জৈব রসায়ন: রাসায়নিক বিক্রিয়া আর ভুলে যাবে না! (শর্টকাটসহ)

Fardin Islam believes that it only takes a few good sense of humors to make another person happy. He's a tech freak and pretty much addicted to Netflix related stuffs. He is currently majoring in Economics at Bangladesh University of Professionals.

এইচএসসিতে রসায়ন পড়ার সময় জৈব রসায়ন (Organic Chemistry) অধ্যায়ের নাম শুনে ভয় পায়নি, এমন মানুষ খুঁজে পাওয়াটা একটু কষ্টকর। বিশাল বিশাল রাসায়নিক বিক্রিয়া ও সমীকরণ, তাদের হাজারো ব্যাখ্যা, শত শত যৌগের সমাহার আর বইয়ের পৃষ্ঠার পর পৃষ্ঠা- জৈব রসায়ন এর কথা শুনলে আমাদের মাথায় এগুলোই আসতো সর্বপ্রথম। আমি নিজেও রসায়ন বইতে জৈব  যৌগ অধ্যায়ের দীর্ঘ ব্যাপ্তি দেখে অনেক হতাশ হয়ে পড়েছিলাম। কিন্তু ধীরে ধীরে বুঝতে পারলাম, এতটাও কঠিন না এই জৈব রসায়ন, বরং একটু মনোযোগ দিয়ে বুঝে বুঝে পড়তে পারলে জৈব রসায়নই হতে পারে তোমার সবচেয়ে বড় অস্ত্র।

অনেক সময় দেখা যায়, অনেক ছোট ও সহজ টপিকগুলো বইয়ের পাতায় অনেক বড় করে বর্ণনা করে থাকে। এটি একদিকে যেমন সময়সাপেক্ষ, অন্যদিকে এসব টপিক বুঝতেও কিছুটা বেগ পেতে হয়। ব্যক্তিগতভাবে আমি এরকম অবস্থায় সবসময় ইউটিউবে টেন মিনিট স্কুলে শামির মোন্তাজিদ ভাইয়ার ভিডিওগুলো দেখতাম। ৪-৫ মিনিটের এই ভিডিওগুলো খুব বেশি সহায়তা করবে জৈব যৌগে পারদর্শী হতে হলে।

organic chemistry puns

(Source: Pinterest)

জৈব রসায়ন এর ভয় আমাদেরকে উপরের ছবির মতই বিব্রতকর অবস্থায় ফেলতে পারে। জৈব রসায়ন এর প্রতি এই ভয় কাটিয়ে উঠতে চাইলে যে ৫টি বিষয় না জানলেই নয়, সেগুলো আয়ত্তে আনার জন্য রয়েছে নিচের কয়েকটি সহজ নিয়ম ও কিছু শর্টকাট:

১. ইলেক্ট্রোফাইল-নিউক্লিওফাইল নির্ণয়ন:

“কোনটা ইলেক্ট্রোফাইল, কোনটা নিউক্লিওফাইল, কিছুই তো বুঝতে পারছি না।”

সত্যি বলতে, ইলেক্ট্রোফাইল ও নিউক্লিওফাইল চিহ্নিত করা অনেক সহজ একটা ব্যাপার, যতটা না কঠিন করে আমরা চিন্তা করে থাকি। পজিটিভ-নেগেটিভের মারপ্যাচটা একবার ধরতে পারলেই ইলেক্ট্রো-নিওক্লিওফাইল ঘায়েলের ক্রিপ্টোনাইটটা আমাদের হাতের মুঠোয় চলে আসা সময়ের ব্যাপার। কিভাবে? দেখে আসা যাক-

