হাইড্রোজেন বন্ধন কাকে বলে? সহজ ব্যাখ্যা!

আসসালামু আলাইকুম! কেমন আছেন সবাই? আজ আমরা রসায়নের এক মজার বিষয় নিয়ে আলোচনা করব – হাইড্রোজেন বন্ধন। এই বন্ধন জলের জীবন ধারণের জন্য কতটা জরুরি, প্রোটিনের গঠন কেমন হয়, এমনকি আমাদের ডিএনএ-র রহস্য পর্যন্ত—সবকিছুতেই এর ভূমিকা আছে। তাই, রসায়নের এই গুরুত্বপূর্ণ বিষয় সম্পর্কে বিস্তারিত জানতে আমাদের সাথে থাকুন।

হাইড্রোজেন বন্ধন—নামটা শুনে হয়তো একটু কঠিন মনে হচ্ছে, কিন্তু আসলে এটা খুবই সহজ। তাহলে চলুন, দেরি না করে শুরু করা যাক!

হাইড্রোজেন বন্ধন কাকে বলে?

হাইড্রোজেন বন্ধন হলো একটি দুর্বল ধরনের আকর্ষণীয় বল। এটি সাধারণত একটি অণুর হাইড্রোজেন পরমাণু এবং অন্য কোনো অণুর বেশি তড়িৎ ঋণাত্মক (electronegative) পরমাণুর মধ্যে গঠিত হয়। এই তড়িৎ ঋণাত্মক পরমাণুগুলো হতে পারে অক্সিজেন (O), নাইট্রোজেন (N), বা ফ্লুরিন (F)।

সহজ ভাষায় বললে, যখন একটি হাইড্রোজেন পরমাণু কোনো শক্তিশালী তড়িৎ ঋণাত্মক পরমাণুর (যেমন অক্সিজেন) সাথে সমযোজী বন্ধনে আবদ্ধ থাকে, তখন হাইড্রোজেনের ওপর একটি আংশিক ধনাত্মক চার্জ (δ+) এবং তড়িৎ ঋণাত্মক পরমাণুটির ওপর একটি আংশিক ঋণাত্মক চার্জ (δ-) সৃষ্টি হয়। এই আংশিক চার্জের কারণে একটি আকর্ষণ বল তৈরি হয়, যা অন্য অণুর ঋণাত্মক চার্জযুক্ত পরমাণুকে আকর্ষণ করে। এই আকর্ষণ বলকেই হাইড্রোজেন বন্ধন বলা হয়।

হাইড্রোজেন বন্ধনের বৈশিষ্ট্য

হাইড্রোজেন বন্ধন অন্যান্য রাসায়নিক বন্ধন, যেমন সমযোজী বন্ধন বা আয়নিক বন্ধনের তুলনায় দুর্বল। কিন্তু এর গুরুত্ব অনেক বেশি। নিচে এর কয়েকটি বৈশিষ্ট্য আলোচনা করা হলো:

• দুর্বল বন্ধন: হাইড্রোজেন বন্ধন একটি দুর্বল আকর্ষণীয় বল। এর শক্তি সাধারণত ২০ কিলো জুল/মোল (kJ/mol) এর কম হয়ে থাকে। যেখানে একটি সমযোজী বন্ধনের শক্তি প্রায় ৪০০ কিলো জুল/মোল পর্যন্ত হতে পারে।” তার মানে হাইড্রোজেন বন্ড বেশ দুর্বল। অনেকটা যেন বন্ধুর হালকা হাতের স্পর্শ।

• তড়িৎ ঋণাত্মক পরমাণু: এই বন্ধন গঠনের জন্য হাইড্রোজেন পরমাণুকে অবশ্যই কোনো তড়িৎ ঋণাত্মক পরমাণুর (যেমন অক্সিজেন, নাইট্রোজেন, বা ফ্লুরিন) সাথে যুক্ত থাকতে হবে।

