গাঠনিক রসায়ন
গাঠনিক রসায়ন (Structural chemistry) হলো রসায়নের একটি শাখা যা স্বতন্ত্র রাসায়নিক সত্তার সংযোগ এবং আকৃতি নিয়ে কাজ করে। এর অন্তর্ভুক্ত হলো অণু, আয়ন এবং পলিমার। রাসায়নিক সত্তার আচরণ বোঝার জন্য গঠন অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, তাই এই বিষয়টি রসায়নের ভিত্তি হিসেবে কাজ করে। গঠন রসায়নের প্রধান শাখাগুলোতে, যেমন অজৈব রসায়নCite error: Invalid <ref> tag; refs with no name must have content এবং জৈব রসায়নেCite error: Invalid <ref> tag; refs with no name must have content অঙ্গীভূত। গাঠনিক রসায়নের গুরুত্বের একটি প্রমাণ হলো, রসায়নে নোবেল পুরস্কারের অনেকগুলোই গাঠনিক অন্তর্দৃষ্টি বা গঠন নির্ধারণের গুরুত্বপূর্ণ কৌশলের জন্য প্রদান করা হয়েছে।[2]
একটি অণুর রাসায়নিক গঠন হলো এর পরমাণু এবং তাদের রাসায়নিক বন্ধনের একটি স্থানিক বিন্যাস। এর নির্ধারণের মধ্যে অন্তর্ভুক্ত থাকে একজন রসায়নবিদের দ্বারা লক্ষ্যবস্তু অণু বা অন্য কোনো কঠিন পদার্থের আণবিক জ্যামিতি এবং যখন সম্ভব ও প্রয়োজনীয়, তখন তার ইলেকট্রনিক গঠন নির্দিষ্ট করা। আণবিক জ্যামিতি বলতে একটি অণুর পরমাণুগুলোর স্থানিক বিন্যাস এবং পরমাণুগুলোকে একত্রে ধরে রাখা রাসায়নিক বন্ধনগুলোকে বোঝায়, যা গাঠনিক সংকেত এবং আণবিক মডেলের মাধ্যমে উপস্থাপন করা যায়;[3] সম্পূর্ণ ইলেকট্রনিক গঠনের বর্ণনায় অণুর আণবিক অরবিটালগুলোর দখল নির্দিষ্ট করা অন্তর্ভুক্ত থাকে।[4][5] গঠন নির্ধারণ খুব সাধারণ অণু (যেমন: দ্বি-পারমাণবিক অক্সিজেন বা নাইট্রোজেন) থেকে শুরু করে অত্যন্ত জটিল অণু (যেমন: প্রোটিন বা ডিএনএ) পর্যন্ত বিস্তৃত লক্ষ্যবস্তুর ক্ষেত্রে প্রয়োগ করা যেতে পারে।
রসায়নে, দৈর্ঘ্য এবং সময়ের স্কেলের ওপর নির্ভর করে "গঠন" শব্দটি ভিন্ন ভিন্ন অর্থ বহন করে। দৈর্ঘ্য স্কেলের ক্ষেত্রে, স্থানীয় পর্যায়ে গঠন বলতে আন্তঃপারমাণবিক দূরত্ব এবং কোণকে বোঝায়। বৃহত্তর দৈর্ঘ্যে, প্রতিসাম্য (symmetry) এবং পর্যায়বৃত্ততা (periodicity) হলো গুরুত্বপূর্ণ বর্ণনাকারী।
ইতিহাস
রাসায়নিক গঠনের তত্ত্বগুলো ১৮৫৮ সালের দিকে অগাস্ট কেকুলে, আর্চিবল্ড স্কট কুপার এবং আলেকজান্ডার বুটলেরভ প্রমুখের দ্বারা প্রথম বিকশিত হয়েছিল। কেকুলে মৌলগুলোর পছন্দের সংখ্যক রাসায়নিক বন্ধন থাকে—এই ধারণা প্রদানের মাধ্যমে যোজনী সম্পর্কে প্রাথমিক ধারণা প্রস্তাব করেন। কুপার প্রথম রাসায়নিক গঠন চিত্র তৈরি করেন, যা কাগজে গঠন উপস্থাপনের একটি উপায়। বুটলেরভই প্রথম রসায়নে 'গঠন' শব্দটি ব্যবহার করেন এবং এটি বুঝতে পারেন যে রাসায়নিক যৌগগুলো পরমাণু ও কার্যকরী মূলকের কোনো এলোমেলো গুচ্ছ নয়, বরং অণু গঠনকারী মৌলগুলোর যোজনী দ্বারা সংজ্ঞায়িত একটি নির্দিষ্ট ক্রম তাদের মধ্যে বিদ্যমান।[2]
১৮৮৩ সালে আলেকজান্ডার ক্রাম ব্রাউন সোডিয়াম ক্লোরাইডের স্ফটিক গঠন অনুমান করেন এবং বুনন কাঁটা ও পশমের বল ব্যবহার করে এর একটি মডেল তৈরি করেন। তিনি ইথানোয়িক অ্যাসিডের জন্যও একটি গঠন প্রস্তাব করেছিলেন, যা পরীক্ষামূলক গঠন বিশ্লেষণ কৌশল বিকশিত হওয়ার অনেক আগেই আধুনিক মডেলগুলোর সাথে মিলে যায়।[2]