ফাইল শব্দের অর্থ ভালবাসা। এতটুকু জানা থাকলেই আমরা নিজেরাই বুঝতে পারি, ইলেক্ট্রোফাইল কি আর নিওক্লিওফাইল কি। নাম শুনেই বুঝতে পারছি যে, ইলেক্ট্রোফাইল হলো ইলেকট্রনপ্রেমী ও নিওক্লিওফাইল হলো নিউক্লিয়াসপ্রেমী। আমরা ইতিমধ্যে পড়েছি যে, ইলেক্ট্রনের চার্জ ঋণাত্মক ও নিউক্লিয়াসের (প্রোটন-নিউট্রন) চার্জ ধনাত্মক। এখন মনে করো, তুমি মার্সিডিজ বেঞ্জ কোম্পানির বিরাট ভক্ত। তোমার অনেকদিন ধরে ধূসর রঙের একটা মার্সিডিজ এএমজি গাড়ি কেনার ইচ্ছা রয়েছে। মার্সিডিজ গাড়ির প্রতি তোমার এই চাহিদার মানে হলো, তোমার গ্যারেজে ঐ নির্দিষ্ট মডেলের গাড়িটা অনুপস্থিত বা ঘাটতি বিদ্যমান। ঠিক এইরকমই হলো ইলেক্ট্রোফাইল ও নিউক্লিওফাইল। ইলেক্ট্রোফাইল ইলেকট্রনপ্রেমী হওয়ায় তার নিজের কাছে ইলেকট্রনের ঘাটতি রয়েছে। ইলেকট্রনের প্রতি ইলেক্ট্রোফাইলের এই চাহিদা তাকে ধনাত্মক করে তুলে। জেনে রাখা ভাল যে, ধনাত্মক কোনো পদার্থ সর্বদা ঋণাত্মক পদার্থকে লাভ করতে চায়। অন্যদিকে, নিওক্লিওফাইল যেহেতু প্রোটন-নিউট্রনের ধনাত্মক ধর্মের ভক্ত, সুতরাং তারা নিজেরা ঋণাত্মক।

শর্টকাট: ইলেক্ট্রোফাইলের ক্ষেত্রে,

 তুমি = ইলেক্ট্রোফাইল

মার্সিডিজ গাড়ি = ইলেকট্রন

মার্সিডিজ গাড়ির প্রতি তোমার আকাঙ্ক্ষা = ইলেকট্রনের প্রতি ইলেক্ট্রোফাইলের আকাঙ্ক্ষা

এবার একইভাবে নিউক্লিওফাইলের শর্টকাটও নিজেরাই বের করে নিতে পারবো আমরা।

২. অ্যালকিন ও অ্যালকাইনের বিক্রিয়ার সাদৃশ্যতা:

জেনে রাখা ভাল যে, অ্যালকিন ও অ্যালকাইন- এই ধর্মের যৌগগুলো অধিকাংশ বিক্রিয়ায় একই রকমের আচরণ করে থাকে। মূলত এরা অন্য কোনো যৌগের সাথে সংযোজন ও বিয়োজন বিক্রিয়ায় অংশ নিয়ে সাদৃশ্যপূর্ণ আচরণ করে। যেমন: (ইথিন) কে HBr (হাইড্রোজেন ব্রোমাইড) এর সাথে যুক্ত করলে ইথিনের একটি বন্ড ভেঙ্গে যাবে, সাথে সাথে যুক্ত হবে একটি কার্বনের সাথে ও যুক্ত হবে অন্য কার্বনটির সাথে।

অ্যালকাইনের ক্ষেত্রেও একই ধরনের বিক্রিয়া দেখা যায়। একই বিক্রিয়াতে ইথাইন () এর সাথে হাইড্রোজেন ব্রোমাইড বিক্রিয়া করলে কার্বনের একটি পাই বন্ধন ভেঙ্গে একটি কার্বনের সাথে হাইড্রোজেনের ধনাত্মক অংশটি এবং অন্য কার্বনের সাথে ব্রোমাইডের ঋণাত্মক অংশটি যুক্ত হবে।

শর্টকাট: অ্যালকিন ও অ্যালকাইনের একটি বন্ধন ভেঙ্গে যাবে এবং অপর বিক্রিয়কের ধনাত্মক ও ঋণাত্মক অংশগুলো কার্বনের সাথে নতুন বন্ধন গঠন করবে।

৩. কার্যকরী মূলকের ডিগ্রী:

জৈব রসায়নের শুরুর দিকে অনেক সময় দেখতে পাবে জৈবের নামের পূর্বে ডিগ্রী লেখা থাকে এবং তারপর যৌগের কার্যকরী মূলকের নাম থাকে, যেমন ১, ২,৩  অ্যালকোহল। পরীক্ষার প্রশ্নে একটা যৌগের রাসায়নিক সংকেত দিয়ে যৌগটির কার্যকরী মূলক কত ডিগ্রী তা জানতে চাওয়া হতে পারে। অনেক সময় দেখা যায় এই ছোট প্রশ্নটির উত্তর দিতে দিতে আমাদের অনেকটা সময় চলে যায়। কিন্তু কার্যকরী মূলকের ডিগ্রী বের করার একটা সহজ পদ্ধতি রয়েছে।

alcohol chemical components

উপরের যৌগটি একটি অ্যালকোহল, কেননা এই যৌগে কার্যকরী মূলক হিসেবে OH বা হাইড্রক্সিল মূলক রয়েছে। এখন এই যৌগটির কার্যকরী মূলকের ডিগ্রী বের করার জন্য প্রথমেই আমরা দেখবো যে OH মূলক টা কোন কার্বনের (C) সাথে যুক্ত এবং সেই কার্বনের সাথে আর কতটি কার্বন সরাসরি সংযুক্ত। দেখা যাচ্ছে, OH মূলক যেই কার্বনের সাথে সংযুক্ত, সেই কার্বনের সাথে আরো ৩টি কার্বন যুক্ত রয়েছে। তাই এই যৌগের ক্ষেত্রে কার্যকরী মূলকটির ডিগ্রী ৩ এবং এটি একটি ৩° অ্যালকোহল। এখন বলে রাখা ভালো যে, একদম মাঝ বরাবর যেই কার্বনটি রয়েছে, তার সাথে ঠিক বাম পাশে  CH3CH2 রয়েছে। কিন্তু মাঝের কার্বনটি সরাসরি শুধুমাত্র বামপাশের CH2 এর সাথে যুক্ত। যৌগের সাথে চার্জ কিংবা ফ্রি রেডিক্যাল (মুক্ত অণু-পরমাণু-আয়ন) দেয়া থাকলেও নিয়মটা একই। দেখতে হবে যে, সেই চার্জ যেই কার্বনের সাথে যুক্ত, সেই কার্বন অন্য কতটি কার্বনের সাথে সরাসরি যুক্ত।

carbon cations

(Source: 10 Minute School)

দেখা যাচ্ছে, CH এ একটি ধনাত্মক চার্জ বিদ্যমান। সুতরাং চার্জ সম্বলিত কার্বনটি CH2  ও CH3 এর সাথে সরাসরি যুক্ত। তাই এটি হবে ২°-কার্বো ক্যাটায়ন।

শূন্য ডিগ্রী বলতে কিছু নেই, শূন্য ডিগ্রীর বদলে বলা হয় মিথাইল। অর্থাৎ কোনো যৌগের ডিগ্রী শূন্য হলে তা মূলত একটি মিথাইল।

শর্টকাট: কার্যকরী মূলকটি যে কার্বনে যুক্ত, সেই কার্বনটি আর কতটি কার্বনের সাথে ‘সরাসরি ‘ সংযুক্ত। 

৪. যৌগের রূপান্তর :

organic chemistry

(Source: byjus.com)

রাসায়নিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে এক যৌগ থেকে অন্য যৌগ তৈরি করাই মূলত জৈব যৌগের রূপান্তর বা Conversion of Organic Elements নামে পরিচিত। অনেক সময় দেখা যায়, প্রদত্ত উৎপাদ সরাসরি বিক্রিয়ক থেকে উৎপন্ন করা যায় না। তখন ধাপে ধাপে আরো অনেক যৌগ উৎপন্নের মাধ্যমে কাঙ্ক্ষিত উৎপাদ পাওয়া যায়। তবে হাজারো যৌগের মাঝে কোনটা ছেড়ে কোনটা তৈরি হবে, বিষয়টা আসলেই একটু জটিলই বটে। তবে হতাশ হয়ে পড়ার কোনো কারণ নেই কারণ সবচেয়ে জটিল জিনিসের সমাধান সবচেয়ে সহজ হয়। আর যৌগের রূপান্তর নামক ভয়ংকর এই চোরাবালি থেকে বেড়িয়ে আসার উপায় হলো- যৌগ রূপান্তরের ফ্লো চার্ট (Flow chart of Conversion Reactions) । এই চার্টের মাধ্যমে খুব সহজেই এক যৌগ থেকে অন্য যৌগ তৈরির ধাপগুলো জানা যায়।

