হাইড্রোজেনের গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক যৌগসমূহ

হাইড্রোজেনের প্রধান যৌগসমূহের পরিচিতি

হাইড্রোজেন, মহাবিশ্বের সবচেয়ে হালকা এবং প্রচুর পরিমাণে প্রাপ্ত মৌল হওয়ায়, এটি অসংখ্য যৌগ গঠন করে। উচ্চ বিদ্যালয়ের রসায়নের জন্য, সবচেয়ে বেশি পরীক্ষিত যৌগগুলি হলো এর অক্সাইডগুলি (জল এবং হাইড্রোজেন পারক্সাইড) এবং কিছু গুরুত্বপূর্ণ হাইড্রাইড যেমন হাইড্রোজেন ক্লোরাইড। এই নির্দেশিকা তাদের প্রস্তুতি, বৈশিষ্ট্য এবং গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলির উপর আলোকপাত করবে।

---

1. জল (H₂O)

রাসায়নিক সূত্র এবং সাধারণ নাম

• রাসায়নিক সূত্র: H₂O
• সাধারণ নাম: জল

পরীক্ষাগারে প্রস্তুতি (সংশ্লেষণ)

জল সাধারণত প্রাকৃতিক উৎস থেকে পরিশোধিত অবস্থায় সংগ্রহ করা হয়। এর উপাদানগুলি থেকে সংশ্লেষণ এর গঠন প্রদর্শন করে।

• সমীকরণ: 2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l)

বৈশিষ্ট্য

• ভৌত বৈশিষ্ট্য:
  • বর্ণহীন, গন্ধহীন, স্বাদহীন তরল।
  • গলনাঙ্ক: 0 °C (273.15 K)
  • স্ফুটনাঙ্ক: 100 °C (373.15 K)
  • সর্বোচ্চ ঘনত্ব: 4 °C তাপমাত্রায় 1 g/cm³।
  • হাইড্রোজেন বন্ধনের কারণে উচ্চ নির্দিষ্ট তাপ এবং বাষ্পীভবনের সুপ্ততাপ।
• রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য:
  • উভধর্মী প্রকৃতি: এটি অম্ল এবং ক্ষার উভয় হিসাবেই কাজ করে।
    • অম্ল হিসাবে: H₂O + NH₃ ⇌ OH⁻ + NH₄⁺
    • ক্ষার হিসাবে: H₂O + H₂S ⇌ H₃O⁺ + HS⁻
  • রেডক্স বিক্রিয়া: এটি জারক এবং বিজারক উভয় হিসাবেই কাজ করতে পারে।
    • জারক (তড়িৎধনাত্মক ধাতুগুলির সাথে): 2Na(s) + 2H₂O(l) → 2NaOH(aq) + H₂(g)
    • বিজারক (উচ্চ তাপমাত্রায় অত্যন্ত তড়িৎঋণাত্মক অধাতুগুলির সাথে): C(s) + H₂O(g) → CO(g) + H₂(g) (জল গ্যাস স্থানান্তর)
  • আর্দ্র বিশ্লেষণ (Hydrolysis): অনেক আয়নিক এবং সমযোজী যৌগের সাথে বিক্রিয়া।
    • সমযোজী: P₄O₁₀(s) + 6H₂O(l) → 4H₃PO₄(aq)
    • আয়নিক: Na₂CO₃(s) + 2H₂O(l) → H₂CO₃(aq) + 2NaOH(aq) (আংশিক আর্দ্র বিশ্লেষণের ফলে ক্ষারকীয় দ্রবণ)