বিংশ শতাব্দীর শুরুতে কেবল দৃশ্যমান আলোর বর্ণালীবীক্ষণ সরাসরি গাঠনিক তথ্য প্রদান করত, কিন্তু তা দ্রুত পরিবর্তিত হয়। ১৯১৫ সালের মধ্যে উইলিয়াম হেনরি ব্র্যাগ এবং তার পুত্র উইলিয়াম লরেন্স ব্র্যাগ এক্স-রে স্ফটিক গঠন বিশ্লেষণের প্রাথমিক রূপ তৈরির জন্য নোবেল পুরস্কার পান এবং ১৯২২ সালে ফ্রান্সিস অ্যাস্টন প্রথম ভর বর্ণালীবীক্ষণ যন্ত্র তৈরির জন্য পুরস্কার পান। ১৯২০-এর দশকে কোয়ান্টাম বলবিদ্যার আবিষ্কার মৌলিক ভৌত গবেষণার একটি ধারার সূচনা করে, যা রাসায়নিক গঠন নির্ধারণে প্রয়োগ করা যেতে পারে; এর মধ্যে রয়েছে রমন প্রভাব, মোসবায়ার বর্ণালীবীক্ষণ এবং নিউক্লিয়ার ম্যাগনেটিক রেজোন্যান্স (NMR)। ১৯৭০-এর দশক থেকে ইলেকট্রনিক ডিটেক্টর এবং কম্পিউটার-সহায়তা বিশ্লেষণ কৌশল গাঠনিক তথ্যের পরিমাণ নাটকীয়ভাবে বৃদ্ধি করে এবং তা তৈরি ও বিশ্লেষণের সময় কমিয়ে দেয়। গাঠনিক রসায়নের জন্য বিশেষভাবে উল্লেখযোগ্য ছিল হার্বার্ট এ. হপ্টম্যান এবং জেরোম কার্ল কর্তৃক এক্স-রে ক্রিস্টালোগ্রাফির সরাসরি পদ্ধতি (Direct methods) উদ্ভাবন, যা ১৯৮৫ সালে তাদের রসায়নে নোবেল পুরস্কার এনে দেয়।[2]
পটভূমি
রাসায়নিক গঠনের ক্ষেত্রে, অণুর অভ্যন্তরে পরমাণুগুলোর বিশুদ্ধ সংযোগ (রাসায়নিক গঠনবিন্যাস), ত্রিমাত্রিক বিন্যাসের বর্ণনা (আণবিক কনফিগারেশন, যেমন কাইরালিটি সংক্রান্ত তথ্য) এবং বন্ধন দৈর্ঘ্য, কোণ ও টরশন কোণের সুনির্দিষ্ট নির্ধারণ—অর্থাৎ (আপেক্ষিক) পারমাণবিক স্থানাঙ্কের একটি পূর্ণাঙ্গ উপস্থাপনার মধ্যে পার্থক্য করতে হয়।
রাসায়নিক যৌগের গঠন নির্ধারণে, সাধারণত প্রথমে এবং ন্যূনতমভাবে অণুর সমস্ত পরমাণুর মধ্যে বন্ধনের ধরন ও মাত্রা পাওয়ার লক্ষ্য থাকে; যখন সম্ভব হয়, তখন অণুর (বা অন্য কঠিন পদার্থের) পরমাণুগুলোর ত্রিমাত্রিক স্থানিক স্থানাঙ্ক খোঁজা হয়।[6]
গাঠনিক ব্যাখ্যা (Structural elucidation)
যেসব পদ্ধতির মাধ্যমে কোনো অণুর গঠন নির্ধারণ করা যায়, তাকে গাঠনিক ব্যাখ্যা বলা হয়। এই পদ্ধতিগুলোর মধ্যে রয়েছে:
- শুধুমাত্র পরমাণুগুলোর সংযোগ সংক্রান্ত: বর্ণালীবীক্ষণ যেমন নিউক্লিয়ার ম্যাগনেটিক রেজোন্যান্স (প্রোটন এবং কার্বন-১৩ এনএমআর), এবং ভর বর্ণালীবীক্ষণের বিভিন্ন পদ্ধতি (সামগ্রিক আণবিক ভর এবং খণ্ড ভর প্রদানের জন্য)। শোষণ বর্ণালীবীক্ষণ এবং কম্পন বর্ণালীবীক্ষণ, ইনফ্রারেড এবং রমন বর্ণালীবীক্ষণের মতো কৌশলগুলো যথাক্রমে একাধিক বন্ধনের সংখ্যা ও সান্নিধ্য এবং কার্যকরী মূলকের ধরন (যাদের অভ্যন্তরীণ বন্ধন কম্পন স্বাক্ষর প্রদান করে) সম্পর্কে গুরুত্বপূর্ণ সহায়ক তথ্য প্রদান করে; অণুর ইলেকট্রনিক গঠনে অবদান রাখা সম্পর্কে অন্তর্দৃষ্টি প্রদানকারী আরও অনুমানমূলক গবেষণার মধ্যে রয়েছে সাইক্লিক ভোল্টামেট্রি এবং এক্স-রে ফটোইলেক্ট্রন বর্ণালীবীক্ষণ।
