রঞ্জনরশ্মির পূর্বে রাসায়নিক কেলাসবিজ্ঞান

এক্স-রে আবিষ্কারের পূর্ববর্তী রাসায়নিক স্ফটিকবিজ্ঞান বলতে ১৮৯৫ সালে উইলহেলম কনরাড রন্টজেন কর্তৃক এক্স-রে আবিষ্কৃত হওয়ার পূর্ব পর্যন্ত বিজ্ঞানের এই শাখার ক্রমবিকাশকে বোঝায়। এক্স-রে যুগের আগের এই সময়কালকে মূলত তিনটি প্রধান ভাগে ভাগ করা যায়: জ্যামিতিক স্ফটিকবিজ্ঞান (যার চূড়ান্ত পর্যায় ছিল ১৮৯১-১৮৯৪ সালে ২৩০টি স্পেস গ্রুপ বা স্থান গ্রুপ আবিষ্কার), ভৌত স্ফটিকবিজ্ঞান এবং রাসায়নিক স্ফটিকবিজ্ঞান।

১৮০০ সাল পর্যন্ত স্ফটিকবিজ্ঞান বা রসায়ন—কোনোটিই আধুনিক অর্থে সুপ্রতিষ্ঠিত বিজ্ঞান হিসেবে গড়ে ওঠেনি; তবে ১৯শ শতাব্দী জুড়ে উভয় বিজ্ঞানই সমান্তরালভাবে বিকশিত হয়েছে। ১৮শ শতাব্দীতে রসায়ন একটি ক্রান্তিকাল অতিক্রম করছিল, যখন এটি অ্যালকেমিস্টদের রহস্যময় ও দার্শনিক দৃষ্টিভঙ্গি থেকে সরে এসে অঁতোয়ান লাভোয়াজিয়ে, হামফ্রি ডেভি এবং জন ডাল্টনের মতো বিজ্ঞানীদের পরীক্ষামূলক ও যৌক্তিক দৃষ্টিভঙ্গির দিকে ধাবিত হচ্ছিল।

এক্স-রে ব্যবহারের আগে রাসায়নিক স্ফটিকসংক্রান্ত গবেষণায় গোনিওমিটার, অণুবীক্ষণ যন্ত্র এবং কেলাস শ্রেণি, কেলাস কোণের তালিকা, অক্ষীয় অনুপাত এবং আণবিক ওজন ও ঘনত্বের অনুপাতের (M/ρ) সাহায্য নেওয়া হতো। সেই সময়ে স্ফটিকবিজ্ঞান মূলত তত্ত্বের চেয়ে পর্যবেক্ষণের ওপর ভিত্তি করে কিছু অভিজ্ঞতামূলক সূত্রের (আন্তঃতলীয় কোণের ধ্রুবকতার সূত্র, মূলদ সূচক সূত্র, প্রতিসাম্য সূত্র) ওপর দাঁড়িয়ে ছিল।

রাসায়নিক স্ফটিকবিজ্ঞানের ইতিহাসে সমরূপতা (Isomorphism), বহুরূপতা (Polymorphism), আণবিক কাইরালিটি এবং খনিজ বিজ্ঞান, গাঠনিক রসায়ন ও কঠিন অবস্থার পদার্থবিজ্ঞানের সাথে এর পারস্পরিক সম্পর্ক অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।

প্রতিসাম্য

১৯শ শতাব্দীতে প্রতিসাম্য বা সিমেট্রি ধারণার অন্তর্ভুক্তির ফলে স্ফটিকবিজ্ঞান ধীরে ধীরে একটি অভিজ্ঞতামূলক এবং গাণিতিক বিজ্ঞানে রূপান্তরিত হয়। ১৮৩২ সালে ফ্রাঞ্জ আর্নস্ট নিউম্যান কেলাসের দ্বৈত প্রতিসরণ অধ্যয়নের সময় প্রতিসাম্য বিচার বিশ্লেষণ ব্যবহার করেন। নিউম্যানের ছাত্র ভোল্ডেমার ফয়েট ১৮৮৫ সালে নিউম্যানের নীতিটিকে আনুষ্ঠানিকভাবে এভাবে প্রকাশ করেন: "যদি কোনো কেলাস নির্দিষ্ট কিছু প্রতিসাম্য ক্রিয়ার (symmetry operations) সাপেক্ষে অপরিবর্তনীয় থাকে, তবে তার যেকোনো ভৌত বৈশিষ্ট্যকেও সেই একই প্রতিসাম্য ক্রিয়ার সাপেক্ষে অপরিবর্তনীয় হতে হবে।" নিউম্যানের নীতিটিকে কখনও কখনও নিউম্যান-মিনিগারোড-কুরি নীতি হিসেবেও অভিহিত করা হয়, যা বার্নহার্ড মিনিগারোড এবং পিয়েরে কুরি-র পরবর্তী কাজের ওপর ভিত্তি করে নামকরণ করা হয়েছে। কুরির নীতি অনুযায়ী, "কারণের মধ্যে যে প্রতিসাম্য থাকে, তা ফলের মধ্যেও খুঁজে পাওয়া যায়"—যা আসলে নিউম্যানের নীতিরই একটি সাধারণ রূপ।

১৯শ শতাব্দী জুড়ে প্রতিসাম্য এবং ভৌত ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যের মধ্যে সম্পর্কগুলো প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল: হেমিহেড্রি বা অর্ধ-তলী ধারণা (ভাইস, ১৮১৯; ডেলাফস, ১৮৪০), ৭টি কেলাস সিস্টেম (মোহস, ১৮২২), বিন্দু ল্যাটিস বা বিন্দু জালকের ধারণা (সিবার, ১৮২৪), ৩২টি কেলাস শ্রেণি (ফ্রাঙ্কেনহেইম, ১৮২৬; হেসেল, ১৮৩০; গাডোলিন, ১৮৬৯), আণবিক কাইরালিটি (পাস্তুর, ১৮৪৮), ১৪টি ব্রাভেইস ল্যাটিস (ব্রাভেইস, ১৮৫০), ৬৫টি কাইরাল গ্রুপ যাতে কেবল ঘূর্ণন ও স্থানান্তর প্রক্রিয়ার মতো প্রতিসাম্য ক্রিয়া বিদ্যমান ছিল (সোনকে, ১৮৭৯) এবং পরিশেষে ২৩০টি স্পেস গ্রুপ (ফেডোরভ, ১৮৯১; শোনফ্লিস, ১৮৯১; বার্লো, ১৮৯৪)।

১৬শ শতাব্দী
১৬শ শতাব্দীর প্রথমার্ধে প্যারাসেলসাস ফলদ উদ্ভিদের উপমা দিয়ে খনিজ গঠনের একটি তত্ত্ব প্রস্তাব করেন। ১৫৫০ সালে জেরোলামো কার্দানো গোলকের ঘন সন্নিবেশের (close packing) ফলাফল হিসেবে কেলাসের আকৃতি ব্যাখ্যা করার প্রাথমিক প্রচেষ্টা চালান। ১৫৯১ সালে টমাস হ্যারিয়ট কামানের গোলার (গোলক) ঘন সন্নিবেশ নিয়ে গবেষণা করেন। ১৫৯৭ সালে আন্দ্রেয়াস লিবাভিয়াস কেলাসের জ্যামিতিক বৈশিষ্ট্যগুলো শনাক্ত করেন এবং কেলাসের আকৃতি দেখে বিভিন্ন লবণকে আলাদা করতে সক্ষম হন।

