজৈব ধরা হয়, কারণ তাদের ধর্ম অজৈব লবণ বা অক্সাইডের মতো: কার্বন মনোক্সাইড (CO), কার্বন ডাইঅক্সাইড (CO₂), কার্বনেট (CO₃²⁻, যেমন CaCO₃), হাইড্রোজেন সায়ানাইড (HCN) ও সায়ানাইড লবণ (যেমন KCN), আর কার্বাইড (carbide, যেমন CaC₂)।

নিজে যাচাই করো

নিচের কোনটিকে প্রথা অনুযায়ী জৈবযৌগ ধরা হয় না?

ধাপ ২: কার্বন কেন বিশেষ

রাসায়নিক পদার্থের আন্তর্জাতিক তালিকা CAS রেজিস্ট্রিতে (CAS Registry) আজ 20 কোটির (200 million) বেশি পদার্থ নথিভুক্ত, যার বেশিরভাগই জৈবযৌগ। এত বৈচিত্র্যের পেছনে কার্বনের চারটি বৈশিষ্ট্য:

শিকলবন্ধন (catenation) — একই মৌলের পরমাণু নিজেরা পরপর যুক্ত হয়ে লম্বা শিকল (chain), শাখা (branch) বা বলয় (ring) গড়ার ক্ষমতা। কার্বনে এটি সবচেয়ে বেশি, কারণ C–C বন্ধন শক্ত (347 kJ/mol) এবং প্রায় C–H (413) ও C–O (358)-এর সমান — শিকল ভেঙে অন্য বন্ধন গড়ায় লাভ কম, তাই শিকল টিকে থাকে।
চতুর্যোজ্যতা (tetravalency) — প্রতিটি C চারটি সমযোজী বন্ধন (covalent bond) গড়ে। শিকলে দুটি বন্ধন খরচ হলেও আরও দুটি বাকি থাকে শাখা বা অন্য মূলকের জন্য।
বহুবন্ধন (multiple bonds) — C=C, C≡C, C=O, C≡N — একই পরমাণু দিয়ে নানা রকম যৌগ।
সমাণুতা (isomerism) — একই আণবিক সংকেতে ভিন্ন গঠন, যেমন C₂H₆O হতে পারে ইথানল (ethanol) অথবা মিথক্সিমিথেন (methoxymethane)। কার্বন সংখ্যা বাড়লে সমাণুর সংখ্যা দ্রুত বাড়ে: C₁₀H₂₂-এর 75টি গাঠনিক সমাণু।

এর সাথে আছে পলিমারকরণ (polymerisation) — হাজার হাজার ছোট অণু জুড়ে পলিথিনের মতো বিশাল অণু। নিচে পাঁচটি মৌলের শিকল-ক্ষমতা মিলিয়ে দেখো:

শিকল টানাটানি (catenation tug) — কোন মৌল লম্বা শিকল বানাতে পারে?

কার্বন (carbon) · যোজ্যতা (valency) 4

সবচেয়ে লম্বা স্থিতিশীল শিকল: কার্যত সীমাহীন — পলিথিনে 10⁴–10⁵টি C (practically unlimited)

C–C (347) প্রায় C–H (413) ও C–O (358)-এর সমান শক্ত, তাই শিকল ভেঙে অন্য বন্ধন গড়ায় বিশেষ লাভ নেই — শিকল বাতাসে স্থিতিশীল। চার যোজ্যতা (valency 4) থাকায় শাখা, বলয়, দ্বি- ও ত্রিবন্ধন সবই সম্ভব।

গড় বন্ধন শক্তি: CRC / Housecroft & Sharpe। “≈” = মান উৎসভেদে কিছুটা আলাদা। বাতাসে রাখার ছবিটি গুণগত (qualitative) — দেখায় কী ঘটে, কত দ্রুত নয়।

সিলিকনও চার যোজী, কিন্তু Si–Si (226) দুর্বল আর Si–O (452) তার দ্বিগুণ শক্ত — বাতাসে Si-শিকল টেকে না। N ও O-এর নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় (lone pairs) পরস্পরকে বিকর্ষণ করে বলে N–N (160) ও O–O (146) অনেক দুর্বল। সালফার শিকল গড়ে, কিন্তু দুই যোজী হওয়ায় শাখা দিতে পারে না।

নিজে যাচাই করো

সিলিকনও কার্বনের মতো চার যোজী। তবু সিলিকন কার্বনের মতো লম্বা শিকলের অসংখ্য যৌগ গড়ে না কেন?

