WBBSE Class 8 Poribesh O Biggan Chapter 4 কার্বন ও কার্বনঘটিত যৌগ | Carbon & Its Compounds

বিশ্লেষণ: হিরেতে প্রতিটি কার্বন পরমাণু ৪টি কার্বনের সঙ্গে শক্ত সমযোজী বন্ধনে আবদ্ধ থাকায় এটি অত্যন্ত কঠিন এবং মুক্ত ইলেকট্রন না থাকায় অন্তরক। অন্যদিকে, গ্রাফাইটে প্রতিটি কার্বন ৩টি কার্বনের সাথে যুক্ত থাকায় ১টি ইলেকট্রন মুক্ত থাকে (তাই তড়িৎ পরিবাহী)। এর স্তরগুলির মধ্যে দুর্বল আকর্ষণ বল থাকায় এটি নরম ও পিচ্ছিলকারক হিসেবে ব্যবহৃত হয়।

ফুলারিন: এটি কার্বনের একটি বিশেষ আণবিক রূপভেদ (যেমন- C₆₀, C₇₀)।

গঠন: C₆₀ অণুতে ৬০টি কার্বন পরমাণু ২০টি ষড়ভুজ ও ১২টি পঞ্চভুজ আকারে একটি ফুটবলের মতো গোলক তৈরি করে।

ব্যবহার: ১. আধুনিক ইলেকট্রনিক্সে আণবিক ডিভাইস তৈরিতে। ২. চিকিৎসাবিজ্ঞানে নির্দিষ্ট কোষে ওষুধ পৌঁছে দিতে (Drug Delivery)। ৩. অতিপরিবাহী (Superconductor) যৌগ তৈরিতে।

অধিশোষণ: কোনো কঠিন পদার্থের পৃষ্ঠতলে গ্যাস, তরল বা রঙের অণু আটকে রাখার ক্ষমতাকে অধিশোষণ বলে। কাঠকয়লা অসংখ্য সূক্ষ্ম ছিদ্রযুক্ত হওয়ায় এটি একটি চমৎকার অধিশোষক।

পরীক্ষা: একটি ফ্লাস্কে জলের মধ্যে সামান্য কালি বা রং গুলে নিতে হবে। এবার তাতে কিছুটা কাঠকয়লার গুঁড়ো মিশিয়ে ভালো করে ঝাঁকিয়ে রেখে দিতে হবে। কিছুক্ষণ পর মিশ্রণটি ফিল্টার করলে দেখা যাবে পরিস্রুত তরলটি সম্পূর্ণ বর্ণহীন। কারণ, কাঠকয়লা রঙের অণুগুলোকে নিজের গায়ে আটকে (অধিশোষণ) নিয়েছে।

প্রয়োজনীয় উপাদান: মার্বেল চূর্ণ (CaCO₃) এবং লঘু হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড (HCl)।

সমীকরণ: CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O

H₂SO₄ ব্যবহার না করার কারণ: মার্বেল পাথরের সঙ্গে H₂SO₄-এর বিক্রিয়ায় অদ্রবণীয় ক্যালশিয়াম সালফেট (CaSO₄) তৈরি হয়। এটি মার্বেল টুকরোর গায়ে একটি আস্তরণ তৈরি করে, যার ফলে অ্যাসিড আর মার্বেলের সংস্পর্শে আসতে পারে না এবং বিক্রিয়া মাঝপথেই বন্ধ হয়ে যায়।

• অম্লীয় ধর্ম: জলে দ্রবীভূত হয়ে এটি দুর্বল কার্বনিক অ্যাসিড তৈরি করে। (CO₂ + H₂O → H₂CO₃)
• চুনজলের সাথে বিক্রিয়া: CO₂ গ্যাস স্বচ্ছ চুনজলের মধ্য দিয়ে পাঠালে অদ্রবণীয় ক্যালশিয়াম কার্বনেট তৈরি হয়, ফলে চুনজল ঘোলা হয়ে যায়। (Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O)
• দহন: CO₂ নিজে জ্বলে না এবং জ্বলতে সাহায্যও করে না। তাই এটি অগ্নিনির্বাপক যন্ত্রে ব্যবহৃত হয়।