• দিকনির্ভর: হাইড্রোজেন বন্ধন একটি দিকনির্ভর বন্ধন। এর মানে হলো, বন্ধনটি একটি নির্দিষ্ট দিকে গঠিত হয় এবং এর কার্যকারিতা সেই দিকের ওপর নির্ভরশীল।

• আন্তঃআণবিক বন্ধন: হাইড্রোজেন বন্ধন সাধারণত দুটি ভিন্ন অণুর মধ্যে গঠিত হয় (আন্তঃআণবিক)। তবে এটি একই অণুর মধ্যে গঠিত হতে পারে (অন্তঃআণবিক)।

হাইড্রোজেন বন্ধন কিভাবে গঠিত হয়?

হাইড্রোজেন বন্ধন গঠনের প্রক্রিয়া বুঝতে হলে, প্রথমে আমাদের পোলারিটি (polarity) সম্পর্কে জানতে হবে। পোলারিটি মানে হলো যখন কোনো অণুতে ধনাত্মক (+) এবং ঋণাত্মক (-) চার্জের সৃষ্টি হয়।

ধরা যাক, আমাদের কাছে জলের একটি অণু (H₂O) আছে। অক্সিজেনের তড়িৎ ঋণাত্মকতা হাইড্রোজেনের চেয়ে বেশি। তাই অক্সিজেন হাইড্রোজেনের ইলেকট্রন নিজের দিকে টেনে নেয়। ফলে অক্সিজেনের ওপর একটি আংশিক ঋণাত্মক চার্জ (δ-) এবং হাইড্রোজেনের ওপর একটি আংশিক ধনাত্মক চার্জ (δ+) সৃষ্টি হয়।

এখন, যখন অন্য একটি জলের অণু আসে, তখন প্রথম অণুর ধনাত্মক হাইড্রোজেন পরমাণু দ্বিতীয় অণুর ঋণাত্মক অক্সিজেন পরমাণুকে আকর্ষণ করে। এই আকর্ষণের ফলে যে বন্ধন তৈরি হয়, সেটাই হলো হাইড্রোজেন বন্ধন।

হাইড্রোজেন বন্ধনের প্রকারভেদ:

হাইড্রোজেন বন্ধন প্রধানত দুই প্রকার:

1. আন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন (Intermolecular Hydrogen Bond)
2. অন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন (Intramolecular Hydrogen Bond)

h3আন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন (Intermolecular Hydrogen Bond)

যখন হাইড্রোজেন বন্ধন দুটি ভিন্ন অণুর মধ্যে গঠিত হয়, তখন তাকে আন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন বলে। জলের অণুগুলোর মধ্যে যে বন্ধন দেখা যায়, সেটি এর সবচেয়ে ভালো উদাহরণ। এছাড়া অ্যালকোহল (alcohol), অ্যামোনিয়া (ammonia) এবং কার্বক্সিলিক অ্যাসিডের (carboxylic acid) মধ্যেও এই ধরনের বন্ধন দেখা যায়।

h3অন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন (Intramolecular Hydrogen Bond)

যদি কোনো হাইড্রোজেন বন্ধন একটি অণুর মধ্যেই গঠিত হয়, তখন তাকে অন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন বলে। এই ধরনের বন্ধন সাধারণত বড় এবং জটিল অণুগুলোতে দেখা যায়, যেখানে হাইড্রোজেন এবং তড়িৎ ঋণাত্মক পরমাণুগুলো কাছাকাছি অবস্থানে থাকে। যেমনঃ o-নাইট্রোফেনল (o-nitrophenol) এর মধ্যে এই বন্ধন দেখা যায় ।

হাইড্রোজেন বন্ধনের উদাহরণ

আমাদের চারপাশে এমন অনেক উদাহরণ আছে যেখানে হাইড্রোজেন বন্ধন গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখে। নিচে কয়েকটি উদাহরণ দেওয়া হলো:

১. জল (Water)