ধাপ ৩: সংকরণ ঝালিয়ে নাও — sp³, sp², sp

রসায়ন প্রথম পত্রে তুমি সংকরণ (hybridisation) পড়েছ। জৈব রসায়নের জন্য শুধু তিনটি ক্ষেত্র মনে রাখলেই চলে:

কার্বনের ধরন	সংকরণ	জ্যামিতি ও কোণ	উদাহরণ	C–C দূরত্ব
চারটি একক বন্ধন	sp³	চতুস্তলকীয় (tetrahedral), ≈ 109.5°	ইথেন (ethane), C₂H₆	154 pm
একটি দ্বিবন্ধন	sp² + 1টি p	সমতলীয় (trigonal planar), 120°	ইথিন (ethene), C₂H₄	134 pm
একটি ত্রিবন্ধন	sp + 2টি p	সরলরৈখিক (linear), 180°	ইথাইন (ethyne), C₂H₂	120 pm

সংকর অরবিটাল (hybrid orbitals) মুখোমুখি মিশে গড়ে σ (সিগমা) বন্ধন; বাকি p অরবিটাল পাশাপাশি মিশে গড়ে π (পাই) বন্ধন। দ্বিবন্ধন = 1σ + 1π, ত্রিবন্ধন = 1σ + 2π। নিচের অণুগুলো টেনে ঘুরিয়ে দেখো:

দুই-কার্বনের তিন অণু (three two-carbon molecules) — টেনে ঘোরাও

ঘোরাও (rotate): 35°

সংকরণ (hybridisation): sp²
বন্ধন কোণ (bond angle): 120° — সমতলীয় ত্রিকোণাকার (trigonal planar)
C–C দূরত্ব (bond length): 133.9 pm
C–C বন্ধন শক্তি (bond enthalpy): 614 kJ/mol
বন্ধন: 5টি σ + 1টি π

দুই C-এর অসংকরিত p অরবিটাল পাশাপাশি মিশে সমতলের ওপরে-নিচে একটি π মেঘ। π থাকায় C=C ঘুরতে পারে না, আর ইলেকট্রন সহজে নাগালে — তাই সংযোজন (addition) বিক্রিয়া।

দৈর্ঘ্য: NIST CCCBDB (পরীক্ষালব্ধ); কোণ আদর্শ মান (ইথেনের আসল H–C–H 107.7°, ইথিনের 117.4°)।

নিজে যাচাই করো

ইথাইনে (HC≡CH) মোট কয়টি σ ও কয়টি π বন্ধন আছে?

ধাপ ৪: জৈবযৌগের শ্রেণিবিভাগ

কার্বন শিকল কীভাবে সাজানো, তা দেখে জৈবযৌগকে ভাগ করা হয়। প্রথম প্রশ্ন — বলয় আছে কি না:

মুক্ত শিকল বা অ্যালিফেটিক যৌগ (open-chain / aliphatic) — কার্বন পরমাণুগুলো খোলা শিকলে (সোজা বা শাখাযুক্ত)। এরা আবার দুই রকম:
- সম্পৃক্ত (saturated) — সব C–C একক বন্ধন, যেমন প্রোপেন (propane)।
- অসম্পৃক্ত (unsaturated) — অন্তত একটি C=C বা C≡C, যেমন বিউট-1-ইন (but-1-ene), ইথাইন।
বদ্ধ শিকল বা চক্রীয় যৌগ (closed-chain / cyclic) — পরমাণুগুলো বলয় গড়ে। বলয়ে কোন পরমাণু আছে দেখে:
- কার্বোসাইক্লিক (carbocyclic, homocyclic) — বলয়ে শুধু C।
  - অ্যালিসাইক্লিক (alicyclic) — বলয়, কিন্তু ধর্ম অ্যালিফেটিক যৌগের মতো, যেমন সাইক্লোহেক্সেন (cyclohexane)।
  - অ্যারোমেটিক (aromatic) — সমতলীয় বলয়ে π ইলেকট্রন পুরো বলয়ে ছড়ানো (delocalised), সংখ্যায় 4n + 2 (হাকেল নিয়ম, Hückel’s rule — অধ্যায়ের পরের পাঠে বিস্তারিত), যেমন বেনজিন (benzene), ন্যাপথালিন (naphthalene)।
- হেটারোসাইক্লিক (heterocyclic) — বলয়ে C ছাড়াও অন্তত একটি অন্য পরমাণু (হেটারো পরমাণু, heteroatom: O, N বা S)।
  - অ্যারোমেটিক নয় (non-aromatic): অক্সিরেন (oxirane, ইথিলিন অক্সাইড)।
  - অ্যারোমেটিক: ফিউরান (furan), থায়োফিন (thiophene), পাইরোল (pyrrole), পিরিডিন (pyridine)।

একটি সূক্ষ্ম বিষয়: ফেনলের O বলয়ের বাইরে –OH মূলক হিসেবে আছে, তাই ফেনল কার্বোসাইক্লিক; আর ফিউরানের O বলয়ের ভেতরে, তাই সেটি হেটারোসাইক্লিক। এবার ১৪টি যৌগ নিজে সাজাও:

শ্রেণিবিভাগের গাছ (classification tree) — কার্ড চাপো, তারপর সঠিক বাক্সে চাপো

মুক্ত শিকল বা অ্যালিফেটিক (open-chain / aliphatic) — বলয় নেই

বদ্ধ শিকল বা চক্রীয় (closed-chain / cyclic) — বলয় আছে

কার্বোসাইক্লিক (carbocyclic): বলয়ে শুধু C

হেটারোসাইক্লিক (heterocyclic): বলয়ে O/N/S

সাজানো 0/14 · কোণাগুলোতে C, প্রতিটিতে যতগুলো H দরকার ধরে নাও (skeletal formula)।

নিজে যাচাই করো

পিরিডিন (C₅H₅N) কোন শ্রেণির যৌগ?

