Deciding whether a bond is ionic, covalent or coordinate
বন্ধনের প্রকারভেদ নির্ণয়
বন্ধনের প্রকৃতি ঠিক করে দেয় দুই পরমাণুর তড়িৎ ঋণাত্মকতার পার্থক্য। পার্থক্য বড় হলে ইলেকট্রন এক পরমাণু থেকে অন্যটিতে পুরোপুরি চলে যায় এবং আয়ন তৈরি হয় — এটি আয়নিক বন্ধন, সাধারণত ধাতু ও অধাতুর মধ্যে। পার্থক্য ছোট হলে ইলেকট্রন ভাগাভাগি হয়, এটি সমযোজী বন্ধন, সাধারণত দুই অধাতুর মধ্যে। একটি তৃতীয় ধরন আছে যেখানে ভাগ করা জোড়াটি একটিমাত্র পরমাণু থেকেই আসে — একে বলে সন্নিবেশ বা ডেটিভ বন্ধন, আর অ্যামোনিয়াম আয়ন তার আদর্শ উদাহরণ।
আয়নিক বন্ধন: ইলেকট্রন সম্পূর্ণ স্থানান্তর, তড়িৎ ঋণাত্মকতার পার্থক্য বড় (মোটামুটি ১.৭-এর বেশি)
সমযোজী বন্ধন: ইলেকট্রন ভাগাভাগি, পার্থক্য ছোট
সন্নিবেশ বন্ধন: ভাগ করা ইলেকট্রন জোড়ার দুটিই একটি পরমাণু থেকে — NH₄⁺, H₃O⁺
ধাতব বন্ধন: ধনাত্মক আয়নের জালিতে অসংশ্লিষ্ট ইলেকট্রন সমুদ্র
কোনো বন্ধনই পুরোপুরি আয়নিক বা পুরোপুরি সমযোজী নয় — এটি একটি ধারাবাহিকতা
NaCl আয়নিক, HCl পোলার সমযোজী, Cl₂ অপোলার সমযোজী
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
ধাতু + অধাতু হলে আয়নিক, অধাতু + অধাতু হলে সমযোজী — বেশিরভাগ প্রশ্নে এই সরল নিয়মেই উত্তর মেলে।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·সন্নিবেশ বন্ধনকে আলাদা তৃতীয় শ্রেণি ভাবা — গঠনের পর এটি সাধারণ সমযোজী বন্ধনের মতোই আচরণ করে
- ·সব ধাতব যৌগকে আয়নিক ধরা — AlCl₃ উল্লেখযোগ্যভাবে সমযোজী
- ·বন্ধনকে সম্পূর্ণ আয়নিক বা সম্পূর্ণ সমযোজী ধরা
Hybridisation and the bond angles it produces
সংকরায়ণ ও বন্ধন কোণ
বন্ধন গড়ার আগে কেন্দ্রীয় পরমাণুর কয়েকটি অরবিটাল মিশে গিয়ে সমশক্তির নতুন অরবিটাল তৈরি করে — একেই বলে সংকরায়ণ। কতগুলো অরবিটাল মিশছে তার উপরেই নির্ভর করে নতুন অরবিটালগুলো কোন দিকে ছড়াবে, আর সেখান থেকেই বন্ধন কোণ বেরিয়ে আসে। একটি s ও একটি p মিশলে দুটি অরবিটাল বিপরীত দিকে যায়, তাই কোণ ১৮০°; একটি s ও দুটি p মিশলে তিনটি অরবিটাল সমতলে সমানভাবে ছড়ায়, কোণ ১২০°; একটি s ও তিনটি p মিশলে চারটি অরবিটাল ত্রিমাত্রিকভাবে ছড়ায় এবং কোণ দাঁড়ায় ১০৯.৫°। মুক্তজোড় থাকলে সেই আদর্শ কোণ কিছুটা চেপে যায়।