জলের অণুগুলোর মধ্যে হাইড্রোজেন বন্ধন থাকার কারণে জলের অনেক বৈশিষ্ট্য দেখা যায়। যেমন, জলের স্ফুটনাঙ্ক (boiling point) বেশি হওয়া, জলের পৃষ্ঠটান (surface tension) বেশি হওয়া, ইত্যাদি। যদি হাইড্রোজেন বন্ধন না থাকতো, তাহলে জল ১০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসের অনেক আগেই বাষ্প হয়ে যেত, এবং পৃথিবীতে জীবনের অস্তিত্ব টিকিয়ে রাখা কঠিন হয়ে পড়তো।

২. ডিএনএ (DNA)

ডিএনএ-এর দুটি সূত্র (strand) হাইড্রোজেন বন্ধনের মাধ্যমে একসাথে লেগে থাকে। এই বন্ধন ডিএনএ-এর গঠন স্থিতিশীল রাখতে সাহায্য করে এবং বংশগতির তথ্য (genetic information) সংরক্ষণে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

৩. প্রোটিন (Protein)

প্রোটিনের গঠন এবং কার্যকারিতা হাইড্রোজেন বন্ধনের ওপর নির্ভরশীল। প্রোটিনের পলিপেপটাইড চেইনগুলো হাইড্রোজেন বন্ধনের মাধ্যমে ভাঁজ হয়ে ত্রিমাত্রিক গঠন তৈরি করে, যা প্রোটিনের কাজ করার জন্য জরুরি।

৪. বরফ (Ice)

বরফের ঘনত্ব জলের চেয়ে কম হওয়ার কারণ হলো হাইড্রোজেন বন্ধন। যখন জল জমে বরফ হয়, তখন হাইড্রোজেন বন্ধনের কারণে অণুগুলো একটি নির্দিষ্ট কাঠামোতে সাজানো থাকে, যার ফলে বরফের ঘনত্ব কমে যায়।

হাইড্রোজেন বন্ধনের প্রভাব

হাইড্রোজেন বন্ধনের অনেক গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব রয়েছে। এর মধ্যে কয়েকটি নিচে উল্লেখ করা হলো:

• উচ্চ স্ফুটনাঙ্ক (High Boiling Point): হাইড্রোজেন বন্ধনের কারণে অনেক যৌগের স্ফুটনাঙ্ক (boiling point) বেড়ে যায়। উদাহরণস্বরূপ, জলের স্ফুটনাঙ্ক ১০০ ডিগ্রি সেলসিয়াস, যা হাইড্রোজেন সালফাইডের (H₂S) চেয়ে অনেক বেশি। এর কারণ হলো জলের অণুগুলোর মধ্যে শক্তিশালী হাইড্রোজেন বন্ধন বিদ্যমান।

• পৃষ্ঠটান (Surface Tension): জলের পৃষ্ঠটান বেশি হওয়ার কারণ হলো জলের অণুগুলোর মধ্যে হাইড্রোজেন বন্ধন। এই বন্ধনের কারণে জলের উপরিভাগের অণুগুলো একটি স্থিতিস্থাপক ঝিল্লির মতো আচরণ করে, যা ছোট পোকামাকড়কে জলের ওপর দিয়ে হাঁটতে সাহায্য করে।

• ডিএনএ এবং প্রোটিনের গঠন: হাইড্রোজেন বন্ধন ডিএনএ এবং প্রোটিনের ত্রিমাত্রিক গঠন স্থিতিশীল রাখতে সাহায্য করে। এটি ডিএনএ-এর দুটি সূত্রকে একসাথে ধরে রাখে এবং প্রোটিনের সঠিক কার্যকারিতার জন্য প্রয়োজনীয় ভাঁজ তৈরি করে।

