মাধ্যম নির্বাচন করুন / Select Medium:

Eng (English) Beng (বাংলা) Hindi (हिन्दी)

পশ্চিমবঙ্গ মধ্যশিক্ষা পর্ষদ (WBBSE) • শ্রেণি XII • Chemistry • অধ্যায় 6

আনুমানিক সময়: ৪৫ মিনিট

অগ্রগতি: অধ্যয়নে সক্রিয়

পলিমার

পলিমার (Polymers) হলো সেই সমস্ত উচ্চ আণবিক ভরবিশিষ্ট অতিকায় অণু (ম্যাক্রোমলিকিউল) যা মনোমার নামক ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র রাসায়নিক এককের পুনরাবৃত্ত সমযোজী সংযোগের মাধ্যমে গঠিত হয়। এদের আণবিক ভর সাধারণত 10^3 থেকে 10^7 u পর্যন্ত বিস্তৃত। পলিমার মূলত গঠনগত বিন্যাস, পলিমারাইজেশন পদ্ধতি এবং আন্তঃআণবিক বলের তীব্রতার ওপর ভিত্তি করে বিভিন্ন শ্রেণিতে বিভক্ত। আণবিক গঠনের দিক থেকে এরা সরলরৈখিক (যেমন: উচ্চ ঘনত্বের পলিথিন বা HDPE), শাখান্বিত (যেমন: নিম্ন ঘনত্বের পলিথিন বা LDPE) কিংবা দৃঢ় ত্রিমাত্রিক জালকাকার (যেমন: ব্যাকেলাইট ও মেলামাইন) হতে পারে। সংশ্লেষণের মেকানিজম অনুসারে এরা দুটি প্রধান ভাগে বিভক্ত: যুত বা শৃঙ্খল-বৃদ্ধি পলিমারাইজেশন (যা বেনজয়েল পারক্সাইড মুক্তমূলক বা জিগলার-নাটা অনুঘটকের মাধ্যমে ঘটে) এবং ঘনীভবন বা ধাপ-বৃদ্ধি পলিমারাইজেশন (যাতে জল বা মিথানলের মতো ক্ষুদ্র অণু অপসারিত হয়ে নাইলন ৬,৬ বা টেরিলিন গঠিত হয়)। আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বলের ভিত্তিতে পলিমারসমূহকে স্থিতিস্থাপক (Elastomers), তন্তু (Fibers), থার্মোপ্লাস্টিক এবং থার্মোসেটিংয়ে ভাগ করা হয়। প্রাকৃতিক রবার (cis-1,4-পলিয়াইসোপ্রিন) সালফার ভলকানাইজেশনের মাধ্যমে উন্নত যান্ত্রিক শক্তি ও স্থিতিস্থাপকতা অর্জন করে। আধুনিক পরিবেশ সচেতনতায় বায়োডিগ্রেডেবল বা জৈব-বিশ্লেষ্য পলিমার যেমন PHBV এবং নাইলন-২-নাইলন-৬-এর ভূমিকা অপরিসীম। পশ্চিমবঙ্গ উচ্চমাধ্যমিক শিক্ষা সংসদ (WBCHSE) দ্বাদশ শ্রেণির রসায়ন পাঠ্যক্রমের জন্য এই অধ্যায়টি অত্যন্ত তথ্যসমৃদ্ধ ও গুরুত্বপূর্ণ।

অনলাইন CBT টেস্ট দিন সকল অধ্যায় দেখুন

ভূমিকা মূল ধারণা সূত্র ও বিক্রিয়া সমাধানকৃত উদাহরণ সাধারণ ভুলত্রুটি অধ্যায় সারসংক্ষেপ স্ব-মূল্যায়ন অনলাইন টেস্ট