sp সংকরায়ণ: ২টি সংকর অরবিটাল, রৈখিক, বন্ধন কোণ ১৮০° — যেমন অ্যাসিটিলিন, BeCl₂
sp² সংকরায়ণ: ৩টি সংকর অরবিটাল, ত্রিকোণীয় সমতলীয়, বন্ধন কোণ ১২০° — যেমন ইথিন, BF₃, বেনজিন
sp³ সংকরায়ণ: ৪টি সংকর অরবিটাল, চতুস্তলকীয়, বন্ধন কোণ ১০৯.৫° — যেমন মিথেন, হীরা
সংকর অরবিটালের সংখ্যা = কেন্দ্রীয় পরমাণুর সিগমা বন্ধন + মুক্তজোড়ের সংখ্যা
মুক্তজোড় থাকলে আদর্শ কোণ কমে: NH₃-তে ১০৭°, H₂O-তে ১০৪.৫° (দুটিই sp³)
গ্রাফাইটে কার্বন sp², হীরায় sp³ — একই মৌল, ভিন্ন সংকরায়ণ, ভিন্ন ধর্ম
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
সিগমা বন্ধন ও মুক্তজোড় যোগ করো — যোগফল ২ হলে sp, ৩ হলে sp², ৪ হলে sp³।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·পাই বন্ধনকেও সংকরায়ণের হিসাবে ধরা — কেবল সিগমা বন্ধন ও মুক্তজোড় গোনা হয়
- ·sp² ও sp³-এর কোণ অদলবদল করা — ১২০° সমতলীয়, ১০৯.৫° ত্রিমাত্রিক
- ·NH₃-কে sp² ধরা কারণ কোণ ১০৯.৫° নয় — এটি sp³, মুক্তজোড়ে কোণ চেপে গেছে
Hydrogen bonding and its consequences
হাইড্রোজেন বন্ধন ও তার প্রভাব
হাইড্রোজেন যখন অত্যন্ত তড়িৎ ঋণাত্মক তিনটি মৌলের একটির সঙ্গে যুক্ত থাকে — ফ্লোরিন, অক্সিজেন বা নাইট্রোজেন — তখন সে প্রায় নগ্ন প্রোটনের মতো আচরণ করে এবং পাশের অণুর মুক্তজোড় ইলেকট্রনকে আকর্ষণ করে। এই আকর্ষণই হাইড্রোজেন বন্ধন। এটি সাধারণ সমযোজী বন্ধনের চেয়ে অনেক দুর্বল, তবু তার প্রভাব বিরাট — পানির অস্বাভাবিক উঁচু স্ফুটনাঙ্ক, বরফের পানির চেয়ে হালকা হওয়া এবং DNA-এর দুই সূত্রের জোড়া থাকা সবই এই বন্ধনের ফল। বরফে প্রতিটি অক্সিজেন চারটি হাইড্রোজেন বন্ধনে যুক্ত থেকে একটি ফাঁপা জালি গড়ে, তাই বরফের ঘনত্ব কম।
শর্ত: হাইড্রোজেন সরাসরি F, O বা N-এর সঙ্গে যুক্ত থাকা
শক্তি সাধারণ সমযোজী বন্ধনের চেয়ে অনেক কম, কিন্তু ভ্যান ডার ওয়ালস বলের চেয়ে বেশি
পানির উচ্চ স্ফুটনাঙ্ক, উচ্চ পৃষ্ঠটান ও উচ্চ আপেক্ষিক তাপের কারণ
বরফে ফাঁপা জালি গঠনের কারণে বরফ পানির চেয়ে হালকা
আন্তঃআণবিক ও অন্তঃআণবিক দুই ধরনের হাইড্রোজেন বন্ধন হয়
HF-এর স্ফুটনাঙ্ক HCl-এর চেয়ে বেশি — অথচ HF হালকা; কারণ হাইড্রোজেন বন্ধন
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
স্ফুটনাঙ্কের অস্বাভাবিকতা দেখলে আগে জিজ্ঞাসা করো — হাইড্রোজেন কি F, O বা N-এর সঙ্গে যুক্ত?
