অণুচক্রিকার নির্মাণ পদ্ধতি ও ব্যবহার

আমরা সবাই আমাদের চারপাশে ঘটে যাওয়া দ্রুত রাসায়নিক বিক্রিয়া দেখে অবাক হই। এইসব রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলো সাধারনত ঘটে উৎসেচকের সাহায্যে। এই উৎসেচকগুলো হচ্ছে এমন কিছু জৈব অণু যেগুলো রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলোর হারকে বাড়িয়ে দেয়। অণুচক্রীয়ক হল সেইসব অনুঘটকের একটি বিশেষ শ্রেণী যা জৈব যৌগগুলোর রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলোকে ত্বরান্বিত করে।

এই আর্টিকেলে, আমরা অণুচক্রীয়কের অনুসন্ধান করব – এগুলো কি, এগুলোর উপাদানগুলো কি কি, এগুলো কীভাবে কাজ করে এবং এগুলোর কোন গুরুত্বপূর্ণ কার্যকারিতাগুলো রয়েছে। আমরা অণুচক্রীয়কের লক্ষণ এবং বিভিন্ন প্রকারভেদগুলোও বিশ্লেষণ করব।

অণুচক্রীয়ক কাকে বলে?

অণুচক্রীয়ক হলো এমন একটি রাসায়নিক যা অন্য রাসায়নিক বিক্রিয়ায় অংশ নিয়ে সেই বিক্রিয়ার গতিকে তরান্বিত করে, কিন্তু বিক্রিয়াশেষে নিজেই অপরিবর্তিত থাকে। অন্য কথায়, অণুচক্রীয়ক হলো এমন একটি পদার্থ যা একটি রাসায়নিক বিক্রিয়াকে ত্বরান্বিত বা বিলম্বিত করতে সহায়তা করে কিন্তু নিজে বিক্রিয়ায় অংশগ্রহণ করে না। তুমি অণুচক্রীয়ককে একজন রান্নার মতো ভাবতে পারো, যে রান্নার জন্য উপকরণগুলোকে একসাথে নিয়ে আসে এবং সেগুলোকে রান্না করতে সাহায্য করে, কিন্তু নিজে খাওয়া-দাওয়া করে না।

অণুচক্রীয়কের উপাদান

অণুচক্রীয়কের গঠনটি পরমাণুর কেন্দ্রীয় অংশ যা অতিমাত্রায় ঘন এবং পদার্থের ভরের বেশিরভাগ অংশ ধারণ করে। এটি প্রোটন এবং নিউট্রন নামক দুটি মৌলিক কণা দ্বারা গঠিত। প্রোটনগুলি ধনাত্মকভাবে চার্জযুক্ত এবং নিউট্রনগুলি আধানবিহীন। অণুচক্রীয়কের আকারটি সাধারণত পরমাণুর ব্যাসের মাত্র 1/100,000 অংশ।

যদিও অণুচক্রীয়কের আকার খুবই ছোট, তবে এটি পরমাণুর মোট ভরের প্রায় সমস্ত কিছুই ধারণ করে। এর কারণ হল প্রোটন এবং নিউট্রনগুলি ইলেকট্রনগুলির চেয়ে অনেক বেশি ভারী, যা অণুচক্রীয়কের বাইরে পরমাণুর চারপাশে ঘোরে।

অণুচক্রীয়কের প্রকারভেদ

আণবিক চক্রিকার তিনটি প্রধান শ্রেণিবিন্যাস রয়েছে:

• সাইক্লিক হাইড্রোকার্বন : এগুলো এমন অণুচক্রীয়ক যাতে শুধুমাত্র হাইড্রোজেন এবং কার্বন পরমাণু রয়েছে। সবচেয়ে পরিচিত সাইক্লিক হাইড্রোকার্বন হল সাইক্লোহেক্সেন।

  
  

• হেটেরোসাইক্লিক অণুচক্রীয়ক : এগুলো এমন অণুচক্রীয়ক যাতে অন্তত একটি হেটেরোঅ্যাটম রয়েছে, যেমন নাইট্রোজেন, অক্সিজেন বা সালফার। হেটেরোসাইক্লিক অণুচক্রীয়কের কিছু উদাহরণ হল পাইরিডিন, ফিউরান এবং থিওফিন।

  
  

• অ্যারোমেটিক অণুচক্রীয়ক : এগুলো এমন অণুচক্রীয়ক যাদের কাঠামোতে একটি সুগন্ধযুক্ত রিং রয়েছে। সুগন্ধযুক্ত রিং হল এক ধরণের সমতল, চক্রীয় কাঠামো যার মধ্যে বিকল্প একক এবং দ্বি-বন্ধন রয়েছে। সুগন্ধযুক্ত অণুচক্রীয়কের কিছু উদাহরণ হল বেনজিন, টলুইন এবং জাইলিন।

  
  

অণুচক্রীয়কের কার্যপ্রণালী

অণুচক্রিকারের গঠন ব্যাখ্যা করতে গেলে প্রথমেই বুঝে নিতে হবে যে, এটি একটি এমন যন্ত্র যা পরমাণুর কেন্দ্রীয় অংশ বা নিউক্লিয়াসকে ভেঙে ফেলে। নিউক্লিয়াস হলো পরমাণুর কেন্দ্রীয় অংশ যেখানে অধিকাংশ ভর এবং ধনাত্মক চার্জ থাকে। অণুচক্রিকারে নিউক্লিয়াসকে ভেঙে ফেলতে বিপুল পরিমাণ শক্তি প্রয়োজন হয়। এই শক্তি আসে চার্জকৃত কণার একটি পুঞ্জ থেকে যা অণুচক্রিকারের মধ্য দিয়ে প্রতিবেগে চালিত করা হয়। এই কণার পুঞ্জ সাধারণত হাইড্রোজেন আয়ন বা প্রোটন দ্বারা গঠিত হয়।