১৭শ শতাব্দী

১৬১১ সালে জোহানেস কেপলার তুষার কেলাসের ষড়ভুজাকার প্রতিসাম্য ব্যাখ্যা করার জন্য গোলকের বিন্যাস নিয়ে অধ্যয়ন করেন। কেপলার দেখিয়েছিলেন যে একটি নিবিড় বিন্যাসে প্রতিটি গোলকের একই সমতলে ছয়টি, উপরের সমতলে তিনটি এবং নিচের সমতলে তিনটি করে মোট বারোটি স্পর্শক গোলক থাকে। কেপলার এই সিদ্ধান্তে উপনীত হন যে /(3) = ০.৭৪০৮৪ হলো গোলকের যেকোনো বিন্যাসের ক্ষেত্রে সম্ভাব্য সর্বোচ্চ ঘনত্ব—যা কেপলার অনুমান নামে পরিচিতি লাভ করে। ১৯৯৮ সালে টমাস হেলস অবশেষে এই অনুমানটি প্রমাণ করেন।

১৭শ শতাব্দীর দ্বিতীয়ার্ধে প্যারাসেলসাসের ধারণাগুলো রসায়ন, ভূতত্ত্ব, খনিজ বিজ্ঞান এবং স্ফটিকবিজ্ঞানের উদীয়মান ক্ষেত্রে একটি আধুনিক বৈজ্ঞানিক পদ্ধতির দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়। ১৬৬১ সালে প্রকাশিত তার The Sceptical Chymist গ্রন্থে, রবার্ট বয়েল অ্যারিস্টটল এবং প্যারাসেলসাস প্রদত্ত পদার্থের প্রথাগত উপাদানের ধারণার সমালোচনা করেন এবং "সম্পূর্ণরূপে অবিমিশ্র বস্তু" শব্দবন্ধ ব্যবহারের মাধ্যমে রাসায়নিক মৌল সম্পর্কে আধুনিক ধারণার সূচনা করেন। বয়েল যুক্তি দেন যে পদার্থের মূল উপাদানগুলো বিভিন্ন ধরনের কণা বা "কর্পাসল" (corpuscles) দ্বারা গঠিত, যা নিজেদেরকে গুচ্ছে (অণু) বিন্যস্ত করতে সক্ষম। কোয়ার্টজ ছাড়া অন্যান্য কেলাসাকার পদার্থের জন্য 'ক্রিস্টাল' বা কেলাস শব্দটি ব্যবহারকারী প্রাথমিক গবেষকদের মধ্যে বয়েল অন্যতম। ১৬৬৫ সালে রবার্ট হুক পরমাণুর বিন্যাসের ভিত্তিতে কেলাসের রূপতত্ত্ব বা আকৃতি ব্যাখ্যা করার চেষ্টা করেন। তার Micrographia গ্রন্থে তিনি তৎকালীন নতুন আবিষ্কৃত অণুবীক্ষণ যন্ত্রের সাহায্যে পর্যবেক্ষন করা কোয়ার্টজ কেলাসের সুশৃঙ্খল বিন্যাস বর্ণনা করেন এবং প্রস্তাব করেন যে এগুলো ক্ষুদ্র গোলকের সমন্বয়ে গঠিত।

নিকোলাস স্টেনো কেলাসের উৎপত্তি জৈব কোনো উৎস থেকে—প্যারাসেলসাসের এই প্রস্তাবনা প্রত্যাখ্যান করেন। স্টেনো কোয়ার্টজ কেলাস অধ্যয়নের সময় প্রথম আন্তঃতলীয় কোণের ধ্রুবকতার সূত্র লক্ষ্য করেন (De solido intra solidum naturaliter contento, ফ্লোরেন্স, ১৬৬৯), এবং উল্লেখ করেন যে, যদিও কোনো পদার্থের কেলাসগুলোর বাহ্যিক রূপ একে অপরের থেকে আলাদা হতে পারে, তাদের অনুরূপ তলগুলোর মধ্যবর্তী কোণ সর্বদা সমান থাকে। স্টেনোর এই কাজকে একটি স্বতন্ত্র শাখা হিসেবে স্ফটিকবিজ্ঞানের সূচনা হিসেবে গণ্য করা যেতে পারে।

১৬৭৮ সালে ক্রিস্টিয়ান হাইগেনস উপবৃত্তাকার পরমাণুর ওপর ভিত্তি করে ক্যালসাইটের দ্বৈত প্রতিসরণের একটি কাঠামোগত ব্যাখ্যা প্রদান করেন। হাইগেনস ক্যালসাইটের একটি স্বচ্ছ রূপ 'আইসল্যান্ড স্পার' দ্বারা আলোর সমবর্তন (polarization) আবিষ্কার করেন এবং তার ফলাফল Traité de la Lumière গ্রন্থে প্রকাশ করেন।

ডোমেনিকো গুগলিয়েলমিনি ১৬৮৮ এবং ১৭০৫ সালের প্রকাশনায় এই সিদ্ধান্তে পৌঁছান যে বিভিন্ন লবণের কেলাসের প্রাথমিক রূপগুলো (যেমন: ঘনক, রম্বোহেড্রাল প্যারালেলেপিপেড, ষড়ভুজাকার প্রিজম এবং অষ্টতলক) প্রতিটি পদার্থের জন্য বৈশিষ্ট্যপূর্ণ এবং এগুলো অবিভাজ্য ও এদের তলগুলো পরস্পরের সাথে নির্দিষ্ট কোণে আনত থাকে।

১৮শ শতাব্দী

১৭২৩ সালে মরিটজ অ্যান্টন ক্যাপেলার স্ফটিকের আকারের ওপর প্রথম গবেষণাপত্র প্রোড্রোমাস ক্রিস্টালোগ্রাফি (Prodromus Crystallographiae) প্রকাশ করেন। স্ফটিকবিদ্যা (crystallography) শব্দটি প্রবর্তনের কৃতিত্ব ক্যাপেলারকে দেওয়া হয়। ১৭৩৫ সালে কার্ল লিনিয়াস, যিনি তার সিস্টেমা ন্যাচারি (Systema Naturae) গ্রন্থে জৈবিক প্রজাতির শ্রেণিবিন্যাসের জন্য পরিচিত, খনিজ পদার্থকেও শ্রেণিবদ্ধ করেন এবং উল্লেখ করেন যে, "এদের স্বচ্ছতা তাদের পারমাণবিক গঠন থেকে উদ্ভূত"। ১৭৪৫ সালে গুইলাম-ফ্রঁসোয়া রুয়েল সামুদ্রিক লবণের অণুবীক্ষণিক বিশ্লেষণ করেন এবং প্রস্তাব করেন যে স্ফটিকগুলো ঘনকাকার কণা দ্বারা গঠিত। ১৭৫৮ সালে রজার জোসেফ বোসকোভিচ তার পারমাণবিক তত্ত্ব প্রকাশ করেন, যেখানে তিনি উল্লেখ করেন যে পদার্থের কণাগুলো আকর্ষণ ও বিকর্ষণ বল দ্বারা যুক্ত থাকে এবং এভাবে গঠিত কঠিন পদার্থটি অনমনীয় হওয়ার পরিবর্তে সংকোচনযোগ্য হয়; এটি ১৯শ শতাব্দীতে প্রাসঙ্গিক হয়ে ওঠে যখন হাউয়ি তাত্ত্বিকভাবে দেখান যে স্ফটিকগুলো কোনো ফাঁকা স্থান ছাড়াই স্তূপীকৃত অভিন্ন একক দ্বারা গঠিত।

স্ফটিক কাঠামোর একটি বহুতলীয় আণবিক এককের ধারণাটি ১৭৬৬ সালে পিয়েরে-জোসেফ ম্যাককুয়ার তার নির্দেশিকা ডিকশনারি ডি চিমি (Dictionnaire de chymie)-তে প্রচার করেছিলেন। ১৭৬৭ সালে  লিখেছিলেন যে ক্যালসাইট স্ফটিকগুলো রম্বোহেড্রন থেকে তৈরি করা যেতে পারে। ১৭৭৩ সালে রাসায়নিক বিশ্লেষণ ক্ষেত্রের অন্যতম পথিকৃৎ টর্বার্ন বার্গম্যান ক্যালসাইটের স্ফটিক রূপগুলো বর্ণনা করেন এবং বলেন যে এর সমস্ত রূপ বিদারণ রম্বোহেড্রন (cleavage rhombohedron) থেকে তৈরি করা সম্ভব। বার্গম্যান রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যের ওপর ভিত্তি করে খনিজ পদার্থের একটি শ্রেণিবিন্যাস তৈরি করেন (লিনিয়াসের কাজকে সম্প্রসারিত করে), যার উপ-শ্রেণিগুলো তাদের বাহ্যিক আকার অনুযায়ী সাজানো ছিল এবং তিনি সাতটি প্রাথমিক স্ফটিক রূপ সংজ্ঞায়িত করেছিলেন।