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·যেকোনো হাইড্রোজেনযুক্ত যৌগে হাইড্রোজেন বন্ধন ধরে নেওয়া — CH₄-এ হয় না, কারণ কার্বন যথেষ্ট তড়িৎ ঋণাত্মক নয়
- ·হাইড্রোজেন বন্ধনকে সমযোজী বন্ধনের সমান শক্তিশালী ধরা
- ·বরফের কম ঘনত্বকে তাপীয় সংকোচন দিয়ে ব্যাখ্যা করা — কারণ জালির ফাঁপা গঠন
The bond in the hydrogen molecule
হাইড্রোজেন অণুর বন্ধন প্রকৃতি
দুটি হাইড্রোজেন পরমাণু কাছে এলে তাদের s অরবিটাল পরস্পরকে ছেদ করে এবং ইলেকট্রন জোড়াটি দুই নিউক্লিয়াসের মাঝখানে ঘনীভূত হয়। দুই পরমাণুই একই মৌলের, তাই তড়িৎ ঋণাত্মকতার কোনো পার্থক্য নেই এবং ইলেকট্রন সমানভাবে ভাগ হয় — বন্ধনটি অপোলার সমযোজী। অরবিটাল ছেদ ঘটে বন্ধন-অক্ষ বরাবর সরাসরি মুখোমুখি, আর এই ধরনের ছেদকে বলা হয় সিগমা বন্ধন। হাইড্রোজেন অণুতে একটিমাত্র বন্ধন, তাই সেটি একটি একক সিগমা বন্ধন — এখানে পাই বন্ধন নেই।
H₂-এ বন্ধন অপোলার সমযোজী — তড়িৎ ঋণাত্মকতার পার্থক্য শূন্য
দুটি 1s অরবিটালের অক্ষ বরাবর ছেদে সিগমা (σ) বন্ধন
বন্ধন দৈর্ঘ্য প্রায় ৭৪ pm; বন্ধন শক্তি প্রায় ৪৩৬ kJ/mol
H₂-এ কোনো পাই বন্ধন নেই — একক বন্ধন সবসময় সিগমা
একক বন্ধন = ১টি σ; দ্বিবন্ধন = ১σ + ১π; ত্রিবন্ধন = ১σ + ২π
সিগমা বন্ধন পাই বন্ধনের চেয়ে দৃঢ়, কারণ ছেদ বেশি কার্যকর
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
যেকোনো একক বন্ধন সবসময় সিগমা — পাই বন্ধন কেবল দ্বি- ও ত্রিবন্ধনে দ্বিতীয় ও তৃতীয় বন্ধন হিসেবে আসে।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·H₂-এর বন্ধনকে পোলার ধরা — দুই পরমাণু একই, তাই পার্থক্য শূন্য
- ·H₂-এ পাই বন্ধন আছে ভাবা
- ·সমযোজী বন্ধনকে ইলেকট্রন স্থানান্তর হিসেবে বর্ণনা করা — এখানে ভাগাভাগি হয়
Reading bond type from physical properties
ভৌত ধর্ম থেকে বন্ধনের প্রকৃতি নির্ণয়
প্রশ্নে অনেক সময় সংকেত না দিয়ে ধর্মের তালিকা দেওয়া হয় এবং বন্ধনের প্রকৃতি জিজ্ঞাসা করা হয়। এখানে তিনটি ধর্ম প্রায় নিশ্চিত করে দেয়। আয়নিক যৌগে আয়নগুলো শক্ত জালিতে বাঁধা থাকে, তাই গলনাঙ্ক অত্যন্ত উঁচু, এরা পানিতে দ্রবণীয় এবং গলিত বা দ্রবীভূত অবস্থায় বিদ্যুৎ চালায় — কঠিন অবস্থায় নয়, কারণ তখন আয়ন নড়তে পারে না। সমযোজী যৌগে আলাদা আলাদা অণু থাকে এবং অণুগুলোর মধ্যে আকর্ষণ দুর্বল, তাই গলনাঙ্ক কম, এরা জৈব দ্রাবকে দ্রবণীয় এবং সাধারণত বিদ্যুৎ চালায় না।
আয়নিক: উচ্চ গলনাঙ্ক ও স্ফুটনাঙ্ক, কেলাসিত কঠিন, ভঙ্গুর
আয়নিক যৌগ গলিত বা জলীয় দ্রবণে বিদ্যুৎ পরিবাহী; কঠিন অবস্থায় অপরিবাহী
সমযোজী: নিম্ন গলনাঙ্ক, প্রায়ই তরল বা গ্যাস, বিদ্যুৎ অপরিবাহী
আয়নিক যৌগ পোলার দ্রাবকে দ্রবণীয়; সমযোজী যৌগ অপোলার দ্রাবকে
সমযোজী যৌগে বিক্রিয়ার হার ধীর; আয়নিক যৌগে দ্রুত (আয়ন প্রস্তুত থাকে)
ব্যতিক্রম: হীরা ও সিলিকার মতো জালি-সমযোজী কঠিনের গলনাঙ্ক অত্যন্ত উঁচু
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
'কঠিন অবস্থায় অপরিবাহী কিন্তু গলিত অবস্থায় পরিবাহী' — এই একটি বাক্যই আয়নিক যৌগ নিশ্চিত করে।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·আয়নিক যৌগকে কঠিন অবস্থায়ও পরিবাহী ধরা — আয়ন থাকলেও তারা স্থির