পরীক্ষার জন্য গুরুত্বপূর্ণ বিক্রিয়া

1. সক্রিয় ধাতুগুলির সাথে বিক্রিয়া:
   • 2Na(s) + 2H₂O(l) → 2NaOH(aq) + H₂(g)
   • Ca(s) + 2H₂O(l) → Ca(OH)₂(aq) + H₂(g)
2. হ্যালোজেনগুলির সাথে বিক্রিয়া (গরম জল):
   • 2F₂(g) + 2H₂O(l) → 4HF(aq) + O₂(g)
3. কার্বাইডগুলির আর্দ্র বিশ্লেষণ (যেমন, ক্যালসিয়াম কার্বাইড):
   • CaC₂(s) + 2H₂O(l) → Ca(OH)₂(aq) + C₂H₂(g) (ইথাইন গঠন)
4. জলের খরতা:
   • অস্থায়ী খরতা (Ca ও Mg এর বাইকার্বনেটের কারণে):
     • ফুটন্ত দ্বারা অপসারণ: Ca(HCO₃)₂(aq) → CaCO₃(s) + H₂O(l) + CO₂(g)
     • ক্লার্কের পদ্ধতি দ্বারা অপসারণ: Ca(HCO₃)₂(aq) + Ca(OH)₂(aq) → 2CaCO₃(s) + 2H₂O(l)
   • স্থায়ী খরতা (Ca ও Mg এর ক্লোরাইড এবং সালফেটের কারণে):
     • ওয়াশিং সোডা দ্বারা অপসারণ: CaCl₂(aq) + Na₂CO₃(s) → CaCO₃(s) + 2NaCl(aq)
     • আয়ন বিনিময় দ্বারা অপসারণ (পারমুটিট/জিওলাইট প্রক্রিয়া): Na₂Z(s) + Ca²⁺(aq) → CaZ(s) + 2Na⁺(aq) (যেখানে Z হল জিওলাইট)

---

2. হাইড্রোজেন পারক্সাইড (H₂O₂)

রাসায়নিক সূত্র এবং সাধারণ নাম

• রাসায়নিক সূত্র: H₂O₂
• সাধারণ নাম: হাইড্রোজেন পারক্সাইড

প্রস্তুতির প্রক্রিয়া

1. বেরিয়াম পারক্সাইড থেকে (পুরানো পদ্ধতি):
   • সমীকরণ: BaO₂(s) + H₂SO₄(aq) → BaSO₄(s) + H₂O₂(aq)
   • BaSO₄ অদ্রবণীয় এবং ফিল্টার করে আলাদা করা যায়। পচন রোধ করতে ‘আর্দ্র’ বেরিয়াম পারক্সাইড BaO₂·8H₂O এবং ঠান্ডা লঘু সালফিউরিক অ্যাসিড প্রয়োজন।
2. তড়িৎ বিশ্লেষণ পদ্ধতি (পারক্সোডাইসালফেট প্রক্রিয়া):
   • 50% H₂SO₄ বা (NH₄)₂SO₄ কে H₂SO₄ এ তড়িৎ বিশ্লেষণ।
   • সমীকরণ:
     • 2H₂SO₄(l) → H₂S₂O₈(l) + H₂(g) (অ্যানোডে)
     • H₂S₂O₈(l) + 2H₂O(l) → 2H₂SO₄(l) + H₂O₂(l) (পারক্সোডাইসালফিউরিক অ্যাসিডের আর্দ্র বিশ্লেষণ)
3. 2-ইথাইলানথ্রাকুইনলের স্বতঃ জারণ (শিল্প পদ্ধতি):
   • এটি সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ শিল্প পদ্ধতি। 2-ইথাইলানথ্রাকুইনল বাতাস দ্বারা 2-ইথাইলানথ্রাকুইনোন এবং H₂O₂ তে জারিত হয়। কুইনোন তখন অনুঘটকীয় হাইড্রোজেনেশন দ্বারা আবার কুইনলে রূপান্তরিত হয়।