গ্রিনহাউস এফেক্ট: বায়ুমণ্ডলের কিছু নির্দিষ্ট গ্যাস (যেমন- CO₂, CH₄, জলীয় বাষ্প) সূর্য থেকে আসা ছোট তরঙ্গের আলো পৃথিবীতে ঢুকতে দেয়, কিন্তু পৃথিবী থেকে ফিরে যাওয়া বড় তরঙ্গের তাপকে আটকে দেয়। এর ফলে পৃথিবীর গড় তাপমাত্রা ক্রমশ বাড়ছে। একেই গ্রিনহাউস এফেক্ট বলে।

ক্ষতিকর প্রভাব (বিশ্বউষ্ণায়ন): এর ফলে মেরু অঞ্চলের বরফ গলে যাচ্ছে এবং সমুদ্রের জলস্তর বাড়ছে। উপকূলীয় এলাকা তলিয়ে যাওয়ার আশঙ্কা দেখা দিচ্ছে। এছাড়া খরা, বন্যা, ঘূর্ণিঝড় এবং কৃষিকাজে ব্যাপক ক্ষতি হচ্ছে।

বায়োগ্যাস: গোবর, কৃষিজ বর্জ্য বা পচনশীল আবর্জনাকে বাতাসের অনুপস্থিতিতে ব্যাকটেরিয়ার সাহায্যে পচিয়ে যে গ্যাস উৎপন্ন হয়, তাকে বায়োগ্যাস বলে। এর প্রধান উপাদান মিথেন (CH₄) প্রায় ৬০-৭০%।

পরিবেশবান্ধব কেন: ১. এটি নবীকরণযোগ্য শক্তির উৎস। ২. এই গ্যাস পোড়ালে দূষণ ছড়ায় না। ৩. বর্জ্য পদার্থের সঠিক নিষ্কাশন হয় এবং অবশিষ্ট অংশ উন্নতমানের জৈব সার হিসেবে কৃষিকাজে ব্যবহার করা যায়।

সংরক্ষণের উপায়: ১. অপ্রয়োজনে আলো, পাখা ও যন্ত্রপাতি বন্ধ রাখা। ২. ব্যক্তিগত গাড়ির বদলে সাইকেল বা গণপরিবহণ (বাস, ট্রেন) ব্যবহার করা। ৩. কয়লা ধুয়ে (Coal Washing) উন্নত মানের জ্বালানি হিসেবে ব্যবহার করা।

বিকল্প শক্তির উৎস: জীবাশ্ম জ্বালানির ওপর চাপ কমাতে আমাদের নবীকরণযোগ্য শক্তির ব্যবহার বাড়াতে হবে। যেমন— সৌরশক্তি, বায়ুশক্তি, জলবিদ্যুৎ এবং জোয়ারভাটার শক্তি।

পলিমার: অসংখ্য ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র অণু (মনোমার) রাসায়নিকভাবে পরস্পর যুক্ত হয়ে যখন একটি বিশালাকার শৃঙ্খল গঠন করে, তখন তাকে পলিমার বলে।

• পলিথিন: এটি নমনীয় ও রাসায়নিকভাবে নিষ্ক্রিয়। ক্যারি ব্যাগ, জলের বোতল এবং প্যাকিং ম্যাটেরিয়াল তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।
• PVC (পলিভিনাইল ক্লোরাইড): শক্ত এবং জলরোধী হওয়ায় জলের পাইপ, ইলেকট্রিক তারের আবরণ এবং কৃত্রিম চামড়া (রেক্সিন) তৈরিতে এটি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

সুবিধা: এগুলো খুব দীর্ঘস্থায়ী, সহজে ছাঁচে ফেলে যেকোনো আকার দেওয়া যায়, ওজনে হালকা, সস্তা এবং তাপ ও তড়িতের কুপরিবাহী।

সমস্যা: প্লাস্টিক ‘অ-জৈব-অবিয়োজনযোগ্য’ (Non-biodegradable), অর্থাৎ মাটিতে মেশে না। ফলে এটি ভয়ংকর মাটি ও জল দূষণ ঘটায়। নর্দমা আটকে বন্যা পরিস্থিতি সৃষ্টি করে এবং পোড়ালে ক্যানসার সৃষ্টিকারী বিষাক্ত গ্যাস নির্গত হয়।