Flow chart of Conversion Reactions, যৌগ রূপান্তরের ফ্লো চার্ট

(Source: Self illustrated)

উপরের ফ্লো-চার্টটি থেকে খুব সহজেই বুঝা যায় যে কোন যৌগ থেকে কোন যৌগ উৎপন্ন সম্ভব এবং তাদের অন্তর্বর্তীকালীন উৎপন্ন হওয়া যৌগগুলো। যদিও এই ছকের বাহিরেও প্রত্যেকটি যৌগ তৈরি করার অনেক নিয়ম আছে। তবে এই ফ্লো-চার্টের মাধ্যমে আমরা ভাল একটি ধারণা পাবো জৈব রসায়নের অনেক ছোটবড় যৌগ তৈরির পদ্ধতি সম্পর্কে।

শর্টকাট: এক যৌগ থেকে অন্য যৌগ তৈরির উল্লেখিত ফ্লোচার্টটি তখনই পরিপূর্ণতা লাভ করবে যখন আমরা বিক্রিয়ার সম্পূর্ণ পদ্ধতি জানতে পারবো। চার্ট থেকে আমরা বিক্রিয়ায় অংশ নেয়া একটি বিক্রিয়কের তথ্য পেতে পারি। রাসায়নিক বিক্রিয়ায় অংশ নেয়া অপর বিক্রিয়কগুলো সম্বন্ধে জানতে পারবো নিম্নোক্ত তথ্যের মাধ্যমে,

  • অ্যালকেন থেকে অ্যালকাইল হ্যালাইড ক্লোরিন যুক্ত করতে হবে (ক্লোরিনেশন)।
  • অ্যালকিন থেকে অ্যালকাইল হ্যালাইড হ্যালোজেন যুক্ত করতে হবে।
  • অ্যালকাইন থেকে বেনজিন (অ্যারোমেটিক যৌগ) পলিমারাইজেশন করতে হবে।
  • অ্যালকাইল হ্যালাইড থেকে অ্যালকোহল পানি সংযোজন করতে হবে।
  • অ্যালকাইল হ্যালাইড থেকে অ্যালকাইল সায়নাইড নাইট্রোজেন যুক্ত করতে হবে।
  • অ্যালকাইল হ্যালাইড থেকে ইথার সিলভার অক্সাইড ( যুক্ত করতে হবে।
  • অ্যালকাইল সায়নাইড থেকে অ্যামিন অ্যালকাইল সায়নাইড লঘু করতে হবে।
  • অ্যালকোহল থেকে কার্বক্সিলিক এসিড অক্সিডেশন করতে হবে।
  • প্রাইমারী অ্যালকোহল থেকে অ্যালডিহাইড কন্ট্রোল অক্সিডেশন করতে হবে।
  • সেকেন্ডারি অ্যালকোহল থেকে কিটোন অক্সিডেশন করতে হবে।
  • কার্বক্সিলিক এসিড থেকে এস্টার অ্যালকোহল যুক্ত করতে হবে।
  • কার্বক্সিলিক এসিড থেকে অ্যামাইড অ্যামোনিয়া যুক্ত করতে হবে।
  • কার্বক্সিলিক এসিড থেকে আসাইল হ্যালাইড ফসফরাস পেন্টাক্লোরাইড ( / ফরফরাস ট্রাইক্লোরাইড  / থায়োনাইল ক্লোরাইড (যুক্ত করতে হবে।
  • কার্বক্সিলিক এসিড থেকে অ্যানহাইড্রাইড দহন করতে হবে।