১৭৭২ সালে প্রকাশিত জাঁ-বাপ্তিস্ত এল. রোমে ডি ল'আইলের এসে ডি ক্রিস্টালোগ্রাফি এবং ১৭৮৩ সালে প্রকাশিত ক্রিস্টালোগ্রাফি-র মাধ্যমে স্ফটিক কাঠামোর বৈজ্ঞানিক দৃষ্টিভঙ্গির সূচনা হয়। রোমে ডি ল'আইল ৫০০-এরও বেশি স্ফটিক রূপ বর্ণনা করেন এবং তার ছাত্র আর্নল্ড ক্যাঁরাঞ্জো দ্বারা ডিজাইন করা গোনিওমিটার ব্যবহার করে বিভিন্ন ধরণের স্ফটিকের ইন্টারফেসিয়াল কোণ (interfacial angles) নির্ভুলভাবে পরিমাপ করেন। রোমে ডি ল'আইল লক্ষ্য করেন যে কোণগুলো কোনো পদার্থের বৈশিষ্ট্যগত বৈশিষ্ট্য, যার ফলে তিনি স্টেনোর প্রস্তাবিত কোণের ধ্রুবকতার সূত্রটিকে সাধারণীকরণ করেন। রোমে ডি ল'আইল বিবেচনা করেছিলেন যে স্ফটিকের আকার মৌলিক কণাগুলোর বিন্যাসের ফলাফল এবং তিনি ছয়টি আদি রূপ (primitive forms) সংজ্ঞায়িত করেছিলেন।

১৭৮১ সালে রেনে জাস্ত হাউয়ি (যাকে প্রায়শই "আধুনিক স্ফটিকবিদ্যার জনক" বলা হয়) আবিষ্কার করেন যে স্ফটিকগুলো সর্বদা স্ফটিকতাত্ত্বিক তল বরাবর বিদীর্ণ হয়। এই পর্যবেক্ষণের ওপর ভিত্তি করে এবং প্রতিটি স্ফটিক প্রজাতির ইন্টার-ফেসিয়াল কোণ সর্বদা একই মানের হয়—এই তথ্যের ওপর ভিত্তি করে হাউয়ি সিদ্ধান্তে পৌঁছান যে স্ফটিকগুলো অবশ্যই পর্যায়বৃত্ত এবং নিয়মিতভাবে সাজানো ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র পলিহেড্রার (molécules intégrantes) স্তর দ্বারা গঠিত। এই তত্ত্বটি ব্যাখ্যা করেছিল কেন সমস্ত স্ফটিক তল ছোট মূলদ সংখ্যা দ্বারা সম্পর্কিত (মূলদ সূচক বিধি)। ১৭৮৪ সালে রেনে জাস্ত হাউয়ি এসে ডি'উন থিওরি সুর লা স্ট্রাকচার ডেস ক্রিস্টোক্স... প্রকাশ করেন যেখানে তিনি তার হ্রাসের সূত্রটি (law of decrements) উল্লেখ করেন: একটি স্ফটিক ত্রিমাত্রিকভাবে কোনো ফাঁক না রেখে পর্যায়ক্রমে বিন্যস্ত অণু দ্বারা গঠিত। হাউয়ির আণবিক স্ফটিক কাঠামো তত্ত্বে ধরে নেওয়া হয়েছিল যে molécules intégrantes-এর আকার এবং গঠন প্রতিটি যৌগের জন্য নির্দিষ্ট। হাউয়ি স্ফটিক কাঠামোর একটি গাণিতিক তত্ত্ব তৈরি করেছিলেন যা আশ্চর্যজনকভাবে নির্ভুল প্রমাণিত হয় এবং স্ফটিকবিদ্যাকে বিজ্ঞানের শাখাগুলোর মধ্যে একটি বৈধ স্থান করে দেয়।

১৯শ শতাব্দীর প্রথমভাগ

১৮শ শতাব্দীর শেষভাগ থেকে এটি স্পষ্ট হয়ে ওঠে যে কোনো পদার্থের স্ফটিক নিয়মিত স্থানিক বিন্যাসে থাকা কতগুলো একক দ্বারা গঠিত, তা পরমাণু, আয়ন, অণু বা পলিহেড্রা যাই হোক না কেন; একেই ওই পদার্থের স্ফটিক কাঠামো বলা হয়।

স্ফটিক কাঠামোর সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য প্রাথমিক তত্ত্বটি ছিল রেনে জাস্ত হাউয়ি-র। ১৮০১ সালে হাউয়ি চার খণ্ডে তার ত্রেতে ডি মিনারাঁলোজি (Traité de Minéralogie) প্রকাশ করেন, যার শেষ খণ্ডটি ছিল নকশাপত্রের একটি অ্যাটলাস যা "১৯শ শতাব্দীর সবচেয়ে চমৎকার কাজগুলোর মধ্যে একটি" হিসেবে বিবেচিত হতো। এটিকে "ব্যাপক অন্তর্দৃষ্টিসম্পন্ন এবং সাহিত্যের সাবলীলতায় লেখা একটি কাজ" হিসেবে বর্ণনা করা হয়েছে। এই কাজে হাউয়ি বর্ণনা করেছেন কীভাবে মূলদ সূচক বিধি স্ফটিক তলগুলোর ওরিয়েন্টেশনের মধ্যে সম্পর্ক স্থাপন করে এবং ব্যাখ্যা করেন যে স্ফটিকাকার কঠিন পদার্থগুলো এমন সব রেপ্লিকা দ্বারা গঠিত যা বর্তমানে একটি একক কোষ হিসেবে বিবেচিত হবে। হাউয়ির তত্ত্বে নির্দিষ্ট খনিজ প্রজাতি (তাদের molécule intégrante-এর ওপর ভিত্তি করে), নির্দিষ্ট স্ফটিক অঙ্গসংস্থান এবং ধ্রুবক রাসায়নিক গঠনের কথা বলা হয়েছে। এটি ছিল রসায়নের স্থিরানুপাত সূত্রের খনিজতাত্ত্বিক সমতুল্য।

জন জি. বার্ক (১৯৬৬) এবং  (১৯৮৪) হাউয়ির স্ফটিক কাঠামো তত্ত্বকে টমাস এস. কুন-এর (১৯৬২) The Structure of Scientific Revolutions গ্রন্থে বর্ণিত একটি প্যারাডাইম বা আদর্শ কাঠামোর উদাহরণ হিসেবে প্রস্তাব করেছিলেন। ১৮২২ সালে হাউয়ি তার ১৮০১ সালের কাজের একটি হালনাগাদ সংস্করণ ত্রেতে ডি ক্রিস্টালোগ্রাফি (Traité de Cristallographie) প্রকাশ করেন। হাউয়ি অনুমান করেছিলেন, "একটি সুনির্দিষ্ট রাসায়নিক গঠনসম্পন্ন প্রতিটি নির্দিষ্ট পদার্থের জন্য, যা স্ফটিক আকারে বিদ্যমান থাকতে সক্ষম, তার একটি নির্দিষ্ট এবং বৈশিষ্ট্যপূর্ণ আকার থাকে।"