• জৈবিক প্রক্রিয়া: অনেক জৈবিক প্রক্রিয়া, যেমন এনজাইম-সাবস্ট্রেট মিথস্ক্রিয়া (enzyme-substrate interaction) এবং অ্যান্টিবডি-অ্যান্টিজেন মিথস্ক্রিয়া (antibody-antigen interaction), হাইড্রোজেন বন্ধনের ওপর নির্ভরশীল।

হাইড্রোজেন বন্ধন এবং ভৌত অবস্থা

হাইড্রোজেন বন্ধন পদার্থের ভৌত অবস্থা (physical state) নির্ধারণেও গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখে। যে পদার্থগুলোতে হাইড্রোজেন বন্ধন বিদ্যমান, তাদের গলনাঙ্ক (melting point) এবং স্ফুটনাঙ্ক সাধারণত বেশি হয়।

জলের কথাই ধরা যাক। জলের অণুগুলোর মধ্যে শক্তিশালী হাইড্রোজেন বন্ধন থাকার কারণে এটি কক্ষ তাপমাত্রায় তরল থাকে। যদি হাইড্রোজেন বন্ধন না থাকতো, তাহলে জল গ্যাসীয় অবস্থায় থাকত।

এক নজরে হাইড্রোজেন বন্ধন

হাইড্রোজেন বন্ধন : কিছু প্রশ্ন ও উত্তর (FAQ)

হাইড্রোজেন বন্ধন নিয়ে আমাদের মনে কিছু প্রশ্ন আসা স্বাভাবিক। তাই নিচে কয়েকটি সাধারণ প্রশ্নের উত্তর দেওয়া হলো:

প্রশ্ন ১: হাইড্রোজেন বন্ধন কি সমযোজী বন্ধনের (covalent bond) চেয়ে শক্তিশালী?

উত্তর: না, হাইড্রোজেন বন্ধন সমযোজী বন্ধনের চেয়ে অনেক দুর্বল। একটি সমযোজী বন্ধনের শক্তি প্রায় ৪০০ কিলো জুল/মোল পর্যন্ত হতে পারে, যেখানে হাইড্রোজেন বন্ধনের শক্তি সাধারণত ২০ কিলো জুল/মোল এর কম হয়ে থাকে।

প্রশ্ন ২: কোন কোন পরমাণু হাইড্রোজেন বন্ধন গঠনে অংশ নেয়?

উত্তর: হাইড্রোজেন বন্ধন গঠনের জন্য হাইড্রোজেন পরমাণুকে অবশ্যই কোনো তড়িৎ ঋণাত্মক পরমাণুর সাথে যুক্ত থাকতে হবে। এই তড়িৎ ঋণাত্মক পরমাণুগুলো হলো অক্সিজেন (O), নাইট্রোজেন (N), এবং ফ্লুরিন (F)।

প্রশ্ন ৩: হাইড্রোজেন বন্ধন কিভাবে ডিএনএ-এর গঠন স্থিতিশীল রাখে?

উত্তর: ডিএনএ-এর দুটি সূত্র হাইড্রোজেন বন্ধনের মাধ্যমে একসাথে লেগে থাকে। অ্যাডেনিন (adenine) থাইমিনের (thymine) সাথে দুটি হাইড্রোজেন বন্ধন এবং গুয়ানিন (guanine) সাইটোসিনের (cytosine) সাথে তিনটি হাইড্রোজেন বন্ধন তৈরি করে। এই বন্ধনগুলো ডিএনএ-এর গঠন স্থিতিশীল রাখতে সাহায্য করে।

প্রশ্ন ৪: বরফের ঘনত্ব জলের চেয়ে কম কেন?

উত্তর: যখন জল জমে বরফ হয়, তখন হাইড্রোজেন বন্ধনের কারণে অণুগুলো একটি নির্দিষ্ট কাঠামোতে সাজানো থাকে। এই কাঠামোর কারণে বরফের অণুগুলোর মধ্যে ফাঁকা স্থান থাকে, যার ফলে বরফের ঘনত্ব কমে যায়।

প্রশ্ন ৫: আন্তঃআণবিক এবং অন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধনের মধ্যে পার্থক্য কী?

