হাইড্রোজেন যৌগ

হাইড্রোজেন যৌগ বলতে সেই সকল যৌগকে বোঝায়, যা হাইড্রোজেন উপাদান ধারণ করে। এই যৌগগুলিতে হাইড্রোজেন সাধারণত দুইটি জারণ অবস্থায় থাকতে পারে: +1 এবং -1। হাইড্রোজেন আয়নিক এবং কোভ্যালেন্ট (সমযোজী) দুটি পদ্ধতিতেই যৌগ গঠন করতে পারে। এটি শুধু হাইড্রোকার্বনগুলোতেই নয়, পানি এবং অন্যান্য জৈব পদার্থের সাথেও যুক্ত হয়ে নানা ধরনের জৈব যৌগ গঠন করে। H+ আয়নটিকে প্রায়ই প্রোটন বলা হয়, কারণ এটি একটি প্রোটন ধারণ করে এবং এতে কোনো ইলেকট্রন নেই। তবে এটি নিজে থেকে চলাচল করতে পারে না। ব্রোনস্টেড-লোরি তত্ত্ব অনুযায়ী, অ্যাসিডগুলি ক্ষারের কাছে H+ আয়ন প্রদান করতে সক্ষম।
যদিও H₂ আদর্শ অবস্থায় অত্যন্ত বিক্রিয়াশীল নয়, তবুও এটি বেশিরভাগ উপাদানের সাথে যৌগ তৈরি করতে সক্ষম। হাইড্রোজেন এমন উপাদানের সাথে যৌগ গঠন করে যেগুলির তড়িৎ ঋণাত্মকতা বেশি, যেমন হ্যালোজেন (ফ্লোরিন, ক্লোরিন, ব্রোমিন, আয়োডিন) বা অক্সিজেন। এই যৌগগুলিতে হাইড্রোজেন আংশিক ধনাত্মক চার্জ ধারণ করে। যখন হাইড্রোজেন আরও তড়িৎ ঋণাত্মক উপাদানের সঙ্গে, বিশেষ করে ফ্লোরিন, অক্সিজেন বা নাইট্রোজেনের সাথে যুক্ত হয়, তখন এটি একটি মাঝারি-শক্তির নন-কোভ্যালেন্ট বন্ধনে অংশগ্রহণ করতে পারে, যা হাইড্রোজেন বন্ধন নামে পরিচিত। এই বন্ধনটি অনেক জৈবিক অণুর স্থিতিশীলতার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
হাইড্রোজেন কম তড়িৎ ঋণাত্মক উপাদানের সঙ্গেও যৌগ তৈরি করে, যেমন ধাতু এবং ধাতব পদার্থ, যেখানে এটি আংশিক ঋণাত্মক চার্জ ধারণ করে। এই যৌগগুলো সাধারণত হাইড্রাইড নামে পরিচিত।
পানিতে দুটি হাইড্রোজেন পরমাণু একটি অক্সিজেন পরমাণুর সাথে সমযোজীভাবে আবদ্ধ থাকে, এবং এটি সবচেয়ে সুপরিচিত যৌগগুলোর মধ্যে একটি।
হাইড্রোজেন অনেক বিরল পৃথিবীর উপাদান এবং রূপান্তর ধাতুতে অত্যন্ত দ্রবণীয় এবং ন্যানোক্রিস্টালাইন ও নিরাকার ধাতুতেও দ্রবণীয়। ধাতুতে হাইড্রোজেনের দ্রাব্যতা স্থানীয় বিকৃতি বা স্ফটিক জালির অমেধ্য দ্বারা প্রভাবিত হয়। গরম প্যালাডিয়াম ডিস্কের মধ্য দিয়ে হাইড্রোজেন পরিশোধিত হলে এই বৈশিষ্ট্যগুলো কার্যকর হতে পারে, তবে গ্যাসের উচ্চ দ্রাব্যতা একটি ধাতববিদ্যার সমস্যা সৃষ্টি করে, যা অনেক ধাতুর ভঙ্গুরতায় অবদান রাখে এবং পাইপলাইন ও স্টোরেজ ট্যাঙ্কের নকশাকে জটিল করে তোলে।