ধাপ ৫: সমগোত্রীয় শ্রেণি

মিথেন, ইথেন, প্রোপেন, বিউটেন … — এরা একই পরিবারের সদস্য। এমন পরিবারকে বলে সমগোত্রীয় শ্রেণি (homologous series), আর প্রতিটি সদস্যকে সমগোত্রক (homologue)।

সমগোত্রীয় শ্রেণি (homologous series): পাশাপাশি দুটি সদস্যের পার্থক্য সবসময় একটি –CH₂– (মিথিলিন মূলক, methylene group), অর্থাৎ 14.03 g/mol। সাধারণ সংকেত CₙH₂ₙ₊₂ সবার জন্য খাটে। স্ফুটনাঙ্ক ধাপে ধাপে বাড়ে। উপাত্ত: CRC Handbook।

সমগোত্রীয় শ্রেণির পাঁচটি বৈশিষ্ট্য:

সব সদস্যকে একটি সাধারণ সংকেত (general formula) দিয়ে লেখা যায়, যেমন অ্যালকেন CₙH₂ₙ₊₂, অ্যালকোহল CₙH₂ₙ₊₁OH।
পাশাপাশি দুই সদস্যের পার্থক্য একটি –CH₂– মূলক, অর্থাৎ আণবিক ভরে 14 g/mol (12.011 + 2 × 1.008 = 14.027)।
সব সদস্যের একই কার্যকরী মূলক থাকে, তাই রাসায়নিক ধর্ম প্রায় একই।
ভৌত ধর্মে ক্রমপরিবর্তন (graded physical properties) — শিকল বড় হলে স্ফুটনাঙ্ক, ঘনত্ব ধাপে ধাপে বাড়ে, পানিতে দ্রাব্যতা কমে।
সব সদস্যকে সাধারণত একই পদ্ধতিতে প্রস্তুত (same general methods of preparation) করা যায়।

স্ফুটনাঙ্ক কেন বাড়ে? প্রতিটি CH₂ অণুর পৃষ্ঠতল (surface area) ও ইলেকট্রন সংখ্যা বাড়ায়, ফলে অণুগুলোর মধ্যে লন্ডন বিস্তারণ বল (London dispersion force) বাড়ে — অণু আলাদা করতে বেশি তাপ লাগে। অ্যালকেনে C₅ থেকে C₁₀ পর্যন্ত প্রতি CH₂-এ গড়ে প্রায় 28 °C। কার্যকরী মূলকও বড় ভূমিকা রাখে: –OH বা –COOH থাকলে হাইড্রোজেন বন্ধন (hydrogen bond) যোগ হয়, তাই সমান ভরের অ্যালকেনের চেয়ে অনেক বেশি তাপে ফোটে।

সমগোত্রীয় শ্রেণি	সাধারণ সংকেত	প্রথম তিনটি সদস্য (IUPAC নাম)
অ্যালকেন (alkane)	CₙH₂ₙ₊₂	CH₄ মিথেন, C₂H₆ ইথেন, C₃H₈ প্রোপেন
অ্যালকিন (alkene)	CₙH₂ₙ (n ≥ 2)	C₂H₄ ইথিন, C₃H₆ প্রোপিন, C₄H₈ বিউট-1-ইন
অ্যালকাইন (alkyne)	CₙH₂ₙ₋₂ (n ≥ 2)	C₂H₂ ইথাইন, C₃H₄ প্রোপাইন, C₄H₆ বিউট-1-আইন
অ্যালকোহল (alcohol)	CₙH₂ₙ₊₁OH	CH₃OH মিথানল, C₂H₅OH ইথানল, C₃H₇OH প্রোপান-1-অল
অ্যালডিহাইড (aldehyde)	CₙH₂ₙ₊₁CHO (n = 0, 1 …)	HCHO মিথান্যাল, CH₃CHO ইথান্যাল, C₂H₅CHO প্রোপান্যাল
কার্বক্সিলিক এসিড (carboxylic acid)	CₙH₂ₙ₊₁COOH (n = 0, 1 …)	HCOOH মিথানোয়িক এসিড, CH₃COOH ইথানোয়িক এসিড, C₂H₅COOH প্রোপানোয়িক এসিড
অ্যামিন (amine)	CₙH₂ₙ₊₁NH₂	CH₃NH₂ মিথান্যামিন, C₂H₅NH₂ ইথান্যামিন, C₃H₇NH₂ প্রোপান-1-অ্যামিন