- সুনির্দিষ্ট মেট্রিক ত্রিমাত্রিক তথ্য সংক্রান্ত: গ্যাসের জন্য গ্যাস ইলেকট্রন ডিফ্রাকশন এবং মাইক্রোওয়েভ (ঘূর্ণন) বর্ণালীবীক্ষণ (এবং অন্যান্য ঘূর্ণন-সমাধানকৃত বর্ণালীবীক্ষণ) এবং স্ফটিকাকার কঠিন অবস্থার জন্য এক্স-রে ক্রিস্টালোগ্রাফি[7] বা নিউট্রন ডিফ্রাকশন দ্বারা এটি পাওয়া যেতে পারে। এই কৌশলগুলো পারমাণবিক-স্কেল রেজোলিউশনে ত্রিমাত্রিক মডেল তৈরি করতে পারে, যা সাধারণত দূরত্বের জন্য ০.০০১ Å এবং কোণের জন্য ০.১° নির্ভুলতা সম্পন্ন (অস্বাভাবিক ক্ষেত্রে আরও ভালো)।[8][7]
তথ্যের অতিরিক্ত উৎস হলো: যখন কোনো অণুর গঠনের কোনো কার্যকরী মূলকে একটি অযুগ্ম ইলেকট্রন স্পিন থাকে, তখন ENDOR এবং ইলেকট্রন-স্পিন রেজোন্যান্স বর্ণালীবীক্ষণও করা যেতে পারে। এই পরবর্তী কৌশলগুলো তখন আরও গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে যখন অণুগুলোতে ধাতব পরমাণু থাকে এবং যখন ক্রিস্টালোগ্রাফির জন্য প্রয়োজনীয় স্ফটিক বা এনএমআর-এর জন্য প্রয়োজনীয় নির্দিষ্ট পরমাণুর ধরন গঠন নির্ধারণে ব্যবহারের জন্য অনুপলব্ধ থাকে। পরিশেষে, কিছু ক্ষেত্রে ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপির মতো আরও বিশেষায়িত পদ্ধতিও প্রয়োগযোগ্য।
অজৈব বনাম জৈব গঠন
বিস্তৃতভাবে বলতে গেলে, অজৈব গাঠনিক রসায়ন কঠিন পদার্থের ওপর আলোকপাত করে, বিশেষ করে স্ফটিকাকার কঠিন পদার্থ, কারণ অজৈব যৌগগুলোর বিশাল সংখ্যাগরিষ্ঠ অংশই হলো ধাতু এবং অধাতব মৌলের সমন্বয়ে গঠিত কঠিন পদার্থ। এই গঠনগুলো সাধারণত ২ বা ৩ মাত্রায় অসীম বিস্তৃতির নিয়মিত ল্যাটিস। এটি রাসায়নিক গঠন নির্ধারণের জন্য অত্যন্ত কার্যকর এক্স-রে এবং নিউট্রন ডিফ্রাকশন পদ্ধতি প্রয়োগের সুযোগ করে দেয়।[9]4
জৈব গাঠনিক রসায়ন সসীম অণু নিয়ে কাজ করে, যা বিভিন্ন অবস্থায় বাষ্প, তরল এবং কঠিন অবস্থায় থাকতে পারে। সাধারণ সসীম অণুগুলো বাষ্পীয় দশায় ইলেকট্রন ডিফ্রাকশন দ্বারা অধ্যয়ন করা যেতে পারে, তবে প্রায়শই তত্ত্বের সাথে যুক্ত বর্ণালীবীক্ষণ কৌশলগুলোর প্রয়োজন হয়।[9]4
পদ্ধতিবিদ্যা
রাসায়নিক গঠন নির্ধারণের জন্য অনেক পদ্ধতি বিকশিত হয়েছে। নমুনা—গ্যাস, তরল এবং কঠিন—এর প্রকৃতির সাথে কৌশলগুলো পরিবর্তিত হয়। অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ কৌশল হলো এক্স-রে ক্রিস্টালোগ্রাফি, যা কঠিন পদার্থ বিশ্লেষণের জন্য ব্যবহৃত হয়।[10][11] আরেকটি প্রভাবশালী কৌশল হলো এনএমআর বর্ণালীবীক্ষণ, যা জৈব রসায়নে নিয়মিত ব্যবহৃত হয় তবে বিভিন্ন ধরনের নমুনার ক্ষেত্রেও প্রয়োগযোগ্য।[12]
স্থির গঠনের পাশাপাশি, গাঠনিক রসায়ন গতিশীলতার ওপরও আলোকপাত করে, যেমন ফ্লাক্সিওনালিটি। এই ধরনের ক্ষেত্রে, কৌশলের সময় স্কেলকে গতিশীলতার সময় স্কেলের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হতে হয়। একটি ধ্রুপদী উদাহরণ হলো ডাইমিথাইলফরমামাইড (DMF), যেখানে গতিশীলতা ডাইনামিক এনএমআর বর্ণালীবীক্ষণ দ্বারা বিশ্লেষণ করা হয়।[13]
রাসায়নিক গঠনের জন্য TeX
আরও দেখুন: Comparison of TeX editors Chemfig এবং tikz হলো রাসায়নিক গঠনের জন্য ল্যাটেক্সের প্যাকেজ অ্যাড-অন।[14]
আরও দেখুন
- ChemDraw - রাসায়নিক গঠন চিত্রের জন্য সফটওয়্যার