১৮০৮ সালে জন ডাল্টন পদার্থের পারমাণবিক তত্ত্ব প্রকাশ করেন। ডাল্টনের তত্ত্বে চারটি মূল দাবি ছিল: "পদার্থ প্রায় গোলাকার পরমাণু দ্বারা গঠিত যা অবিভাজ্য এবং অবিনশ্বর; একটি নির্দিষ্ট উপাদানের সমস্ত পরমাণুর ভর এবং বৈশিষ্ট্য অভিন্ন; যৌগগুলো দুই বা ততোধিক ভিন্ন ধরণের পরমাণুর সংমিশ্রণে গঠিত হয়; এবং রাসায়নিক বিক্রিয়ায় পরমাণুর পুনর্বিন্যাস ঘটে"। তার এ নিউ সিস্টেম অব কেমিক্যাল ফিলোসফি গ্রন্থে স্ফটিকগুলোকে গোলাকার পরমাণুর পর্যায়বৃত্ত বিন্যাস হিসেবে বিবেচনা করা হয়েছে। তবে ডাল্টন বলেছিলেন যে স্ফটিকীকরণের কোনো তত্ত্ব তৈরি করা অসময়োচিত। কুন ডাল্টনের পারমাণবিক তত্ত্বকে একটি প্যারাডাইমের উদাহরণ হিসেবে প্রস্তাব করেছিলেন যেখানে ডাল্টন দাবি করেছিলেন যে পরমাণুগুলো কেবল সরল, পূর্ণ-সংখ্যার অনুপাতে একত্রিত হতে পারে (গুণানুপাত সূত্র)। এই নতুন প্যারাডাইমের অধীনে, যে কোনো বিক্রিয়া যা নির্দিষ্ট অনুপাতে ঘটে না, তা রাসায়নিক প্রক্রিয়া হতে পারে না।

স্ফটিকতাত্ত্বিক এবং রাসায়নিক প্যারাডাইমের মধ্যে একটি বৈপরীত্য ছিল। হাউয়ির তত্ত্বে দাবি করা হয়েছিল যে স্ফটিকগুলো ফাঁকা স্থান ছাড়াই ত্রিমাত্রিকভাবে স্তূপীকৃত বহুতলীয় একক দ্বারা গঠিত; বিপরীতে ডাল্টনের তত্ত্বে ইঙ্গিত দেওয়া হয়েছিল যে স্ফটিকগুলো মহাকাশে গোলাকার পরমাণুর পর্যায়বৃত্ত বিন্যাস দ্বারা নির্মিত। হাউয়ির তত্ত্ব ১৮০১-১৮১৫ সময়কালে তার সহকর্মী খনিজবিদদের কাছে সাধারণভাবে গৃহীত হয়েছিল কিন্তু তারপরে ক্রিশ্চিয়ান স্যামুয়েল ওয়াইস-এর নেতৃত্বে জার্মান ডায়নামিস্ট স্কুলের আক্রমণের মুখে পড়ে। ওয়াইস এবং তার অনুসারীরা স্ফটিকের অভ্যন্তরীণ কাঠামোর পরিবর্তে তাদের বাহ্যিক প্রতিসাম্য অধ্যয়ন করেছিলেন। ১৮১৯ সালে ওয়াইস হেমিহেড্রি (স্ফটিকের অর্ধেক শীর্ষ/প্রান্ত/তল অন্য অর্ধেকের চেয়ে ভিন্নভাবে কাজ করা) ঘটনার ব্যাপকতা প্রদর্শন করেন, যার ফলে হাউয়ির হোলোহেড্রাল পদ্ধতির (স্ফটিকের সমস্ত শীর্ষ/প্রান্ত/তল একই পদ্ধতিতে কাজ করা) ধারণাটি চ্যালেঞ্জের মুখে পড়ে। হাউয়ির স্ফটিক কাঠামো তত্ত্বটি ১৮০৯ সালে উইলিয়াম হাইড ওয়ালাস্টন এবং ১৮১৯ সালে হেনরি জেমস ব্রুক অতি-সরলীকরণ হিসেবে সমালোচনা করেছিলেন। হাউয়ি প্রায়শই তার কাঠামোগত তত্ত্বের পরিপন্থী পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলো উপেক্ষা করতেন, যেমন ১৮০৯ সালে ওয়ালাস্টন কর্তৃক আবিষ্কৃত অধিক নির্ভুল প্রতিফলন গোনিওমিটারের মাধ্যমে প্রাপ্ত ফলাফলগুলো।

১৮১৩ সালে ওয়ালাস্টন ডাল্টনের ধারণা গ্রহণ করেন এবং স্ফটিক কাঠামোর মডেল তৈরির জন্য গোলক সজ্জা (sphere packing) ব্যবহারের প্রস্তাব করেন। ১৮১৪ সালে আন্দ্রে-মারি অ্যাম্পিয়ার হাউয়ির বহুতলীয় রূপের ওপর ভিত্তি করে পদার্থের রাসায়নিক সংমিশ্রণের একটি তত্ত্ব প্রকাশ করেন। তবে অ্যাম্পিয়ারের কাজ সমসাময়িক রসায়নবিদদের ওপর খুব কমই প্রভাব ফেলেছিল।

১৮১৯ সালে ডেভিড ব্রুস্টার স্ফটিকগুলোকে তাদের আলোক বৈশিষ্ট্যের ওপর ভিত্তি করে আইসোট্রপিক, একাক্ষীয় বা দ্ব্যক্ষীয় হিসেবে শ্রেণিবদ্ধ করেন। ১৮৩০ সালে প্রকাশিত একটি গবেষণাপত্রে ব্রুস্টার স্ফটিকের অণুগুলোর বিন্যাসের সাথে দ্বি-প্রতিসরণ (double refraction) ঘটনার সম্পর্ক স্থাপনের চেষ্টা করেন। যদি একটি স্ফটিকের একে অপরের সাথে সমকোণে তিনটি অক্ষ থাকে, তবে তারা সমতুল্য হলে স্ফটিকটি আইসোট্রপিক, যদি দুটি সমতুল্য এবং তৃতীয়টি ভিন্ন হয় তবে স্ফটিকটি একাক্ষীয়, আর যদি তিনটিই ভিন্ন হয় তবে স্ফটিকটি দ্ব্যক্ষীয়। ১৮২২ সালে জন হার্শেল কোয়ার্টজ স্ফটিকের হাতল বা দিক (ডান-হাতি বা বাম-হাতি) এবং তাদের অপটিক্যাল ঘূর্ণনের দিকের মধ্যে একটি কার্যকারণ সম্পর্কের প্রস্তাব করেন।

১৮৪০ সালে  প্রথম প্রোটিনের স্ফটিকীকরণ বর্ণনা করেন; হিউনফেল্ড একটি কেঁচোর রক্ত দুটি স্লাইডের মধ্যে রেখে ল্যামেলার স্ফটিক (পরে হিমোগ্লোবিন হিসেবে শনাক্ত করা হয়) পেয়েছিলেন।

সমরূপতা

মূলত, রেনে জাস্ত হাউয়ি বিবেচনা করেছিলেন যে প্রতিটি রাসায়নিক যৌগের একটি নির্দিষ্ট স্ফটিক রূপ থাকে। তবে ১৮০৮ সালে অ্যারাগোনাইট নিয়ে তার কাজ এবং ক্যালসাইট নিয়ে তার আগের গবেষণার ওপর ভিত্তি করে (যা ক্যালসিয়াম কার্বনেটের (CaCO3) দুটি ভিন্ন রূপ), হাউয়িকে স্বীকার করতে হয়েছিল যে একই রাসায়নিক গঠন কিন্তু ভিন্ন আণবিক বিন্যাসসম্পন্ন পদার্থের ভিন্ন স্ফটিক রূপ থাকতে পারে।