বইয়ে প্রোপানল, বিউটিন লেখা থাকে; IUPAC 2013 নিয়মে অবস্থান-সংখ্যাসহ নাম প্রোপান-1-অল (propan-1-ol), বিউট-1-ইন (but-1-ene)। পরের পাঠে নামকরণ বিস্তারিত।

নিজে যাচাই করো

একটি সমগোত্রীয় শ্রেণির কোনো সদস্যের আণবিক ভর 58 g/mol। পরের সদস্যের ভর কত?

ধাপ ৬: কার্যকরী মূলক

ইথেন (CH₃CH₃) আর ইথানল (CH₃CH₂OH) — দুটির কার্বন-কাঠামো একই, তবু প্রথমটি গ্যাস, দ্বিতীয়টি পানিতে মিশে যাওয়া তরল; সোডিয়াম দিলে ইথানল H₂ দেয়, ইথেন কিছুই করে না। পার্থক্যটা গড়ে দিয়েছে –OH।

কার্যকরী মূলক (functional group) হলো জৈব অণুর সেই পরমাণু বা পরমাণুগুচ্ছ (অথবা বহুবন্ধন), যা যৌগটির বৈশিষ্ট্যমূলক রাসায়নিক ধর্ম নির্ধারণ করে। অণুর বাকি অ্যালকাইল অংশ (alkyl part, R) প্রায় দর্শক।

শ্রেণি	কার্যকরী মূলক	মূলকের নাম	উদাহরণ (IUPAC · প্রচলিত নাম)
অ্যালকিন	>C=C<	কার্বন-কার্বন দ্বিবন্ধন	CH₂=CH₂ ইথিন · ইথিলিন
অ্যালকাইন	–C≡C–	কার্বন-কার্বন ত্রিবন্ধন	HC≡CH ইথাইন · অ্যাসিটিলিন
অ্যালকাইল হ্যালাইড (haloalkane)	–X (X = F, Cl, Br, I)	হ্যালো মূলক	CH₃Cl ক্লোরোমিথেন · মিথাইল ক্লোরাইড
অ্যালকোহল	–OH	হাইড্রক্সিল (hydroxyl)	CH₃OH মিথানল · মিথাইল অ্যালকোহল
ইথার (ether)	–O–	অক্সি / ইথার মূলক	CH₃OCH₃ মিথক্সিমিথেন · ডাইমিথাইল ইথার
অ্যালডিহাইড	–CHO	অ্যালডিহাইড (formyl)	CH₃CHO ইথান্যাল · অ্যাসিট্যালডিহাইড
কিটোন (ketone)	>C=O	কার্বনিল (carbonyl)	CH₃COCH₃ প্রোপানোন · অ্যাসিটোন
কার্বক্সিলিক এসিড	–COOH	কার্বক্সিল (carboxyl)	CH₃COOH ইথানোয়িক এসিড · অ্যাসিটিক এসিড
এস্টার (ester)	–COOR	এস্টার মূলক	CH₃COOCH₃ মিথাইল ইথানোয়েট · মিথাইল অ্যাসিটেট
অ্যামাইড (amide)	–CONH₂	অ্যামাইড মূলক	CH₃CONH₂ ইথান্যামাইড · অ্যাসিটামাইড
অ্যামিন	–NH₂	অ্যামিনো (amino)	CH₃CH₂NH₂ ইথান্যামিন · ইথাইল অ্যামিন
নাইট্রাইল (nitrile)	–C≡N	নাইট্রাইল / সায়ানাইড	CH₃CN ইথেননাইট্রাইল · মিথাইল সায়ানাইড

বইয়ের একটি কাজের নিয়ম (rule of thumb): বহুবন্ধনযুক্ত মূলক (C=C, C≡C, C=O, C≡N) সাধারণত সংযোজন (addition) বিক্রিয়া দেয়; একক বন্ধনে যুক্ত মূলক (–X, –OH) প্রতিস্থাপন (substitution) বা অপসারণ (elimination) বিক্রিয়া দেয়। (কার্বক্সিল ও এস্টারের C=O ব্যতিক্রমের মতো আচরণ করে — শেষে প্রতিস্থাপনই ঘটে; সে কথা পরের পাঠে।)

নিচের প্রতিটি অণুর কার্যকরী মূলকে চাপো:

কার্যকরী মূলক খোঁজো (functional-group spotter) — যৌগের “আসল” অংশে চাপো

ইথানল (ethanol) · C₂H₆O

যে অংশটি এই যৌগকে অন্যদের থেকে আলাদা করেছে, সেখানে চাপো।

খুঁজে পেয়েছ 0/9

নিজে যাচাই করো

CH₃COOCH₂CH₃ যৌগটির কার্যকরী মূলক কোনটি?