বৈশিষ্ট্য

• ভৌত বৈশিষ্ট্য:
  • বিশুদ্ধ H₂O₂ একটি হালকা নীল, ঘন তরল।
  • জলের সাথে সব অনুপাতে মিশ্রণীয়।
  • ঘনত্ব: 20 °C তাপমাত্রায় 1.44 g/cm³ (জলের চেয়ে বেশি)।
• রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য:
  • বিয়োজন: এটি অস্থির এবং জল ও অক্সিজেনে বিয়োজিত হয়, বিশেষ করে আলো, তাপ বা অনুঘটকের (ধাতু, ধাতব অক্সাইড) উপস্থিতিতে।
    • সমীকরণ: 2H₂O₂(l) → 2H₂O(l) + O₂(g)
  • জারক পদার্থ: অম্লীয় এবং ক্ষারকীয় উভয় মাধ্যমে।
    • অম্লীয়: PbS(s) + 4H₂O₂(aq) → PbSO₄(s) + 4H₂O(l) (কালো PbS কে সাদা করে)
    • ক্ষারকীয়: 2Fe²⁺(aq) + H₂O₂(aq) → 2Fe³⁺(aq) + 2OH⁻(aq)
  • বিজারক পদার্থ: অম্লীয় এবং ক্ষারকীয় উভয় মাধ্যমে। (কম সাধারণ, সাধারণত শক্তিশালী জারক পদার্থের সাথে)।
    • অম্লীয়: 2KMnO₄(aq) + 3H₂SO₄(aq) + 5H₂O₂(aq) → K₂SO₄(aq) + 2MnSO₄(aq) + 8H₂O(l) + 5O₂(g)
    • ক্ষারকীয়: 2K₃[Fe(CN)₆](aq) + 2KOH(aq) + H₂O₂(aq) → 2K₄[Fe(CN)₆](aq) + 2H₂O(l) + O₂(g)

পরীক্ষার জন্য গুরুত্বপূর্ণ বিক্রিয়া

1. ব্লিচিং ক্রিয়া (জারক ধর্ম): নবজাতক অক্সিজেন নির্গমনের কারণে।
   • H₂O₂(aq) → H₂O(l) + [O]
   • রঙিন পদার্থ + [O] → বর্ণহীন পদার্থ
2. H₂O₂ সনাক্তকরণ (টাইটানিয়াম সালফেট পরীক্ষা):
   • Ti(SO₄)₂(aq) + H₂O₂(aq) + 2H₂O(l) → TiO₂(SO₄)₂(aq) + 2H₂SO₄(aq)
   • একটি হলুদ/কমলা জটিল যৌগ (পারক্সোটাইটানিক অ্যাসিড), H₂TiO₄ গঠন করে।

---

3. হাইড্রোজেন ক্লোরাইড (HCl)

রাসায়নিক সূত্র এবং সাধারণ নাম

• রাসায়নিক সূত্র: HCl
• সাধারণ নাম: হাইড্রোজেন ক্লোরাইড (গ্যাস), হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড (জলীয় দ্রবণ)

পরীক্ষাগারে প্রস্তুতি

হাইড্রোজেন ক্লোরাইড গ্যাস সাধারণত সাধারণ লবণের উপর ঘনীভূত সালফিউরিক অ্যাসিডের ক্রিয়ায় প্রস্তুত করা হয়।

• সমীকরণ: NaCl(s) + H₂SO₄(conc)(l) → NaHSO₄(s) + HCl(g) (200°C এর নিচে)
  • উচ্চ তাপমাত্রায় (200°C এর উপরে), বিক্রিয়াটি হলো: 2NaCl(s) + H₂SO₄(conc)(l) → Na₂SO₄(s) + 2HCl(g)