১৮১৯ সালে আইলহার্ড মিটশারলিখ সমরূপতার নীতি আবিষ্কার করেন যা বলে যে যেসব যৌগে পরমাণুর সংখ্যা সমান এবং যাদের গঠন একই রকম, তারা একই ধরণের স্ফটিক রূপ প্রদর্শন করে। মিটশারলিখ স্ফটিক রূপের ওপর তাদের রাসায়নিক প্রকৃতির প্রভাবের ওপর প্রথম পদ্ধতিগত গবেষণা পরিচালনা করেন। সমরূপতার আবিষ্কার ছিল রাসায়নিক স্ফটিকবিদ্যার প্রথম বড় পদক্ষেপ এবং এমিল ওলউইল সমরূপতার ওপর মিটশারলিখের কাজকে পারমাণবিক-আণবিক তত্ত্বের ইতিহাসে একটি মাইলফলক হিসেবে বিবেচনা করেছিলেন। সমরূপতা এবং বহুরূপতা ঘটনার আবিষ্কার হাউয়ির স্ফটিক কাঠামো তত্ত্বে একটি বড় আঘাত হেনেছিল।

১৮১৯ সালে ডাল্টনের পারমাণবিক তত্ত্বের প্রধান প্রবক্তা জন্স জ্যাকব বারজেলিয়াস কর্তৃক পারমাণবিক ভর নির্ধারণের ক্ষেত্রে মিটশারলিখের অনুসন্ধানগুলো একটি কেন্দ্রীয় বিবেচ্য বিষয় ছিল। বারজেলিয়াস খনিজগুলোকে তাদের স্ফটিক অঙ্গসংস্থানের পরিবর্তে রাসায়নিক গঠন অনুযায়ী শ্রেণিবদ্ধ করেছিলেন, যা তখন প্রতিষ্ঠিত পদ্ধতি ছিল। মিটশারলিখের গবেষণার সাথে অ্যালেক্সিস তেরেসা পেটিট এবং পিয়েরে-লুই ডুলং-এর কাজ (যে কঠিন পদার্থের তাপ ধারণ ক্ষমতা তাপমাত্রার সাথে পরিবর্তিত হয় এবং পারমাণবিক ভরের ব্যস্তানুপাতিক), বারজেলিয়াসকে সেগুলোকে পারমাণবিক তত্ত্বের ইতিবাচক নিশ্চিতকরণ হিসেবে ঘোষণা করতে পরিচালিত করেছিল।

১৯শ শতাব্দীতে সমরূপতার বিকাশের একটি সমসাময়িক ঐতিহাসিক পর্যালোচনা লিখেছিলেন আন্দ্রেয়াস আর্টসরুনি।

বহুরূপতা

স্ফটিকবিদ্যায়, বহুরূপতা (polymorphism) হলো এমন একটি ঘটনা যেখানে একটি যৌগ একাধিক স্ফটিক কাঠামোতে স্ফটিকায়িত হতে পারে; মৌলিক পদার্থের ক্ষেত্রে কখনও কখনও রূপভেদ (allotropy) শব্দটি ব্যবহৃত হয়। বহুরূপতার একটি উদাহরণ হলো টাইটানিয়াম ডাইঅক্সাইড (TiO2), যা চারটি পরিচিত প্রাকৃতিক বহুরূপী আকারে পাওয়া যায় (একই গঠন কিন্তু ভিন্ন কাঠামোর খনিজ): ব্রুকাইট (অর্থোরম্বিক), আকাওগাইট (মনোক্লিনিক), অ্যানাটেজ (টেট্রাগোনাল) এবং রুটাইল (টেট্রাগোনাল)।

আইলহার্ড মিটশারলিখ সোডিয়াম ফসফেট (১৮২১) এবং সালফার (১৮২৩) নিয়ে গবেষণায় বহুরূপতা ("ডাইমরফিজম") আবিষ্কার করেন। ১৮৩০-এর দশকে অণুবীক্ষণ যন্ত্রের বিকাশ বহুরূপতার পর্যবেক্ষণকে উন্নত করে এবং মরিটজ লুডভিগ ফ্রাঙ্কেনহেইম-এর গবেষণায় সহায়তা করে। ফ্রাঙ্কেনহেইম স্ফটিকের দশা পরিবর্তন ঘটানোর পদ্ধতিগুলো প্রদর্শন করতে সক্ষম হয়েছিলেন, যেমন দ্রাবক ব্যবহার বা যান্ত্রিক ঘর্ষণ, এবং আনুষ্ঠানিকভাবে বহুরূপতার প্রকৃতি সম্পর্কে তার অনুসন্ধানগুলো সংক্ষিপ্ত করেছিলেন। এর পরেই আরও উন্নত সমবর্তিত আলোক অণুবীক্ষণ যন্ত্র ব্যবহারে আসে এবং এটি স্ফটিক দশাগুলোর আরও ভালো দৃশ্যমানতা প্রদান করে যা স্ফটিকবিদদের বিভিন্ন বহুরূপের মধ্যে পার্থক্য করতে সাহায্য করে। প্রায় ১৮৭৭ সালে অটো লেম্যান একটি হট স্টেজ উদ্ভাবন করেন এবং এটি সমবর্তিত আলোক অণুবীক্ষণ যন্ত্রে যুক্ত করেন। এই উদ্ভাবনটি স্ফটিকবিদদের গলনাঙ্ক নির্ধারণ করতে এবং বহুরূপী রূপান্তর পর্যবেক্ষণ করতে সাহায্য করেছিল।

১৮৩২ সালে ফ্রেডরিখ ভোলার এবং জাস্টাস ফন লিবিগ প্রথম বহুরূপী জৈব পদার্থ বেনজামাইড আবিষ্কার করেন।

১৮৭০ সালে পল গ্রোথ মরফোট্রপি-কে এমন দুটি স্ফটিকের অবস্থা হিসেবে সংজ্ঞায়িত করেন যাদের অনুরূপ বাহ্যিক গঠন অনুরূপ রাসায়নিক গঠনের কারণে হয়। গ্রোথ একটি হাইড্রোজেন পরমাণুকে অন্য একটি একযোজী পরমাণু বা মূলক দ্বারা প্রতিস্থাপনের ফলে স্ফটিকের প্রতিসাম্যের পরিবর্তন পরীক্ষা করেছিলেন। মরফোট্রপিকে আইসোগোনিজম (isogonism)-ও বলা হয় যেখানে প্রতিটি শীর্ষ একই ধরণের তল দ্বারা একই বা বিপরীত ক্রমে পরিবেষ্টিত থাকে এবং সংশ্লিষ্ট তলগুলোর মধ্যে কোণ একই থাকে।

১৮৯৭ সালে উইলহেম অস্টওয়াল্ড বহুরূপের গঠন বর্ণনা করার জন্য অস্টওয়াল্ডের নীতি প্রবর্তন করেন। নীতিটি বলে যে সাধারণত কম স্থিতিশীল বহুরূপটি প্রথমে স্ফটিকায়িত হয়। অস্টওয়াল্ডের নীতি কোনো সার্বজনীন সূত্র নয় বরং প্রকৃতিতে পরিলক্ষিত একটি সাধারণ প্রবণতা।

 আণবিক চিরালিটি 

১৮১১ সালে ফ্রঁসোয়া আরাগো একটি পোলারিস্কোপ তৈরি করেন এবং এটি ব্যবহার করে আবিষ্কার করেন যে কোয়ার্টজ স্ফটিক সমাবর্তিত আলোর (polarized light) সমাবর্তন তলকে আবর্তন করতে পারে। এর কিছুকাল পরে জঁ-বাপ্তিস্ত বিও বিভিন্ন দ্রবণে (যেমন টার্টারিক অ্যাসিড) অনুরূপ আলোক আবর্তন প্রভাব খুঁজে পান এবং এই সিদ্ধান্তে উপনীত হন যে এই প্রভাবটি কিছু নির্দিষ্ট অণুর একটি সহজাত বৈশিষ্ট্য।