ধাপ ৭: আণবিক সংকেত থেকে শ্রেণি — অসম্পৃক্ততার মাত্রা

বোর্ডের প্রশ্নে প্রায়ই একটি আণবিক সংকেত দিয়ে জিজ্ঞাসা করা হয়, যৌগটি কোন শ্রেণির হতে পারে। একটি সহজ হিসাব এ কাজ যান্ত্রিক করে দেয় — অসম্পৃক্ততার মাত্রা (degree of unsaturation, DoU) বা দ্বিবন্ধন-তুল্য সংখ্যা: অণুতে মোট কয়টি বলয় + π বন্ধন আছে।

\text{DoU} = \frac{2C + 2 + N - H - X}{2}

এখানে C, H, N, X = কার্বন, হাইড্রোজেন, নাইট্রোজেন ও হ্যালোজেন পরমাণুর সংখ্যা। O বা S সূত্রে আসে না। প্রতিটি C=C বা C=O = 1, C≡C বা C≡N = 2, প্রতিটি বলয় = 1, বেনজিন বলয় = 4 (একটি বলয় + তিনটি π)।

সংকেত	DoU	অন্য তথ্য	সম্ভাব্য শ্রেণি
C₂H₆O	0	একটি O, কোনো π নেই	অ্যালকোহল (ইথানল) বা ইথার (মিথক্সিমিথেন)
C₂H₄O	1	একটি O	অ্যালডিহাইড (ইথান্যাল); কিটোন হতে পারে না — কিটোনে C=O-এর দুই পাশে C লাগে, অর্থাৎ ন্যূনতম 3টি C
C₄H₈O	1	একটি O	অ্যালডিহাইড (বিউটান্যাল) বা কিটোন (বিউটানোন)
C₃H₆O₂	1	দুটি O	কার্বক্সিলিক এসিড (প্রোপানোয়িক এসিড) বা এস্টার (মিথাইল ইথানোয়েট)
C₃H₄	2	—	অ্যালকাইন (প্রোপাইন) বা ডাইইন (প্রোপাডাইইন)

একই DoU-তে বলয়ও সম্ভব (যেমন C₂H₄O হতে পারে চক্রীয় ইথার অক্সিরেনও), কিন্তু বোর্ডের প্রশ্নে সাধারণত মুক্ত শিকলের উত্তরগুলোই প্রত্যাশিত। সিমুলেশনের “সংকেত → শ্রেণি” অংশে যেকোনো সংকেত দিয়ে চেষ্টা করতে পারবে।

নিজে যাচাই করো

C₃H₈O যৌগটির DoU কত, এবং এটি কোন শ্রেণির হতে পারে?

ধাপ ৮: জৈব বনাম অজৈব যৌগ

বৈশিষ্ট্য	জৈবযৌগ	অজৈব যৌগ
গঠন উপাদান	কার্বন থাকবেই; সাথে H, O, N, S, হ্যালোজেন, P	যেকোনো মৌল
বন্ধন	প্রধানত সমযোজী (covalent)	অনেকগুলো আয়নিক (ionic), কিছু সমযোজী
গলনাঙ্ক ও স্ফুটনাঙ্ক	সাধারণত কম (বেশিরভাগ 300 °C-এর নিচে গলে বা ভেঙে যায়)	আয়নিক যৌগে সাধারণত বেশি (NaCl গলে 801 °C-এ) — তবে সব নয়: KNO₃ গলে 334 °C-এ, NaNO₃ 308 °C-এ
দ্রাব্যতা	পানিতে সাধারণত অদ্রাব্য, জৈব দ্রাবকে (ইথার, বেনজিন) দ্রবণীয়; ছোট অ্যালকোহল, চিনি পানিতে দ্রবণীয়	আয়নিক যৌগ পানিতে সাধারণত দ্রবণীয়, জৈব দ্রাবকে অদ্রবণীয়
দাহ্যতা	বেশিরভাগ জ্বলে, CO₂ ও H₂O দেয়; সাধারণত কোনো অবশেষ থাকে না — তবে জৈব লবণ (যেমন সোডিয়াম অ্যাসিটেট) পোড়ালে Na₂CO₃ অবশেষ থাকে	বেশিরভাগ জ্বলে না
বিক্রিয়ার গতি	সাধারণত ধীর, অণুর মধ্যে (molecular)	আয়নিক বিক্রিয়া প্রায় তাৎক্ষণিক
সমাণুতা	খুব সাধারণ	বিরল

নিজে যাচাই করো

একটি সাদা কঠিন পদার্থ 334 °C-এ গলে এবং পানিতে দ্রবীভূত হয়ে বিদ্যুৎ পরিবহন করে। এটি সম্পর্কে কোনটি ঠিক?