উত্তর: যখন হাইড্রোজেন বন্ধন দুটি ভিন্ন অণুর মধ্যে গঠিত হয়, তখন তাকে আন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন বলে। আর যদি কোনো হাইড্রোজেন বন্ধন একটি অণুর মধ্যে গঠিত হয়, তখন তাকে অন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন বলে।

অতিরিক্ত কিছু তথ্য

• হাইড্রোজেন বন্ধন শুধুমাত্র রসায়নেই নয়, জীববিজ্ঞান এবং পদার্থবিজ্ঞানেও গুরুত্বপূর্ণ।

• এই বন্ধন প্রোটিনের ফোল্ডিং, এনজাইমের কার্যকারিতা এবং ডিএনএ-এর প্রতিলিপিতে (replication) গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

• বিজ্ঞানীরা এখনও হাইড্রোজেন বন্ধন নিয়ে গবেষণা করছেন, এবং এর নতুন নতুন ব্যবহার সম্পর্কে জানতে পারছেন।

আমাদের জীবনে হাইড্রোজেন বন্ধনের গুরুত্ব

হাইড্রোজেন বন্ধন আমাদের দৈনন্দিন জীবনে অনেক গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখে। নিচে কয়েকটি উদাহরণ দেওয়া হলো:

• জলীয় দ্রবণ: হাইড্রোজেন বন্ধনের কারণে জল অনেক পদার্থকে দ্রবীভূত করতে পারে। এই কারণে জলকে সার্বজনীন দ্রাবক (universal solvent) বলা হয়।

• খাবার তৈরি ও হজম: হাইড্রোজেন বন্ধন খাদ্য উপকরণগুলোর গঠন এবং হজম প্রক্রিয়ায় সাহায্য করে।

• ঔষধ তৈরি: অনেক ঔষধের কার্যকারিতা হাইড্রোজেন বন্ধনের ওপর নির্ভরশীল। এটি ঔষধের অণুগুলোকে শরীরের নির্দিষ্ট স্থানে পৌঁছাতে সাহায্য করে।

• কাপড় ও বস্ত্র: কাপড়ের তন্তুগুলোর মধ্যে হাইড্রোজেন বন্ধন কাপড়কে টেকসই করে এবং এর গঠন বজায় রাখে।

মনে রাখার সহজ উপায়

হাইড্রোজেন বন্ধনকে মনে রাখার জন্য একটি সহজ উপায় হলো “ফোনের(FON)” কথাটি মনে রাখা। এখানে F মানে ফ্লুরিন, O মানে অক্সিজেন, এবং N মানে নাইট্রোজেন। যখন হাইড্রোজেন এই তিনটি মৌলের সাথে যুক্ত থাকে, তখনই হাইড্রোজেন বন্ধন গঠিত হওয়ার সম্ভাবনা থাকে।

আজ আমরা হাইড্রোজেন বন্ধন নিয়ে অনেক কিছু জানলাম। এটা শুধু রসায়নের একটি বিষয় নয়, আমাদের জীবনের প্রতিটি ক্ষেত্রে এর প্রভাব বিদ্যমান। জলের বৈশিষ্ট্য থেকে শুরু করে ডিএনএ-এর গঠন পর্যন্ত, সবকিছুতেই হাইড্রোজেন বন্ধনের অবদান রয়েছে।

আশা করি, আজকের আলোচনা থেকে আপনি হাইড্রোজেন বন্ধন সম্পর্কে একটি স্পষ্ট ধারণা পেয়েছেন। যদি কোনো প্রশ্ন থাকে, তবে নির্দ্বিধায় কমেন্ট সেকশনে জানাতে পারেন।

তাহলে, আজকে এই পর্যন্তই। নতুন কোনো বিষয় নিয়ে আবার দেখা হবে। ভালো থাকবেন, সুস্থ থাকবেন। আল্লাহ হাফেজ!