১৮৩০ সালে য়ন্স ইয়াকব বার্জেলিয়াস আবিষ্কার করেন যে টার্টারিক ও রেসেমিক অ্যাসিডের মৌলিক গঠন একই। তিনি সিদ্ধান্ত নেন যে অণুর মধ্যে পরমাণুর বিন্যাসের পার্থক্যের কারণে ভিন্ন রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন যৌগ তৈরি হয়। এই একই গবেষণাপত্রে বার্জেলিয়াস এই ঘটনার জন্য "আইসোমেরিজম" (isomerism) শব্দটি প্রস্তাব করেন।

১৮৩১ সালে বার্জেলিয়াস মিচারলিখকে টার্টারিক অ্যাসিড ও রেসেমিক অ্যাসিড—এই দুই সমাবয়বের মধ্যে পার্থক্য নির্ণয়ের জন্য টার্ট্রেটসমূহ অধ্যয়ন করতে বলেন। ১৮৩২ সালের মধ্যে জঁ-বাপ্তিস্ত বিও আবিষ্কার করেছিলেন যে আঙুরের রস থেকে প্রাপ্ত টার্টারিক অ্যাসিড ছিল ডানাবর্তী (dextrorotatory) এবং রেসেমিক অ্যাসিড ছিল আলোক-নিষ্ক্রিয় (optically inactive)। ১৮৪৪ সালে মিচারলিখ দেখতে পান যে সোডিয়াম অ্যামোনিয়াম টার্ট্রেটের দ্রবণ আলোক-সক্রিয় ছিল, কিন্তু সোডিয়াম অ্যামোনিয়াম প্যারাটার্ট্রেটের দ্রবণ ছিল আলোক-নিষ্ক্রিয়। বিও এবং মিচারলিখের এই কাজই ছিল ফরাসি রসায়নবিদ লুই পাস্তুরের গবেষণার ভিত্তি, যিনি তখন গাব্রিয়েল দেলাফোসের একজন ডক্টরাল ছাত্র এবং ওগুস্ত লোরঁরের সহকর্মী ছিলেন।

১৮৪৮ সালে লুই পাস্তুর স্ফটিকের গঠন এবং আবর্তনশীল সমাবর্তনের মধ্যে সাধারণ সম্পর্ক ব্যাখ্যা করেন। রাসায়নিকভাবে অভিন্ন স্ফটিক ও দ্রবণ কেন সমাবর্তিত আলোর সাথে ভিন্ন ভিন্ন আচরণ করে—পাস্তুর সেই রহস্যের সমাধান করেন আণবিক অপ্রতিসাম্য (molecular asymmetry) আবিষ্কারের মাধ্যমে; অর্থাৎ অণুসমূহ চিরাল হতে পারে এবং এক জোড়া এনান্টিওমার হিসেবে থাকতে পারে। পাস্তুরের পদ্ধতি ছিল সোডিয়াম অ্যামোনিয়াম টার্ট্রেটের একটি রেসেমিক মিশ্রণের স্ফটিকগুলোকে ভৌতভাবে ডান-হাতি এবং বাম-হাতি স্ফটিকে আলাদা করা এবং তারপর সেগুলোকে আলাদাভাবে দ্রবীভূত করে দুটি পৃথক দ্রবণ তৈরি করা, যা সমাবর্তিত আলোকে বিপরীত দিকে আবর্তন করায়। পাস্তুরের গবেষণা আংশিকভাবে আণবিক প্রতিসাম্যের ধারণার ওপর ভিত্তি করে তৈরি হয়েছিল। পাস্তুর রেসেমিক মিশ্রণ থেকে আলোক-সক্রিয় এনান্টিওমার পৃথক করার আরও দুটি পদ্ধতির প্রস্তাব করেছিলেন: আলোক-সক্রিয় ক্ষারক (যেমন স্ট্রাইকনিন) ব্যবহার করে অথবা জীবন্ত অণুজীব (যেমন ব্যাকটেরিয়া বা ইস্ট) ব্যবহারের মাধ্যমে।

উইলিয়াম থমসন (লর্ড কেলভিন) ১৯০৪ সালে হাত সদৃশ (handed figures) আকৃতি বর্ণনার জন্য "চিরাল" (chiral) শব্দটি প্রবর্তন করেন। যেসব বস্তু আলোক সমাবয়বতা প্রদর্শন করে না সেগুলোকে "অচিরাল" (achiral) বলা হয়, অর্থাৎ সমতল দর্পণে এদের প্রতিবিম্ব মূল বস্তুর সাথে পুরোপুরি মিলে যায়। বর্তমানে "চিরালিটি" (chirality) শব্দটি পাস্তুর ব্যবহৃত "ডিসমেট্রি" (dissymmetry) শব্দটিকে প্রায় সম্পূর্ণ প্রতিস্থাপিত করেছে।

 তরল স্ফটিক 

১৮৮৮ সালে ফ্রিডরিখ রাইনিৎজার কোলেস্টেরলের বিভিন্ন জাতকের (derivatives) বৈশিষ্ট্য পরীক্ষা করেন, যা বর্তমানে কোলেস্টেরীয় তরল স্ফটিক নামক শ্রেণির অন্তর্ভুক্ত। এর আগে অন্যান্য গবেষকরা কোলেস্টেরল জাতকগুলোকে হিমাংকের ঠিক ওপরে ঠান্ডা করার সময় স্বতন্ত্র বর্ণবৈচিত্র্য লক্ষ্য করেছিলেন, কিন্তু একে নতুন কোনো ঘটনা হিসেবে গণ্য করেননি। রাইনিৎজার দেখতে পান যে কোলেস্টেরাইল বেনজয়েট অন্যান্য অধিকাংশ পদার্থের মতো একইভাবে গলে না, বরং এর দুটি গলনাঙ্ক রয়েছে।  তাপমাত্রায় এটি একটি ঘোলাটে তরলে পরিণত হয় এবং  তাপমাত্রায় এটি পুনরায় গলে ঘোলাটে তরলটি স্বচ্ছ হয়ে যায়। এই প্রক্রিয়াটি উভমুখী। রাইনিৎজার এই ঘটনাটি বোঝার জন্য সাহায্য চান এবং ১৪ মার্চ ১৮৮৮ তারিখে তিনি অটো লেমানকে একটি চিঠি লেখেন। তারা চিঠিপত্র এবং নমুনা বিনিময় করেন। লেমান মধ্যবর্তী ঘোলাটে তরলটি পরীক্ষা করেন এবং সেখানে ক্ষুদ্র স্ফটিক বা ক্রিস্টালাইট দেখার কথা জানান। রাইনিৎজারের সহকর্মী  নির্দেশ করেন যে মধ্যবর্তী সেই "তরল"টি ছিল স্ফটিক সদৃশ। ৩ মে ১৮৮৮ সালে রাইনিৎজার লেমান এবং ফন সেফারোভিচকে কৃতিত্ব দিয়ে তার গবেষণার ফলাফল প্রকাশ করেন।

ততদিনে রাইনিৎজার তরল স্ফটিকের তিনটি গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য আবিষ্কার ও বর্ণনা করেছিলেন (১৯০৪ সালের একটি গবেষণায় লেমান "লিকুইড ক্রিস্টাল" শব্দটি ব্যবহার করেন): দুটি গলনাঙ্কের অস্তিত্ব, বৃত্তীয় সমাবর্তিত আলোর প্রতিফলন এবং সমাবর্তিত আলোর দিক আবর্তনের ক্ষমতা।