ধাপ ৯: এবার নিজে করে দেখো

নিচের সিমুলেশনে নয়টি সমগোত্রীয় শ্রেণির আসল স্ফুটনাঙ্ক ও গলনাঙ্ক (CRC Handbook, NIST) আছে, C₁ থেকে C₁₀ পর্যন্ত।

লেখচিত্র (plot) — ওপরের বোতাম থেকে একসাথে সর্বোচ্চ চারটি শ্রেণি চালু করো। যেকোনো বিন্দুর কাছে চাপলে যৌগটির নাম, সংকেত, মোলার ভর ও 25 °C-এ অবস্থা দেখাবে; শেষ দুটি চাপা বিন্দুর পার্থক্যও (ΔM, Δbp) দেখাবে। ভরাট বিন্দু = 25 °C-এ তরল/কঠিন, ফাঁপা = গ্যাস।
সংকেত → শ্রেণি (formula → class) — যেকোনো আণবিক সংকেত লিখে DoU আর সম্ভাব্য শ্রেণি বের করো।
প্রতিটি চাপা বিন্দু পর্যবেক্ষণ খাতায় (notebook) জমা হয় — CSV নামিয়ে নিতে পারো। চ্যালেঞ্জগুলো একে একে শেষ করো।

সমগোত্রীয় শ্রেণি অনুসন্ধান

Homologous-series explorer

↗

● তরল/কঠিন · ○ গ্যাস (25 °C-এ)

যেকোনো বিন্দুর কাছে চাপো; শেষ দুটি চাপা বিন্দু তুলনা হবে। উপাত্ত: CRC Handbook / NIST, 1 atm।

লেখচিত্রের যেকোনো বিন্দুতে চাপো — যৌগটির নাম, সংকেত, ভর ও অবস্থা এখানে দেখাবে।

প্রশ্ন: একই কার্বন সংখ্যায় কোন শ্রেণির স্ফুটনাঙ্ক সবচেয়ে বেশি?

চ্যালেঞ্জ (challenges)

0/6

25 °C-এ তরল এমন প্রথম অ্যালকেনটি খুঁজে বের করো — আর তার ঠিক আগেরটিও দেখো
অ্যালকেনের C₅ আর C₁₀ বিন্দু দুটি পরপর চেপে তুলনা করো: প্রতি –CH₂–-এ গড়ে স্ফুটনাঙ্ক কত বাড়ে?
ইথানল (অ্যালকোহল, C₂) আর প্রোপেন (অ্যালকেন, C₃) তুলনা করো — ভর প্রায় সমান, তবু স্ফুটনাঙ্কে এত পার্থক্য কেন?
একই কার্বন সংখ্যায় কোন শ্রেণি সবচেয়ে বেশি তাপে ফোটে? (লেখচিত্রে শ্রেণি বদলে দেখো, তারপর নিচের প্রশ্নের উত্তর দাও)
“সংকেত → শ্রেণি” অংশে C₃H₆O₂ বিশ্লেষণ করো: এটি কোন দুই শ্রেণির হতে পারে?
একই শ্রেণির পরপর দুটি সদস্য (যেমন C₃ আর C₄) চেপে দেখাও যে তাদের মোলার ভরের পার্থক্য সবসময় একই

পর্যবেক্ষণ খাতা (observation notebook)

এখনো কিছু নেই। লেখচিত্রের কোনো বিন্দুতে চাপো — এখানে জমা হবে।

বই পড়ার সময় সাবধান

C₆₀ (ফুলারিন, fullerene)। বইয়ে আছে “C₆₀-এর 60টি sp² কার্বন একক বন্ধন দ্বারা যুক্ত”। আসলে C₆₀-এ 90টি বন্ধন: 30টি দ্বিবন্ধন (দুটি ষড়ভুজের মাঝের কিনারা, 139 pm) আর 60টি একক বন্ধন (ষড়ভুজ-পঞ্চভুজের মাঝের কিনারা, 145 pm)। বানানও “Fullerines” নয়, fullerenes। আর ফুলারিন শুধু 30–70টি কার্বনের নয় — C₂₀ থেকে C₅₄₀ ও আরও বড় ফুলারিন জানা আছে।
অ্যামোনিয়াম সায়ানেটের গঠন। বইয়ের ছবিতে N-কে O-এর সাথে জোড়া (ওটি আসলে ফালমিনেটের সাজ) আর NH₄⁺-কে C-এর সাথে বন্ধনে দেখানো হয়েছে। ঠিক গঠন: দুটি আলাদা আয়ন, NH₄⁺ এবং [O–C≡N]⁻ — C মাঝখানে।
“৮০ লক্ষ জৈবযৌগ” অনেক পুরোনো সংখ্যা। CAS রেজিস্ট্রিতে এখন 20 কোটির (200 million) বেশি পদার্থ, বেশিরভাগই জৈব।
সারণি ২.১ (জৈব বনাম অজৈব)। “আয়নিক অজৈব যৌগের গলনাঙ্ক 700 °C-এর ঊর্ধ্বে” — সব ক্ষেত্রে নয়: KNO₃ 334 °C, NaNO₃ 308 °C। “জৈবযৌগ পোড়ালে কোনো অবশেষ থাকে না” — জৈব লবণে থাকে (সোডিয়াম অ্যাসিটেট পোড়ালে Na₂CO₃)।
ছাপার ভুল: মিথেনের গঠনে “H–C–C” ছাপা আছে — হবে H–C–H।
প্রথা, ভুল নয়: HCN-কে অজৈব ধরা; “প্রথম জৈব সংশ্লেষণ = ইউরিয়া” (ভোলার আসলে ১৮২৪-এ সায়ানোজেন থেকে অক্সালিক এসিডও বানিয়েছিলেন, কিন্তু ইউরিয়ার গল্পটিই প্রচলিত)। বইয়ের পুরোনো ধাঁচের নাম (প্রোপানল, বিউটিন) বোর্ড মেনে নেয়; IUPAC 2013 নাম প্রোপান-1-অল, বিউট-1-ইন।