রূপভেদ: একই মৌলিক পদার্থ যখন প্রকৃতিতে বিভিন্ন ভৌত রূপে অবস্থান করে (যাদের রাসায়নিক ধর্ম এক কিন্তু ভৌত ধর্ম আলাদা), তাকে রূপভেদ বলে। কার্বনের প্রধান রূপভেদ হলো হিরে, গ্রাফাইট ও ফুলারিন।

জীবাশ্ম জ্বালানি: লক্ষ লক্ষ বছর ধরে উদ্ভিদ ও প্রাণীর মৃতদেহ মাটির নিচে চাপা পড়ে উচ্চচাপ ও তাপের প্রভাবে যে জ্বালানিতে পরিণত হয়েছে, তাকে জীবাশ্ম জ্বালানি বলে।

শ্রেণিবিভাগ: এটি প্রধানত তিন প্রকার— ১. কঠিন (কয়লা), ২. তরল (পেট্রোলিয়াম বা খনিজ তেল) এবং ৩. গ্যাসীয় (প্রাকৃতিক গ্যাস বা CNG)।

সংরক্ষণের প্রয়োজনীয়তা: জীবাশ্ম জ্বালানি হলো ‘অনবীকরণযোগ্য’ শক্তির উৎস। এটি তৈরি হতে কোটি কোটি বছর সময় লাগে, কিন্তু আমরা যে হারে এটি ব্যবহার করছি, তাতে অদূর ভবিষ্যতেই পৃথিবীর সমস্ত কয়লা ও পেট্রোলিয়াম শেষ হয়ে যাবে। এছাড়া এগুলো পোড়ালে ভয়ংকর পরিবেশ দূষণ হয়। তাই ভবিষ্যৎ প্রজন্মের জন্য এবং দূষণ রুখতে এর সংরক্ষণ অত্যন্ত জরুরি।

বিশ্বউষ্ণায়ন: গ্রিনহাউস গ্যাসের মাত্রা অত্যাধিক বেড়ে যাওয়ার কারণে পৃথিবীর গড় তাপমাত্রা ক্রমশ বৃদ্ধি পাওয়ার ঘটনাকেই বিশ্বউষ্ণায়ন বলে।

কারণ: কলকারখানা ও যানবাহনে যথেচ্ছ জীবাশ্ম জ্বালানি পোড়ানো, ব্যাপক হারে গাছ কাটা এবং রেফ্রিজারেটর থেকে নির্গত CFC গ্যাসের কারণে বাতাসে CO₂, CH₄ ইত্যাদি গ্যাসের মাত্রা বৃদ্ধি পাচ্ছে।

ফলাফল: মেরু অঞ্চলের বরফ গলে সমুদ্রের জলস্তর বৃদ্ধি পাচ্ছে, যার ফলে সুন্দরবনের মতো উপকূলীয় এলাকা তলিয়ে যাওয়ার ঝুঁকিতে আছে। কৃষিকাজে ব্যাঘাত ঘটছে এবং আবহাওয়ার চরম পরিবর্তন দেখা যাচ্ছে।

প্রতিকার: বেশি করে গাছ লাগাতে হবে। জীবাশ্ম জ্বালানির ব্যবহার কমিয়ে সৌরশক্তি বা বায়ুশক্তির ব্যবহার বাড়াতে হবে। প্লাস্টিক পোড়ানো বন্ধ করতে হবে।

ব্যবহার: পলিথিন, টেফলন, পিভিসি, নাইলন ইত্যাদি পলিমার দৈনন্দিন জীবনে পাইপ, জলের বোতল, জামাকাপড়, ইলেকট্রিক তারের কভার ও নন-স্টিক পাত্র তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।

পরিবেশগত সমস্যা: প্লাস্টিক বা কৃত্রিম পলিমার মাটিতে মেশে না। এরা মাটির উর্বরতা কমায়, নদী-নালা আটকে দেয় এবং সমুদ্রের প্রাণীদের মৃত্যুর কারণ হয়। প্লাস্টিক পোড়ালে ডাইঅক্সিনের মতো বিষাক্ত গ্যাস উৎপন্ন হয়।