হাইড্রোজেন কার্বনের সাথে একটি বিশাল যৌগ তৈরি করে, যা হাইড্রোকার্বন নামে পরিচিত, এবং আরও এক বিশাল হেটেরোঅ্যাটমের সাথে একটি জটিল অ্যারে গঠন করে, যা জীবন্ত সত্তার সাথে তাদের সাধারণ সংযোগের কারণে "জৈব যৌগ" হিসেবে পরিচিত। এই যৌগগুলির বৈশিষ্ট্যগুলি অধ্যয়ন করা হয় জৈব রসায়ন শাখায়, এবং জীবন্ত প্রাণীর প্রেক্ষাপটে এই অধ্যয়নকে বলা হয় জৈব রসায়ন।
কিছু সংজ্ঞা অনুযায়ী, "জৈব" যৌগ বলতে কেবল কার্বন ধারণকারী যৌগকেই বোঝানো হয়। তবে, অধিকাংশ জৈব যৌগে হাইড্রোজেনও থাকে এবং যেহেতু কার্বন-হাইড্রোজেন বন্ধনই এই যৌগগুলির প্রধান রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে, তাই রসায়নে "জৈব" শব্দের কিছু সংজ্ঞায় এই কার্বন-হাইড্রোজেন বন্ধনকেই গুরুত্বপূর্ণ মনে করা হয়। লক্ষ লক্ষ হাইড্রোকার্বন পরিচিত, এবং এগুলি সাধারণত অত্যন্ত জটিল বিক্রিয়া দ্বারা গঠিত হয়, যেখানে মৌলিক হাইড্রোজেনের অংশগ্রহণ খুবই সীমিত।
হাইড্রোজেনের যৌগগুলিকে প্রায়শই হাইড্রাইড বলা হয়, যা একটি শব্দ যা বেশ ঢিলেঢালাভাবে ব্যবহৃত হয়। "হাইড্রাইড" শব্দটি থেকে বোঝা যায় যে H পরমাণু একটি ঋণাত্মক বা অ্যানিয়োনিক চরিত্র অর্জন করেছে, যা H− দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, এবং যখন হাইড্রোজেন আরও তড়িৎ-ধনাত্মক উপাদান সহ একটি যৌগ গঠন করে তখন এই শব্দটি ব্যবহৃত হয়। গ্রুপ ১ এবং ২ লবণের মতো হাইড্রাইডের জন্য ১৯১৬ সালে গিলবার্ট এন. লুইস দ্বারা প্রস্তাবিত হাইড্রাইড অ্যানিয়নের অস্তিত্ব ১৯২০ সালে মোয়ার্স দ্বারা গলিত লিথিয়াম হাইড্রাইড (LiH) এর তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমে প্রমাণিত হয়েছিল, যা অ্যানোডে একটি স্টোইচিওমেট্রিক পরিমাণ হাইড্রোজেন তৈরি করে।
গ্রুপ ১ এবং ২ ধাতু ছাড়া অন্যান্য হাইড্রাইডের জন্য, হাইড্রোজেনের কম তড়িৎ ঋণাত্মকতা বিবেচনা করে শব্দটি বেশ বিভ্রান্তিকর। গ্রুপ ২ হাইড্রাইডের একটি ব্যতিক্রম হলো BeH₂, যা পলিমারিক। লিথিয়াম অ্যালুমিনিয়াম হাইড্রাইডে, [AlH₄]− অ্যানিয়ন Al(III) এর সাথে দৃঢ়ভাবে সংযুক্ত হাইড্রিডিক কেন্দ্র বহন করে।
যদিও প্রায় সকল প্রধান-গোষ্ঠীর উপাদান দিয়ে হাইড্রাইড তৈরি করা যেতে পারে, সম্ভাব্য যৌগের সংখ্যা এবং সংমিশ্রণ ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হয়; উদাহরণস্বরূপ, ১০০ টিরও বেশি বাইনারি বোরেন হাইড্রাইড জানা যায়, তবে কেবল একটি বাইনারি অ্যালুমিনিয়াম হাইড্রাইড। বাইনারি ইন্ডিয়াম হাইড্রাইড এখনও সনাক্ত করা যায়নি, যদিও বৃহত্তর জটিল পদার্থ বিদ্যমান।