যখন চার্জকৃত কণার পুঞ্জ অণুচক্রিকারের মধ্য দিয়ে প্রবেশ করে, তখন এগুলি নিউক্লিয়াসের সাথে সংঘর্ষে লিপ্ত হয়। এই সংঘর্ষের ফলে নিউক্লিয়াস ভেঙে যায় এবং ছোট ছোট পরমাণু ও অন্যান্য কণায় পরিণত হয়। এই প্রক্রিয়ায় বিপুল পরিমাণ শক্তি নির্গত হয় যা তাপ ও আলো হিসাবে প্রকাশিত হয়। অণুচক্রিকা এই শক্তিকে বিদ্যুৎ উৎপাদন, চিকিৎসা চিকিৎসা এবং বৈজ্ঞানিক গবেষণার জন্য ব্যবহার করতে পারে।

অণুচক্রীয়কের ব্যবহার

অণুচক্রীয়ক হল রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলিকে ত্বরান্বিত করে এমন পদার্থ। এগুলিকে উৎপ्रेরকও বলা হয়। অণুচক্রীয়ক বিক্রিয়ার হার বৃদ্ধি করে তবে নিজেই খরচ হয় না। অণুচক্রীয়ক বিভিন্ন প্রকারের হতে পারে, যেমন এনজাইম, ধাতু এবং অ্যাসিড। এনজাইম জৈব অণুচক্রীয়ক যা জৈবিক বিক্রিয়াগুলিকে ত্বরান্বিত করে। ধাতু অজৈব অণুচক্রীয়ক যা রেডক্স বিক্রিয়াগুলিকে ত্বরান্বিত করে। অ্যাসিড প্রোটন দানকারী অণুচক্রীয়ক যা অ্যাসিড-বেস বিক্রিয়াগুলিকে ত্বরান্বিত করে।

অণুচক্রীয়কের গঠন সাধারণত নিম্নলিখিত উপাদানগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করে:

1. সক্রিয় কেন্দ্র: অণুচক্রীয়কের সক্রিয় কেন্দ্র হল অণুর সেই অংশ যেখানে বিক্রিয়া ঘটে। সক্রিয় কেন্দ্রে সাধারণত একটি ধাতু আয়ন বা একটি এনজাইম থাকে।
2. সক্রিয় সাইট: অণুচক্রীয়কের সক্রিয় সাইট হল সক্রিয় কেন্দ্রের আশেপাশের অংশ। সক্রিয় সাইট অণুকে সক্রিয় কেন্দ্রে আবদ্ধ করতে সাহায্য করে।
3. সাবস্ট্রেট: সাবস্ট্রেট হল অণু যা অণুচক্রীয়কের সক্রিয় কেন্দ্রে বিক্রিয়া করে। সাবস্ট্রেট অণুচক্রীয়কের সক্রিয় সাইটে দৃঢ়ভাবে আবদ্ধ হয়।
4. পণ্য: পণ্য হল অণু যা অণুচক্রীয়কের সক্রিয় কেন্দ্রে বিক্রিয়ার ফলে উৎপন্ন হয়। পণ্য অণুচক্রীয়কের সক্রিয় সাইট থেকে মুক্ত হয়।

অণুচক্রীয়কের গঠন অণুচক্রীয়কের কার্যকারিতা নির্ধারণ করে। সক্রিয় কেন্দ্রের গঠন সাবস্ট্রেটের সাথে অণুচক্রীয়কের আবদ্ধতাকে নির্ধারণ করে।

সক্রিয় সাইটের গঠন অণুচক্রীয়কের সাবস্ট্রেট নির্দিষ্টতাকে নির্ধারণ করে। অণুচক্রীয়কের গঠন অণুচক্রীয়কের ক্রিয়াকলাপের সর্বোত্তম pH এবং তাপমাত্রাকেও নির্ধারণ করে।

অণুচক্রীয়কের লক্ষণ

একটি পরমাণুতে অণুকেন্দ্রকে কেন্দ্র করে ইলেকট্রনগুলি নির্দিষ্ট পথে ঘুরে বেড়ায়, এই পথগুলিকে বলা হয় অরবিটাল। এই ক্ষেত্রগুলিতে পাওয়া যায় একটি থেকে দুটি ইলেকট্রন। অরবিটালগুলিকে শক্তির স্তর এবং উপস্তরে ভাগ করা হয়। প্রতিটি শক্তির স্তরের নিজস্ব সাবলেভেল থাকে এবং প্রতিটি সাবলেভেলের নিজস্ব অরবিটাল থাকে।

একটি পরমাণুর সর্বনিম্ন শক্তির শক্তির স্তরটি K শেল হিসাবে পরিচিত এবং এতে s নামে একটি অরবিটাল থাকে। পরবর্তী শক্তির স্তরটি L শেল নামে পরিচিত এবং এতে দুটি অরবিটাল রয়েছে, s এবং p। পরবর্তী শক্তির স্তরটি হল M শেল, যাতে s, p এবং d নামে তিনটি অরবিটাল রয়েছে।

শেলের বাইরের শক্তির স্তরটিকে N শেল বলা হয় এবং এতে s, p, d এবং f নামে চারটি অরবিটাল থাকে। এই অরবিটালগুলিকে পরমাণুর ইলেকট্রন বিন্যাস বর্ণনা করতে ব্যবহার করা হয় এবং তাদের শক্তি এবং আকারের উপর ভিত্তি করে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়।