- ·সব উচ্চ গলনাঙ্কের কঠিনকে আয়নিক ধরা — হীরা সমযোজী জালি
- ·সমযোজী যৌগকে সবসময় পানিতে অদ্রবণীয় ধরা — চিনি ও অ্যালকোহল সমযোজী ও দ্রবণীয়
Valency versus oxidation number, and identifying ions
যোজনী ও জারণ মান; আয়ন চেনা
যোজনী আর জারণ সংখ্যা দুটি আলাদা ধারণা যা প্রায়ই একে অন্যের জায়গায় ব্যবহৃত হয়ে যায়। যোজনী বলে একটি পরমাণু কতগুলো বন্ধন গড়েছে — এটি সবসময় একটি ধনাত্মক পূর্ণসংখ্যা, চিহ্ন নেই। জারণ সংখ্যা বলে ইলেকট্রন ভাগাভাগিতে সে কতটা লাভ বা ক্ষতির দিকে আছে — এতে চিহ্ন থাকে এবং ভগ্নাংশও হতে পারে। মিথেনে কার্বনের যোজনী চার, কিন্তু জারণ সংখ্যা ঋণাত্মক চার। আলাদাভাবে, আয়ন চেনার প্রশ্নে দেখতে হয় প্রজাতিটির নিট আধান আছে কি না — আধানহীন হলে সে অণু, আয়ন নয়।
যোজনী = গঠিত বন্ধনের সংখ্যা; সবসময় ধনাত্মক পূর্ণসংখ্যা, চিহ্নহীন
জারণ সংখ্যা = আপাত আধান; চিহ্নযুক্ত, ভগ্নাংশ হতে পারে
CH₄-এ কার্বনের যোজনী ৪, জারণ সংখ্যা −৪
CO₂-তে কার্বনের যোজনী ৪, জারণ সংখ্যা +৪
আয়নে নিট আধান থাকে; অণুতে নিট আধান শূন্য
সিউডোহ্যালাইড আয়ন (CN⁻, OCN⁻, SCN⁻) হ্যালাইডের মতো আচরণ করে
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
চিহ্ন আছে কি না দেখো — চিহ্ন থাকলে জারণ সংখ্যা, না থাকলে যোজনী।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·যোজনীতে চিহ্ন বসানো — যোজনী কখনও ঋণাত্মক হয় না
- ·যোজনী ও জারণ সংখ্যা সবসময় সমান ধরা — মিথেনেই তা আলাদা
- ·আধানহীন প্রজাতিকে আয়ন ধরা
VSEPR — predicting molecular shape
VSEPR তত্ত্ব ও আণবিক আকৃতি
VSEPR তত্ত্বের মূল কথা সহজ — কেন্দ্রীয় পরমাণুর চারপাশের ইলেকট্রন জোড়াগুলো পরস্পরকে বিকর্ষণ করে, তাই তারা যতদূর সম্ভব দূরে সরে বসে, আর সেই বিন্যাসই অণুর আকৃতি ঠিক করে। হিসাবের সময় বন্ধন জোড়া ও মুক্তজোড় দুটোই গুনতে হয়, কিন্তু আকৃতির নাম দেওয়া হয় কেবল পরমাণুগুলোর অবস্থান দেখে। মুক্তজোড় বন্ধন জোড়ার চেয়ে বেশি জায়গা নেয়, তাই সে থাকলে বন্ধন কোণ কিছুটা চেপে যায়। অ্যামোনিয়াতে চারটি জোড়ার মধ্যে একটি মুক্তজোড়, তাই মূল বিন্যাস চতুস্তলকীয় হলেও আকৃতি ত্রিকোণীয় পিরামিড।
২ জোড়া → রৈখিক, ১৮০°; ৩ জোড়া → ত্রিকোণীয় সমতলীয়, ১২০°
৪ জোড়া → চতুস্তলকীয়, ১০৯.৫°
CH₄: ৪ বন্ধন জোড়া, কোনো মুক্তজোড় নেই → চতুস্তলকীয়
NH₃: ৩ বন্ধন + ১ মুক্তজোড় → ত্রিকোণীয় পিরামিড, কোণ প্রায় ১০৭°
H₂O: ২ বন্ধন + ২ মুক্তজোড় → কৌণিক, কোণ প্রায় ১০৪.৫°
বিকর্ষণের ক্রম: মুক্তজোড়-মুক্তজোড় > মুক্তজোড়-বন্ধন > বন্ধন-বন্ধন
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
আকৃতির নাম দেওয়া হয় কেবল পরমাণুর অবস্থান দেখে — মুক্তজোড় গোনায় ধরো, কিন্তু নামে ধরো না।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·NH₃-কে চতুস্তলকীয় বলা — ইলেকট্রন বিন্যাস চতুস্তলকীয়, কিন্তু আকৃতি ত্রিকোণীয় পিরামিড
- ·পানিকে রৈখিক ধরা — দুটি মুক্তজোড় অণুকে বাঁকিয়ে দেয়
- ·মুক্তজোড় ও বন্ধন জোড়ার বিকর্ষণ সমান ধরা