৫. উর্টজ বিক্রিয়া:

জৈব রসায়ন পড়ার সময় কোনো না কোনো পর্যায়ে এসে উর্টজ বিক্রিয়া্র নাম আমরা শুনেই থাকবো। উর্টজ বিক্রিয়ায় দেখা যায়, অ্যালকাইল হ্যালাইড বা হ্যালোঅ্যালকেন ধাতব সোডিয়ামের সাথে বিক্রিয়া করে উচ্চতর অ্যালকেন গঠন করে। এই বিক্রিয়া লেখার সময় আমাদের অনেকেরই ভুল হয়। তাই এটি মনে রাখার একটি শর্টকাট হলো,

উর্টজ বিক্রিয়া, wurtz reaction

(Source: Self illustrated)

এখানে একটি মজার ব্যাপার হলো, উৎপাদে কতগুলো অ্যালকেন তৈরি হবে তা নির্ভর করে মূল অ্যালকাইল হ্যালাইডে অ্যালকেনের সংখ্যার উপর। উৎপাদে সর্বদা মূল অ্যালকাইল হ্যালাইডের অ্যালকেনের দ্বিগুণ অ্যালকেন উৎপন্ন হবে। এখানে অনুঘটক হিসেবে উপস্থিত থাকবে শুষ্ক ইথার। এই নিয়মে বিক্রিয়কের কেবল প্রথম অ্যালকাইল হ্যালাইড ছাড়া অন্য কোনো অ্যালকাইল হ্যালাইডের সংখ্যা গণ্য করা হয় না। উক্ত সাংকেতিক বিক্রিয়ায় মূল অ্যালকাইল হ্যালাইডে একটি মাত্র অ্যালকেন রয়েছে। সুতরাং উৎপাদে তার দ্বিগুণ অর্থাৎ ২টি অ্যালকেন উৎপন্ন হবে। উপরের ছবির বিক্রিয়ার ন্যায় উৎপাদে সর্বদা সোডিয়াম ধাতুর সাথে অ্যালকাইল হ্যালাইডের হ্যালোজেন যুক্ত হবে এবং বিক্রিয়কের দুই পার্শ্ববর্তী R উৎপাদে একত্রিত হবে।

আধুনিক রসায়নে জৈব রসায়ন এমন একটি গুরুত্বপূর্ণ অধ্যায়, যা বিস্তৃতি লাভ করেই চলছে। একদিনেই জৈব রসায়নে পারদর্শিতা সম্ভব, এরকম ভাবা বোকামিই হবে। তবে নিয়মিত চর্চা আর উপরের নিয়মগুলোর মত সহজ করে পড়তে পারলে জৈব যৌগের কনসেপ্ট ছোট্ট শিশুদের ধারাপাত বইয়ের মতই মজাদার আর সহজ হয়ে যাবে। আর তখন রসায়নকে সত্যিকার অর্থেই রসে পরিপূর্ণ বলে মনে হবে।

সূত্র:

http://organicchemistoncall.com/tag/organic-chemistry-tips-and-tricks/

https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/

https://www.anytimepadhai.com/organic-chemistry

https://www.youtube.com/playlist?list=PLpfpHUN8clmJYF9R3VCyzHrQjisrcrJht (Crash Course)

https://www.youtube.com/playlist?list=PL1pf33qWCkmgI9bgWA8qbfmzUmMvBAxxK (10 Minute School)


১০ মিনিট স্কুলের ব্লগের জন্য কোনো লেখা পাঠাতে চাইলে, সরাসরি তোমার লেখাটি ই-মেইল কর এই ঠিকানায়: [email protected]

লেখাটি ভালো লেগে থাকলে বন্ধুদের সঙ্গে শেয়ার করতে ভুলবেন না!
What are you thinking?

GET IN TOUCH

10 Minute School is the largest online educational platform in Bangladesh. Through our website, app and social media, more than 1.5 million students are accessing quality education each day to accelerate their learning.