অজৈব রসায়নে, হাইড্রাইডগুলি একটি সমন্বয় জটিলের দুটি ধাতব কেন্দ্রকে সংযুক্ত করে এমন সেতুবন্ধনকারী লিগ্যান্ড হিসেবেও কাজ করতে পারে। এই ফাংশনটি বিশেষ করে গ্রুপ ১৩ উপাদানগুলিতে, বিশেষ করে বোরেন (বোরন হাইড্রাইড) এবং অ্যালুমিনিয়াম কমপ্লেক্সগুলিতে, পাশাপাশি ক্লাস্টারড কার্বোরেনেও সাধারণ।
হাইড্রোজেনের জারণ প্রক্রিয়া তার একমাত্র ইলেকট্রনকে সরিয়ে নেয় এবং H⁺ তৈরি করে, যার মধ্যে কোনো ইলেকট্রন থাকে না এবং একটি নিউক্লিয়াস থাকে যা সাধারণত একটি প্রোটন দিয়ে গঠিত। এই কারণে H⁺ আয়নকে প্রায়শই প্রোটন বলা হয়। এই প্রজাতি অ্যাসিড সম্পর্কিত আলোচনার কেন্দ্রীয় অংশ। ব্রোনস্টেড-লোরি অ্যাসিড-ক্ষার তত্ত্ব অনুযায়ী, অ্যাসিড হল প্রোটন দাতা, আর ক্ষার হল প্রোটন গ্রহণকারী।
একটি খালি প্রোটন, H⁺, দ্রবণে বা আয়নিক স্ফটিকগুলিতে থাকতে পারে না, কারণ এটি ইলেকট্রন সহ অন্যান্য পরমাণু বা অণুর প্রতি প্রবল আকর্ষণ সৃষ্টি করে। সাধারণত প্লাজমার মতো উচ্চ তাপমাত্রার পরিবেশ ছাড়া এই ধরনের প্রোটনগুলি পরমাণু বা অণুর ইলেকট্রন মেঘ থেকে বিচ্ছিন্ন হতে পারে না, এবং সেগুলি তাদের সাথে সংযুক্ত থাকে। তবে, 'প্রোটন' শব্দটি কখনও কখনও রূপকভাবে ব্যবহৃত হয়, যাতে এটি অন্য কোনো প্রজাতির সাথে সংযুক্ত ধনাত্মক চার্জযুক্ত বা ক্যাটানিক হাইড্রোজেন বোঝায়, এবং তখন এটি "H⁺" হিসাবে প্রকাশিত হয়, যেখানে একক প্রোটনটি কোনও প্রজাতি হিসেবে অবাধে বিদ্যমান থাকে বলে ধারণা করা হয় না।
দ্রবণে নগ্ন "দ্রবীভূত প্রোটন" এর প্রভাব থেকে রক্ষা পেতে, অ্যাসিডিক জলীয় দ্রবণগুলিতে কখনও কখনও "হাইড্রোনিয়াম আয়ন" ([H₃O]⁺) নামে পরিচিত একটি কাল্পনিক প্রজাতি থাকে বলে মনে করা হয়। তবে, এই ক্ষেত্রে, দ্রবীভূত হাইড্রোজেন ক্যাটেশনগুলি বাস্তবসম্মতভাবে এমনভাবে কল্পনা করা হয় যে সেগুলি [H₉O₄]⁺ এর কাছাকাছি প্রজাতি গঠন করে। অন্য দ্রাবকগুলির মধ্যে অ্যাসিডিক দ্রবণে পানি উপস্থিত থাকলে অন্যান্য অক্সোনিয়াম আয়নও পাওয়া যায়।
পৃথিবীতে এটি বিরল হলেও, মহাবিশ্বে H₃⁺ আয়ন অন্যতম সাধারণ আয়ন হিসেবে পরিচিত, যা প্রোটোনেটেড মলিকুলার হাইড্রোজেন বা ট্রাইহাইড্রোজেন ক্যাটেশন নামে পরিচিত।