রাইনিৎজার তরল স্ফটিক নিয়ে আর বেশি দূর কাজ করেননি, যদিও ১৯০৮ সালে যখন লেমান এই আবিষ্কারের পূর্ণ কৃতিত্ব দাবি করেন তখন রাইনিৎজারকে নিজের ভূমিকার সপক্ষে যুক্তি দিতে হয়েছিল। লেমান এই গবেষণা চালিয়ে যান এবং পদ্ধতিগতভাবে প্রথমে কোলেস্টেরাইল বেনজয়েট এবং পরবর্তীতে অনুরূপ যৌগগুলো নিয়ে অধ্যয়ন করেন যা দ্বৈত-গলন বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করত। তিনি সমাবর্তিত আলোতে পর্যবেক্ষণ করতে সক্ষম হন এবং তার মাইক্রোস্কোপে একটি "হট স্টেজ" (উত্তপ্ত করার যন্ত্র সংবলিত নমুনা ধারক) ছিল যা উচ্চ তাপমাত্রায় পর্যবেক্ষণের সুযোগ করে দিত। মধ্যবর্তী ঘোলাটে দশাটি স্পষ্টভাবে তরল প্রবাহ বজায় রাখত, কিন্তু অন্যান্য বৈশিষ্ট্য এবং বিশেষ করে মাইক্রোস্কোপের নিচের চিত্র লেমানকে নিশ্চিত করে যে তিনি একটি কঠিন পদার্থের সম্মুখীন হয়েছেন। ১৮৮৯ সালের আগস্টের শেষ নাগাদ তিনি তার ফলাফল প্রকাশ করেন। লেমানের গবেষণাপত্রটি লুডভিগ গাটারমানকে অনুপ্রাণিত করে, যিনি ১৮৯০ সালে অ্যাজোক্স ফেনল ইথারের সংশ্লেষণ নিয়ে একটি গবেষণাপত্র প্রকাশ করেন (যেমন প্যারা-অ্যাজোক্সিয়ানিসোল), যা একই ধরণের দ্বৈত-গলন আচরণ প্রদর্শন করত।

লেমানের ফলাফলের ব্যাখ্যা বিতর্কিত ছিল এবং গুস্তাভ হাইনরিখ তামান, জর্জ হারমান কুইঙ্ক ও ভাল্টার নের্নস্ট তা গ্রহণ করেননি। ১৯০৫ সালে -এর গবেষণা তামান, কুইঙ্ক এবং নের্নস্টের আপত্তিগুলো অনেকাংশেই নিরসন করে। লেমানের কাজ জার্মান রসায়নবিদ ড্যানিয়েল ফোরল্যান্ডার দ্বারা অব্যাহত এবং উল্লেখযোগ্যভাবে বিস্তৃত হয়, যিনি বিংশ শতাব্দীর শুরু থেকে পরিচিত অধিকাংশ তরল স্ফটিক সংশ্লেষণ করেছিলেন। ১৯১০-১৯২২ সালে ফ্রান্সে জর্জেস ফ্রিডেলের নেতৃত্বে তরল স্ফটিকের ওপর গবেষণা চলে। এক্স-রে ব্যবহারের আগের যুগে তরল স্ফটিককে বিজ্ঞানীরা কেবলমাত্র একটি কৌতূহলী বিষয় হিসেবে দেখতেন এবং বিংশ শতাব্দীর দ্বিতীয়ার্ধের আগে এই ক্ষেত্রটি থেকে কোনো বাস্তব প্রয়োগ উঠে আসেনি।

বর্তমানে জানা গেছে যে তরল স্ফটিকের এক বা দ্বিমাত্রিক পর্যায়ক্রমিকতা (periodicity) রয়েছে, যাতে যথাক্রমে দণ্ড বা স্তর প্রতিসাম্য বিদ্যমান।

 উনবিংশ শতাব্দীর শেষভাগ 


১৮৩০-এর দশক থেকে আউই-এর (Haüy) আণবিক স্ফটিক কাঠামো তত্ত্বটি রসায়নবিদদের পারমাণবিক তত্ত্বের সাথে যুক্ত হতে শুরু করে, যার ফলে স্ফটিককে মহাশূন্যে পরমাণু বা অণুর একটি নিয়মিত বিন্যাস হিসেবে দেখার দৃষ্টিভঙ্গি তৈরি হয়। ১৮৪৯ সালে ওগুস্ত ব্রাভে ১৪টি ব্রেভিস ল্যাটিস বা স্থানিক ল্যাটিসের অন্যতম একটি হিসেবে স্ফটিকের প্রতিসাম্যকে এর গঠনকারী অণুগুলোর সাথে সম্পর্কিত করেন এবং গাব্রিয়েল দেলাফোসের দেওয়া হেমিহেড্রির জালিকাভিত্তিক ব্যাখ্যাকে বিধিবদ্ধ করেন। ১৮৫২ সালে দেলাফোস অণুর কাঠামোর সাথে স্ফটিকের বাহ্যিক আকৃতির সম্পর্ক স্থাপনের চেষ্টা করেন।

রসায়নের ইতিহাসবিদ অ্যালান জে. রকের মতে, ১৮৫০ ও ১৮৬০-এর দশকে গাঠনিক রসায়নে একটি "শান্ত বিপ্লব" ঘটেছিল। এই বিপ্লবের প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলো ছিল পারমাণবিক গুরুত্বের ধারণার স্পষ্টীকরণ (স্তানিজলাও কানিজজারো), যোজ্যতার ধারণার সংজ্ঞায়ন (তখন যা অ্যাটোমিসিটি নামে পরিচিত ছিল) এবং নতুন রাসায়নিক গাঠনিক ধারণা, যেমন কার্বনের একান্তর দ্বিবন্ধন ও একক বন্ধনের বলয় হিসেবে বেনজিনের গঠন (অগাস্ট কেকুলে)। রসায়নের এই অগ্রগতিগুলো ১৮৫০-১৮৯৫ সময়ের ক্রিস্টালোগ্রাফির গাণিতিক ও জ্যামিতিক ধারা থেকে অনেকটাই স্বাধীন ছিল, যেখানে পারমাণবিক ও আণবিক বিন্যাসের ব্যবহারিক দিকগুলো নিয়ে খুব কমই উদ্বেগ ছিল।

১৮৬৯ সালে এমানুয়েল পাতের্নো ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন যে কার্বনের চারটি যোজনীর রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য অভিন্ন এবং ডাইব্রোমিথেনের তিনটি সম্ভাব্য সমাবয়ব চিত্রের মাধ্যমে দেখিয়ে প্রথমবারের মতো চতুস্তলকীয় কার্বন পরমাণুর ধারণা তুলে ধরেন। যদিও পাতের্নোর গবেষণাপত্রটিই ছিল চতুস্তলকীয় যোজী কার্বনের প্রথম প্রকাশনা, তবে তিনি এই অনুমিতির পূর্ণ ফলাফল অনুধাবন করতে পেরেছিলেন কি না তা স্পষ্ট নয়।

১৮৭৪ সালে ইয়াকোবাস ফান্ট হফ এবং জোসেফ ল্য বেল স্বাধীনভাবে জৈব অণুতে কার্বনের সাথে যুক্ত পরমাণুগুলোর চতুস্তলকীয় বিন্যাসের প্রস্তাব করেন। ফান্ট হফের তত্ত্ব টার্ট্রেট স্ফটিক নিয়ে পাস্তুরের ফলাফল এবং আইসোমেরিক ল্যাকটিক অ্যাসিড নিয়ে ইয়োহানেস উইসলিচেনাস-এর কাজকে বৈধতা দেয় ও ব্যাখ্যা করে; যা ত্রিমাত্রিক রসায়নের (stereochemistry) পরবর্তী উন্নয়নের জন্য মৌলিক ছিল।