বৈশিষ্ট্য

• ভৌত বৈশিষ্ট্য:
  • তীব্র গন্ধযুক্ত বর্ণহীন গ্যাস।
  • জলে অত্যন্ত দ্রবণীয়, হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড গঠন করে।
  • দাহ্য নয়।
• রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য:
  • অম্লীয় প্রকৃতি: জলে দ্রবীভূত হয়ে একটি শক্তিশালী অ্যাসিড গঠন করে।
    • HCl(g) + H₂O(l) → H₃O⁺(aq) + Cl⁻(aq)
  • ধাতুগুলির সাথে বিক্রিয়া: সক্রিয় ধাতুগুলির সাথে বিক্রিয়া করে, যা হাইড্রোজেনকে সক্রিয়তা সিরিজে উপরে রাখে, হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন করে।
    • Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl₂(aq) + H₂(g)
  • ধাতব অক্সাইড/হাইড্রোক্সাইড (ক্ষারক) এর সাথে বিক্রিয়া: লবণ এবং জল গঠন করে।
    • MgO(s) + 2HCl(aq) → MgCl₂(aq) + H₂O(l)
    • NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l)
  • কার্বনেট/বাইকার্বনেটের সাথে বিক্রিয়া: কার্বন ডাই অক্সাইড গ্যাস নির্গত করে।
    • Na₂CO₃(s) + 2HCl(aq) → 2NaCl(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)
  • নাইট্রেটগুলির সাথে বিক্রিয়া (যেমন, সিলভার নাইট্রেট): সিলভার ক্লোরাইডের একটি সাদা অধঃক্ষেপ গঠন করে।
    • AgNO₃(aq) + HCl(aq) → AgCl(s) + HNO₃(aq) (ক্লোরাইড আয়ন সনাক্তকরণের জন্য ব্যবহৃত হয়)
  • অ্যাকোয়া রিজিয়া গঠন: ঘনীভূত HCl ঘনীভূত HNO₃ এর সাথে 3:1 মোল অনুপাতে বিক্রিয়া করে অ্যাকোয়া রিজিয়া গঠন করে, যা সোনা এবং প্ল্যাটিনামের মতো মূল্যবান ধাতুগুলিকে দ্রবীভূত করতে পারে।
    • সমীকরণ: HNO₃(conc) + 3HCl(conc) → NOCl(g) + 2H₂O(l) + 2[Cl] (নবজাতক ক্লোরিন)

পরীক্ষার জন্য গুরুত্বপূর্ণ বিক্রিয়া

1. HCl গ্যাস পরীক্ষা (অ্যামোনিয়া পরীক্ষা):
   • NH₃(g) + HCl(g) → NH₄Cl(s) (অ্যামোনিয়াম ক্লোরাইডের সাদা ঘন ধোঁয়া)
2. পরীক্ষাগারে প্রস্তুতির সমীকরণ (উপরে উল্লিখিত)।
3. অম্লীয় ধর্ম প্রদর্শনকারী বিক্রিয়া (ধাতু, ক্ষারক, কার্বনেটগুলির সাথে)।
4. অ্যাকোয়া রিজিয়া গঠনের বিক্রিয়া।

---

তুলনামূলক বৈশিষ্ট্যগুলির সারাংশ

বৈশিষ্ট্য	জল (H₂O)	হাইড্রোজেন পারক্সাইড (H₂O₂)	হাইড্রোজেন ক্লোরাইড (HCl)
অবস্থা (বিশুদ্ধ)	তরল	তরল	গ্যাস
প্রকৃতি	উভধর্মী (অম্ল এবং ক্ষার)	জারক এবং বিজারক পদার্থ	শক্তিশালী অম্ল (জলীয় দ্রবণে)
বিয়োজন	স্থিতিশীল	অস্থির, H₂O + O₂ তে বিয়োজিত হয়	স্থিতিশীল গ্যাস, জলে দ্রবীভূত হয়
দ্রাব্যতা	চমৎকার দ্রাবক	জলের সাথে মিশ্রণীয়	জলে অত্যন্ত দ্রবণীয় (HCl অ্যাসিড গঠন করে)
H এর জারণ অবস্থা	+1	+1	+1
প্রধান ব্যবহার	সার্বজনীন দ্রাবক, আর্দ্রীকরণ	ব্লিচিং এজেন্ট, অ্যান্টিসেপটিক, জারক/বিজারক	শক্তিশালী অ্যাসিড, ইস্পাত পিকলিং, ক্লোরাইড উৎপাদন
হাইড্রোজেন বন্ধন	শক্তিশালী আন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন	জলের চেয়ে শক্তিশালী হাইড্রোজেন বন্ধন	তরল অবস্থায় দুর্বল হাইড্রোজেন বন্ধন, গ্যাস হিসাবে নেই