- Chemical graph generator
- স্ফটিক গঠন
- Crystallographic database
- পাউলির বর্জন নীতি
- গাঠনিক সংকেত
তথ্যসূত্র
- ↑ (December 2002). "Dorothy Mary Crowfoot Hodgkin, 12 May 1910 – 29 July 1994". Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society. 48 181–219. doi:10.1098/rsbm.2002.0011.
- ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 Rankin, David W. H.; Morrison, Carole A.; Mitzel, Norbert W.. (2013). "Structural methods in molecular inorganic chemistry". Wiley. ISBN 978-1-118-46288-1.
- ↑ Haaland, Arne. (2008). "Molecules and Models: The Molecular Structures of Main Group Element Compounds". Oxford University Press. ISBN 978-0-19-923535-3.
- ↑ (2005). "Valency and Bonding: A Natural Bond Orbital Donor-Acceptor Perspective". Cambridge University Press. ISBN 0-521-83128-8.
- ↑ (2001). "Chemical Bonding and Molecular Geometry: From Lewis to Electron Densities". Oxford University Press. ISBN 0-19-510495-1.
- ↑ Wells, A. F.. (July 12, 2012). "Structural inorganic chemistry". Clarendon Press. ISBN 978-0-19-965763-6.
- ↑ 7.0 7.1 Rankin, David W. H.. (January 2, 2013). "Structural methods in molecular inorganic chemistry". Wiley. ISBN 978-1-118-46288-1.
- ↑ Glusker, Jenny Pickworth. (1994). "Crystal structure analysis for chemists and biologists". VCH. ISBN 0-89573-273-4.
- ↑ 9.0 9.1 Wells, A. F. (1975). Structural Inorganic Chemistry. United Kingdom: Clarendon Press.
- ↑ David W. H. Rankin, Norbert W. Mitzel, Carole A. Morrison. (2013). "Structural Methods in Molecular Inorganic Chemistry". John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-97278-6.
- ↑ X-ray diffraction | Definition, Diagram, Equation, & Facts | Britannica. www.britannica.com.
- ↑ Horst Friebolin. (2010). "Basic One and Two-Dimensional NMR Spectroscopy". Wiley-VCH. ISBN 3527312331.
- ↑ (1956). "Rate Processes and Nuclear Magnetic Resonance Spectra. II. Hindered Internal Rotation of Amides". J. Chem. Phys.. 25 (6) 1228–1234. doi:10.1063/1.1743184.
- ↑ Helpful LaTeX Packages for Chemistry | Computational Chemistry Resources.
আরও পড়ুন
- Gallagher, Warren. (2006). Chem 406: Biophysical Chemistry. University of Wisconsin-Eau Claire, Department of Chemistry.
- (2016-04-01). "The Cambridge Structural Database". Acta Crystallographica Section B. 72 (2) 171–179. doi:10.1107/S2052520616003954.
উৎস: ইংরেজি উইকিপিডিয়ার “Structural chemistry” নিবন্ধের অনুবাদ। মূল নিবন্ধ: https://en.wikipedia.org/wiki/Structural_chemistry এই অনুবাদটি স্বয়ংক্রিয়ভাবে প্রস্তুত করা হয়েছে।