এক্স-রে ব্যবহারের আগ পর্যন্ত খাদ্য লবণের (NaCl) মতো সাধারণ পদার্থেরও প্রকৃত স্ফটিক কাঠামো নির্ধারণের কোনো উপায় ছিল না। উদাহরণস্বরূপ, ১৮৮০-এর দশকে উইলিয়াম বার্লো সমান গোলকের নিবিড় প্যাকিংয়ের (close-packing of spheres) ওপর ভিত্তি করে বেশ কয়েকটি স্ফটিক কাঠামোর প্রস্তাব করেছিলেন, যার মধ্যে কিছু পরবর্তীতে এক্স-রে ক্রিস্টালোগ্রাফি দ্বারা প্রমাণিত হয়েছিল; তবে ১৮৮০-এর দশকে তার মডেলগুলোকে চূড়ান্ত হিসেবে গ্রহণ করার মতো পর্যাপ্ত তথ্য ছিল না। এক্স-রে আবিষ্কার (১৮৯৫) এবং এক্স-রে বিচ্ছুরণ (১৯১২) আবিষ্কারের মধ্যবর্তী সময়ে বার্লো এবং উইলিয়াম জ্যাকসন পোপ প্যাকিংয়ের নীতিগুলো তৈরি করেন এবং দেখান যে কীভাবে কিছু সাধারণ যৌগের গঠন অনুমান করা যায়। ১৯৩০-এর দশকে লাইনাস পলিং অভিভূত হয়েছিলেন যে বার্লো অনেক ধাতুর স্ফটিক গঠন (তামা, রুপা ও সোনা ঘনকীয় নিবিড় প্যাকিং বা cubic close packing এবং ম্যাগনেসিয়াম, দস্তা ও ক্যাডমিয়াম ষড়ভুজীয় নিবিড় প্যাকিং বা hexagonal close packing) এবং লবণের (সোডিয়াম, পটাশিয়াম এবং সিজিয়াম ক্লোরাইড) গঠন সঠিকভাবে চিহ্নিত করেছিলেন যা পরবর্তীতে এক্স-রে ক্রিস্টালোগ্রাফি দ্বারা সঠিক প্রমাণিত হয়। উইলিয়াম জনসন সোলাস সাধারণ স্ফটিক তৈরিতে বিভিন্ন পারমাণবিক আকারের গুরুত্বের ওপর জোর দেন এবং সঠিকভাবে এই সিদ্ধান্তে উপনীত হন যে লবণে সোডিয়াম এবং ক্লোরিন পরমাণুর আকার ভিন্ন হবে।

১৮৮৭ সালে ইয়োহানেস উইসলিচেনাস অসম্পৃক্ত যৌগগুলোতে ত্রিমাত্রিক সমাবয়বতা (stereoisomerism) নিয়ে একটি অধ্যয়ন প্রকাশ করেন।

গ্রোথ রাসায়নিক গঠন এবং স্ফটিক কাঠামোর ওপর ভিত্তি করে খনিজগুলির একটি পদ্ধতিগত শ্রেণিবিন্যাস করেন এবং ১৯০৬-১৯১৯ সালে ৫-খণ্ডে তার গবেষণার ফল Chemische Kristallographie প্রকাশ করেন, যাতে প্রায় ১০,০০০ পদার্থের স্ফটিক আকৃতি এবং ভৌত বৈশিষ্ট্যের তথ্য ছিল।

১৯১৩ সালে ভাল্টার ভাল (Walter Wahl) রাসায়নিক গঠন এবং স্ফটিক রূপের মধ্যে পরিচিত সংযোগগুলোকে আইসোমরফিজম (মিচারলিখ), মরফোট্রোপিজম (গ্রোথ) এবং এনান্টিওমরফিজম (পাস্তুর এবং ফান্ট হফ) হিসেবে সংক্ষিপ্ত করেন।

আন্দ্রেয়াস ফকের An introduction to chemical crystallography বইয়ের ভূমিকায় পোপ ১৮৯৫ সালে রাসায়নিক ক্রিস্টালোগ্রাফির অবস্থাকে এভাবে বর্ণনা করেছেন:

১৯১২ সালের পর স্ফটিক কাঠামো নির্ধারণে এক্স-রে বিচ্ছুরণের ব্যাপক ব্যবহারের ফলে ক্রিস্টালোগ্রাফি নাটকীয়ভাবে বিকশিত হয়।

 গবেষণা সম্প্রদায় 

বিংশ শতাব্দীর আগে ক্রিস্টালোগ্রাফি সুপ্রতিষ্ঠিত কোনো প্রাতিষ্ঠানিক পাঠ্যবিষয় ছিল না। ক্রিস্টালোগ্রাফির জন্য বিশেষভাবে কোনো একাডেমিক পদ ছিল না। এই ক্ষেত্রে কাজ করা গবেষকরা সাধারণত অন্য কোনো চাকরির পাশাপাশি অথবা স্বতন্ত্র আর্থিক সচ্ছলতার ভিত্তিতে তাদের গবেষণা চালাতেন। রাসায়নিক ক্রিস্টালোগ্রাফি ক্ষেত্রে শীর্ষস্থানীয় গবেষকরা নিম্নোক্তভাবে নিয়োজিত ছিলেন:

 অধ্যাপকগণ
 গণিত বা বিজ্ঞান: আরাগো, বার্জেলিয়াস, বিও, কুরি, ফ্রাঙ্কেনহাইম, লেমান, লিবিগ, মিচারলিখ, অস্টওয়াল্ড, পাস্তুর, রাইনিৎজার, ভোলাহ
 খনিজ বিদ্যা: দেলাফোস, গ্রোথ, আউই, নিউম্যান,
 অন্যান্য পেশা: ব্রুস্টার (সম্পাদক), রোমে দ্য লিসল (ক্যাটালগার), সোনকে (আবহাওয়া পরিষেবা), ওয়ালাস্টন (চিকিৎসক)
 স্বতন্ত্রভাবে সচ্ছল: বার্লো, হারশেল, হাইগেনস

উনবিংশ শতাব্দীতে ফ্রান্স (আরাগো, বিও, কুরি, দেলাফোস, আউই, পাস্তুর), জার্মানি (ফ্রাঙ্কেনহাইম, গ্রোথ, লেমান, লিবিগ, মিচারলিখ, নিউম্যান, রাইনিৎজার, সোনকে, ভোলাহ) এবং ইংল্যান্ডে (বার্লো, ব্রুস্টার, হারশেল, ওয়ালাস্টন) ক্রিস্টালোগ্রাফি গবেষকদের অনানুষ্ঠানিক ধারা গড়ে উঠেছিল।

১৮৭৭ সালে পল গ্রোথ কর্তৃক Zeitschrift für Krystallographie und Mineralogie প্রতিষ্ঠার আগ পর্যন্ত ক্রিস্টালোগ্রাফি গবেষণাপত্র প্রকাশের জন্য কোনো শীর্ষস্থানীয় জার্নাল ছিল না। ক্রিস্টালোগ্রাফিক গবেষণার অধিকাংশই জাতীয় বৈজ্ঞানিক সংস্থাগুলোর জার্নালে অথবা খনিজ বিষয়ক জার্নালে প্রকাশিত হতো। গ্রোথের জার্নালটি ক্রিস্টালোগ্রাফিকে ভূতত্ত্ব থেকে স্বাধীন একটি পরিপক্ক বিজ্ঞান হিসেবে আবির্ভূত হতে সাহায্য করে।

 আরও দেখুন 
 পারমাণবিক তত্ত্বের ইতিহাস
 আণবিক তত্ত্বের ইতিহাস
 এক্স-রে ব্যবহারের পূর্বের ক্রিস্টালোগ্রাফির ইতিহাস
 এক্স-রে ব্যবহারের পূর্বের জ্যামিতিক ক্রিস্টালোগ্রাফি
 এক্স-রে ব্যবহারের পূর্বের ভৌত ক্রিস্টালোগ্রাফি
 রসায়নের সময়রেখা
 ক্রিস্টালোগ্রাফির সময়রেখা

 তথ্যসূত্র 

 আরও পড়ুন 















































































































































































































































বিষয়শ্রেণী:কেলাসবিজ্ঞান
বিষয়শ্রেণী:রসায়নের ইতিহাস
বিষয়শ্রেণী:কেলাসবিজ্ঞানের ইতিহাস