সমাধান: প্লাস্টিকের ব্যবহার কমাতে 3R নীতি (Reduce, Reuse, Recycle) মেনে চলতে হবে। অর্থাৎ ব্যবহার কমানো, বারবার ব্যবহার করা এবং পুনরায় গলিয়ে নতুন জিনিস তৈরি করা। একবার ব্যবহারযোগ্য (Single-use) প্লাস্টিক বর্জন করে কাপড়ের বা পাটের ব্যাগ ব্যবহার করতে হবে।

অনবীকরণযোগ্য শক্তি: যে শক্তির উৎস প্রকৃতিতে সীমিত এবং একবার শেষ হয়ে গেলে আর পুনরায় তৈরি করা সম্ভব নয়। যেমন— কয়লা, পেট্রোলিয়াম ও প্রাকৃতিক গ্যাস। এগুলো পরিবেশ দূষণ ঘটায়।

নবীকরণযোগ্য শক্তি: যে শক্তির উৎস অফুরন্ত এবং বারবার ব্যবহার করলেও শেষ হয় না। যেমন— সৌরশক্তি, বায়ুশক্তি, জলবিদ্যুৎ এবং জৈব গ্যাস। এগুলো সম্পূর্ণ পরিবেশবান্ধব এবং দূষণমুক্ত। পৃথিবীর ভবিষ্যৎ রক্ষার্থে আমাদের অনবীকরণযোগ্য শক্তি ছেড়ে নবীকরণযোগ্য শক্তির দিকে ঝুঁকতে হবে।

ক্ষতিকর প্রভাব: জ্বালানি পোড়ালে বাতাসে কার্বন ডাইঅক্সাইড বাড়ে যা বিশ্বউষ্ণায়ন ঘটায়। অসম্পূর্ণ দহনে তৈরি হয় বিষাক্ত কার্বন মনোক্সাইড (CO), যা শ্বাসকষ্ট ও মৃত্যুর কারণ হতে পারে।

অ্যাসিড বৃষ্টি: কয়লা ও পেট্রোলিয়ামে থাকা সালফার ও নাইট্রোজেন পুড়ে SO₂ ও NO₂ গ্যাস তৈরি করে। এগুলো বৃষ্টির জলের সাথে মিশে সালফিউরিক অ্যাসিড ও নাইট্রিক অ্যাসিড তৈরি করে মাটিতে ঝরে পড়ে। একেই অ্যাসিড বৃষ্টি বলে। এর ফলে ফসল, স্মৃতিসৌধ (যেমন- তাজমহল) এবং জলজ প্রাণীর মারাত্মক ক্ষতি হয়।

ধোঁয়াশা (Smog): যানবাহনের ধোঁয়ায় থাকা নাইট্রোজেনের অক্সাইডগুলো শীতকালের কুয়াশার সাথে মিশে বিষাক্ত ধোঁয়াশা তৈরি করে, যা মানুষের ফুসফুসের চরম ক্ষতি করে।

বৈচিত্র্যের কারণ: কার্বনের যোজ্যতা ৪ (চতুর্যোজী)। কার্বন পরমাণুগুলি নিজেদের মধ্যে সমযোজী বন্ধনে আবদ্ধ হয়ে দীর্ঘ শৃঙ্খল বা চেইন তৈরি করতে পারে। কার্বনের এই বিশেষ ধর্মকে ক্যাটিনেশন (Catenation) ধর্ম বলে। এই কারণেই পৃথিবীতে লক্ষ লক্ষ জৈব যৌগ বা কার্বনঘটিত যৌগ বিদ্যমান।

জীবজগতে ভূমিকা: উদ্ভিদ ও প্রাণীদেহের প্রতিটি কোষে কার্বন আছে। আমাদের খাদ্যের প্রধান উপাদান— প্রোটিন, ফ্যাট, কার্বোহাইড্রেট এবং শরীরের ডিএনএ (DNA), হরমোন ও এনজাইম সবই কার্বনঘটিত যৌগ।

দৈনন্দিন জীবনে: রান্নার গ্যাস (LPG), জ্বালানি (পেট্রোল), জামাকাপড় (নাইলন, টেরিলিন), ওষুধ, প্লাস্টিক, রং থেকে শুরু করে সাবান— আমাদের প্রাত্যহিক জীবনের প্রায় প্রতিটি জিনিসই কার্বনের অবদান।