ঘরে বসে পরীক্ষা

কোনটিতে কার্বন আছে? একটি পুরোনো স্টিলের চামচে এক চিমটি চিনি নিয়ে মোমবাতি বা চুলার শিখার ওপর ধরো। চিনি প্রথমে গলে, তারপর বাদামি হয়, শেষে কালো কয়লার মতো কার্বন পড়ে থাকে — চিনি (C₁₂H₂₂O₁₁) জৈবযৌগ। এবার আরেকটি পরিষ্কার চামচে এক চিমটি লবণ (NaCl) নিয়ে একইভাবে গরম করো: কিছুই পোড়ে না, কালো হয় না — লবণ অজৈব।

চাইলে একটি ঠান্ডা স্টিলের থালা মোমবাতির শিখার একটু ওপরে ধরো: থালার নিচে কালো ঝুল (soot) জমবে — মোমেও কার্বন আছে।

নিরাপত্তা: কোনো বড়দের উপস্থিতিতে করো। চামচ কাপড় দিয়ে ধরো, গরম চামচ ছুঁয়ো না, আর ঘরের জানালা খোলা রাখো (পোড়া চিনির ধোঁয়া)। শিখার কাছে চুল, ওড়না ও কাগজ দূরে রাখো। পরীক্ষার পর চামচ ঠান্ডা হলে পানিতে ভিজিয়ে পরিষ্কার করো।

পরীক্ষার প্রস্তুতি

১. শিকলবন্ধন (catenation) কী? কার্বন এ ধর্ম সবচেয়ে বেশি দেখায় কেন?

একই মৌলের পরমাণু পরস্পরের সাথে সমযোজী বন্ধনে যুক্ত হয়ে দীর্ঘ শিকল, শাখা বা বলয় গঠন করার ধর্মকে শিকলবন্ধন বলে।

কারণ: (১) C–C বন্ধন শক্তিশালী (347 kJ/mol) — N–N (160), O–O (146), Si–Si (226)-এর চেয়ে অনেক বেশি; (২) C–C বন্ধন প্রায় C–H (413) ও C–O (358)-এর সমান শক্ত, তাই শিকল ভেঙে অন্য বন্ধন গড়ার ঝোঁক কম, শিকল স্থিতিশীল; (৩) কার্বন চতুর্যোজী — শিকলে দুটি বন্ধন দিয়েও শাখা বা অন্য মূলকের জন্য আরও দুটি থাকে; (৪) কার্বনে নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় নেই, তাই N বা O-এর মতো পাশাপাশি পরমাণুর বিকর্ষণ নেই।

২. সমগোত্রীয় শ্রেণি কাকে বলে? এর বৈশিষ্ট্যগুলো লেখো।

একই কার্যকরী মূলকযুক্ত যে জৈবযৌগগুলোকে একটি সাধারণ সংকেত দিয়ে প্রকাশ করা যায় এবং যাদের পাশাপাশি দুটি সদস্যের মধ্যে একটি –CH₂– মূলকের পার্থক্য থাকে, তাদের সমষ্টিকে সমগোত্রীয় শ্রেণি বলে।

বৈশিষ্ট্য: (১) একটি সাধারণ সংকেত, যেমন অ্যালকেন CₙH₂ₙ₊₂; (২) পরপর সদস্যে –CH₂– পার্থক্য, অর্থাৎ ভরে 14 g/mol; (৩) একই কার্যকরী মূলক, তাই রাসায়নিক ধর্মে সাদৃশ্য; (৪) আণবিক ভর বৃদ্ধির সাথে ভৌত ধর্মের (গলনাঙ্ক, স্ফুটনাঙ্ক, ঘনত্ব) ক্রমপরিবর্তন; (৫) একই সাধারণ প্রস্তুত প্রণালী।

৩. কার্যকরী মূলক কী? অ্যালডিহাইড, কিটোন ও কার্বক্সিলিক এসিডের কার্যকরী মূলক উদাহরণসহ লেখো।

জৈব অণুর যে পরমাণু, পরমাণুগুচ্ছ বা বহুবন্ধন যৌগটির বৈশিষ্ট্যমূলক রাসায়নিক ধর্ম নির্ধারণ করে, তাকে কার্যকরী মূলক বলে।

অ্যালডিহাইড: –CHO, যেমন CH₃CHO (ইথান্যাল)
কিটোন: >C=O, দুই পাশে কার্বন, যেমন CH₃COCH₃ (প্রোপানোন)
কার্বক্সিলিক এসিড: –COOH, যেমন CH₃COOH (ইথানোয়িক এসিড)

৪. ফিউরান, সাইক্লোহেক্সেন, ফেনল ও অক্সিরেনকে শ্রেণিবিভাগ করো।

ফিউরান — বলয়ে O আছে, আর 6টি π ইলেকট্রন (দুটি C=C-এর 4টি + O-এর একটি নিঃসঙ্গ জোড়) সমতলীয় বলয়ে ছড়ানো: হেটারোসাইক্লিক অ্যারোমেটিক।
সাইক্লোহেক্সেন — বলয়ে শুধু C, সব একক বন্ধন: কার্বোসাইক্লিক অ্যালিসাইক্লিক।
ফেনল — বলয়ে শুধু C (O বলয়ের বাইরে –OH হিসেবে), বেনজিন বলয়: কার্বোসাইক্লিক অ্যারোমেটিক।
অক্সিরেন — তিন-সদস্যের বলয়ে O আছে, কোনো π ইলেকট্রন নেই: হেটারোসাইক্লিক, অ্যারোমেটিক নয় (অ্যালিসাইক্লিক)।

৫. যৌগ X-এর আণবিক সংকেত C₃H₆O₂ এবং যৌগ Y-এর C₄H₈O। এরা কোন কোন সমগোত্রীয় শ্রেণির হতে পারে? প্রতিটির একটি করে গঠন লেখো।

X (C₃H₆O₂): DoU = (2×3 + 2 − 6)/2 = 1 — একটি π বন্ধন, দুটি O। একটি C=O সহ দুটি O মানে –COOH বা –COO–।

কার্বক্সিলিক এসিড: CH₃CH₂COOH (প্রোপানোয়িক এসিড)
এস্টার: CH₃COOCH₃ (মিথাইল ইথানোয়েট) বা HCOOCH₂CH₃ (ইথাইল মিথানোয়েট)

Y (C₄H₈O): DoU = (2×4 + 2 − 8)/2 = 1 — একটি π বন্ধন, একটি O, অর্থাৎ C=O।

অ্যালডিহাইড: CH₃CH₂CH₂CHO (বিউটান্যাল)
কিটোন: CH₃COCH₂CH₃ (বিউটানোন)

একই আণবিক সংকেতের ভিন্ন শ্রেণির যৌগগুলো পরস্পরের কার্যকরী মূলক সমাণু (functional isomers)।

৬. ইথানলের (M = 46) স্ফুটনাঙ্ক 78.3 °C, অথচ প্রায় সমান ভরের প্রোপেনের (M = 44) −42.1 °C। ব্যাখ্যা করো।

ভর প্রায় সমান, তাই লন্ডন বিস্তারণ বলও প্রায় সমান। পার্থক্য কার্যকরী মূলকে: ইথানলের –OH-এ H যুক্ত আছে তীব্র তড়িৎ ঋণাত্মক O-এর সাথে, তাই এক অণুর O–H-এর H পাশের অণুর O-এর নিঃসঙ্গ জোড়ের সাথে হাইড্রোজেন বন্ধন গড়ে; অণুগুলো সংযুক্ত (associated) থাকে। এদের আলাদা করতে বাড়তি শক্তি লাগে, তাই স্ফুটনাঙ্ক প্রায় 120 °C বেশি। প্রোপেন অপোলার, এতে শুধু দুর্বল বিস্তারণ বল কাজ করে।

৭. (MCQ) নিচের কোনটি জৈবযৌগ হিসেবে গণ্য নয়? (ক) CH₃NH₂ (খ) CO(NH₂)₂ (গ) HCN (ঘ) CH₃COOH

(গ) HCN। কার্বন থাকলেও HCN ও সায়ানাইড লবণ (KCN, NaCN), CO, CO₂, কার্বনেট ও কার্বাইডকে প্রথা অনুযায়ী অজৈব যৌগ ধরা হয়। ইউরিয়া, CO(NH₂)₂, জৈবযৌগ — ভোলার এটিই প্রথম গবেষণাগারে বানিয়েছিলেন।