অধ্যায়টির গুরুত্ব

আধুনিক সভ্যতার প্রাত্যহিক জীবন ও শিল্প বিপ্লবের মেরুদণ্ড হলো পলিমার বিজ্ঞান। প্যাকেজিং সামগ্রী থেকে শুরু করে মহাকাশযান, ইলেকট্রনিক্স সার্কিট, কৃত্রিম তন্তু এবং জীবনদায়ী চিকিৎসাসামগ্রী তৈরিতে পলিমারের ব্যবহার অপরিহার্য। নিম্ন ঘনত্বের পলিথিন (LDPE) এবং উচ্চ ঘনত্বের পলিথিনের (HDPE) শাখাবিন্যাসের পার্থক্য বোঝা নমনীয় প্লাস্টিক ব্যাগ বনাম কঠিন জলের পাইপ তৈরির মূল ভিত্তি। নোবেলজয়ী জিগলার-নাটা অনুঘটক (TiCl4 ও ট্রাইইথাইলঅ্যালুমিনিয়াম) ব্যবহার করে লঘু চাপ ও মাঝারি তাপমাত্রায় নিয়ন্ত্রিত স্টেরিওরসায়নযুক্ত পলিমার তৈরি শিল্পে যুগান্তকারী পরিবর্তন এনেছে। ফেনল ও ফর্মালডিহাইডের ঘনীভবনে উৎপন্ন ব্যাকেলাইটের তাপ ও বিদ্যুৎ কুপরিবাহী ধর্ম বৈদ্যুতিক সুইচবোর্ড ও রান্নার পাত্রের হাতল নির্মাণে ব্যবহৃত হয়। প্রাকৃতিক রবারে সালফার সেতু (-S-S-) সংযোজন তথা ভলকানাইজেশন না হলে আধুনিক অটোমোবাইল টায়ার তৈরি সম্ভব হতো না। চিকিৎসাবিজ্ঞানে মানবদেহে দ্রবীভূত হয়ে যাওয়া অস্ত্রোপচারের সেলাই (sutures) এবং নিয়ন্ত্রিত ওষুধ প্রয়োগে PHBV-এর মতো পরিবেশবান্ধব পলিমারের অবদান অপরিসীম। দ্বাদশ শ্রেণির বোর্ড পরীক্ষায় সুনির্দিষ্ট মনোমার শনাক্তকরণ, বিক্রিয়া সমীকরণ ও গাণিতিক আণবিক ভর গণনায় সম্পূর্ণ নম্বর অর্জনে এটি অন্যতম সেরা অধ্যায়।

অধ্যায়ের বিষয়সূচি ও রূপরেখা

1 Module 1: পলিমারের শ্রেণিবিভাগ — উৎ...

2 Module 2: যুত (শৃঙ্খল-বৃদ্ধি) পলিমা...

3 Module 3: গুরুত্বপূর্ণ বাণিজ্যিক যু...

4 Module 4: ঘনীভবন (ধাপ-বৃদ্ধি) পলিমা...

5 Module 5: প্রাকৃতিক ও কৃত্রিম রবার...

6 Module 6: জৈব-বিশ্লেষ্য পলিমার ও পল...

সম্পূর্ণ তত্ত্ব ও ধারণাগত আলোচনা

Module 1: পলিমারের শ্রেণিবিভাগ — উৎস, কাঠামো, প্রস্তুতি ও আণবিক বল

১. পলিমারের সংজ্ঞা ও মূল ধারণা

পলিমার (গ্রিক শব্দ poly অর্থ 'অনেক' এবং meros অর্থ 'অংশ') হলো উচ্চ আণবিক গুরুত্ববিশিষ্ট (10³ থেকে 10⁷ u) অতিকায় জৈব অণু, যা এক বা একাধিক ক্ষুদ্র অণুর (যাদের মনোমার বলে) বহুসংখ্যক পুনরাবৃত্ত সমযোজী সংযোগের ফলে গঠিত হয়। মনোমার থেকে পলিমার সৃষ্টির রাসায়নিক বিক্রিয়াকে পলিমারাইজেশন বলে। একটি পলিমার শৃঙ্খলে যতগুলি মনোমার একক যুক্ত থাকে, সেই সংখ্যাকে পলিমারাইজেশন মাত্রা (Degree of Polymerization, DP) বলা হয়।

২. পলিমারের সার্বিক চারমুখী শ্রেণিবিভাগ

ক. উৎসের ওপর ভিত্তি করে শ্রেণিবিভাগ:

প্রাকৃতিক পলিমার (Natural Polymers): উদ্ভিদ ও প্রাণিদেহে প্রাকৃতিকভাবে উৎপন্ন হয়। উদাহরণ: সেলুলোজ, স্টার্চ, প্রাকৃতিক রবার (cis-1,4-পলিয়াইসোপ্রিন), প্রোটিন ও নিউক্লিক অ্যাসিড।
অর্ধ-কৃত্রিম পলিমার (Semi-Synthetic Polymers): প্রাকৃতিক পলিমারের রাসায়নিক রূপান্তরের মাধ্যমে উন্নত গুণসম্পন্ন যৌগ প্রস্তুত করা হয়। উদাহরণ: সেলুলোজ ডাইঅ্যাসিটেট (রেয়ন বা কৃত্রিম রেশম), সেলুলোজ নাইট্রেট (গান-কটন) ও ভলকানাইজড রবার।
কৃত্রিম বা সংশ্লেষিত পলিমার (Synthetic Polymers): পরীক্ষাগারে বা কারখানায় পেট্রোকেমিক্যাল থেকে সম্পূর্ণরূপে প্রস্তুত করা হয়। উদাহরণ: পলিথিন, নাইলন ৬,৬, পিভিসি, টেফলন, ব্যাকেলাইট।

খ. কাঠামোর ওপর ভিত্তি করে শ্রেণিবিভাগ:

সরলরৈখিক পলিমার (Linear): মনোমারগুলি পরস্পর যুক্ত হয়ে দীর্ঘ অবিচ্ছিন্ন সোজা শৃঙ্খল গঠন করে। এরা ঘনিষ্ঠভাবে সজ্জিত হতে পারে বলে এদের ঘনত্ব, গলনাঙ্ক ও প্রসার্য শক্তি (tensile strength) খুব বেশি হয়। উদাহরণ: উচ্চ ঘনত্বের পলিথিন (HDPE), পিভিসি (PVC), নাইলন।
শাখান্বিত পলিমার (Branched-Chain): মূল রৈখিক শৃঙ্খলে বিভিন্ন দৈর্ঘ্যের পার্শ্বশাখা থাকে। শাখার উপস্থিতির কারণে শৃঙ্খলগুলি ঘনিষ্ঠভাবে আবদ্ধ হতে পারে না, ফলে ঘনত্ব ও গলনাঙ্ক তুলনামূলকভাবে কম হয়। উদাহরণ: নিম্ন ঘনত্বের পলিথিন (LDPE), গ্লাইকোজেন।
তির্যক-সংযুক্ত বা জালকাকার পলিমার (Cross-Linked / Network): দ্বি- বা বহু-কার্যকরী মনোমারসমূহ পরস্পরের সাথে দৃঢ় সমযোজী বন্ধনের মাধ্যমে ত্রিমাত্রিক জালক তৈরি করে। এরা অত্যন্ত শক্ত ও অনমনীয় হয়। উদাহরণ: ব্যাকেলাইট, মেলামাইন-ফর্মালডিহাইড রজন।

গ. পলিমারাইজেশন পদ্ধতির ওপর ভিত্তি করে শ্রেণিবিভাগ:

যুত পলিমার (Addition / Chain-Growth): অসম্পৃক্ত মনোমারসমূহ কোনো ক্ষুদ্র অণু অপসারিত না করে পরস্পরের সাথে যুক্ত হয়ে পলিমার তৈরি করে। পলিমারের স্থূল সংকেত মনোমারের অনুরূপ হয়। উদাহরণ: পলিথিন, পলিপ্রোপিলিন, টেফলন।
ঘনীভবন পলিমার (Condensation / Step-Growth): একাধিক কার্যকরী মূলকযুক্ত মনোমারসমূহের বিক্রিয়ায় জল, অ্যামোনিয়া বা অ্যালকোহলের মতো ক্ষুদ্র অণু অপসারিত হয়ে পলিমার গঠিত হয়। উদাহরণ: নাইলন ৬,৬, টেরিলিন, ব্যাকেলাইট।

৩. আন্তঃআণবিক বলের ওপর ভিত্তি করে শ্রেণিবিভাগ

শ্রেণি	আন্তঃআণবিক বলের প্রকৃতি	যান্ত্রিক ও গাঠনিক বৈশিষ্ট্য	উদাহরণ
ইলাস্টোমার (Elastomers)	সবচেয়ে দুর্বল বল (ভ্যান ডার ওয়ালস আকর্ষণ)।	শৃঙ্খলগুলি অনিয়মিতভাবে কুণ্ডলীকৃত থাকে; টানলে প্রসারিত হয় এবং বল সরালে পূর্বাবস্থায় ফিরে আসে। স্বল্প ক্রস-লিংক থাকে।	প্রাকৃতিক রবার, বুনা-S, বুনা-N, নিওপ্রিন।
তন্তু (Fibers)	সর্বাধিক শক্তিশালী বল (তীব্র H-বন্ধন বা ডাইপোল আকর্ষণ)।	শৃঙ্খলগুলি সমান্তরাল ও নিবিড়ভাবে বিন্যস্ত হয়ে ক্রিস্টাল তৈরি করে; উচ্চ প্রসার্য শক্তি ও উচ্চ গলনাঙ্কযুক্ত।	নাইলন ৬,৬, টেরিলিন (ড্যাক্রন), পলিঅ্যাক্রিলোনিট্রাইল।
থার্মোপ্লাস্টিক (Thermoplastics)	মধ্যবর্তী বল (ইলাস্টোমার অপেক্ষা তীব্র কিন্তু তন্তু অপেক্ষা দুর্বল)।	তাপ দিলে নরম হয়ে গলে যায় এবং ঠান্ডা করলে আবার কঠিন হয়; বারবার গলিয়ে যেকোনো ছাঁচে ঢালাই ও পুনর্ব্যবহার সম্ভব।	পলিথিন, পিভিসি, পলিস্টাইরিন, টেফলন।
থার্মোসেটিং (Thermosetting)	ঘন ত্রিমাত্রিক সমযোজী জালক বন্ধন।	প্রথমবার উত্তাপে ছাঁচে ফেলে শক্ত করলে স্থায়ী ত্রিমাত্রিক জালক গঠিত হয়; পুনরায় উত্তপ্ত করলে নরম হয় না বরং পুড়ে কয়লা হয়ে যায়। পুনর্ব্যবহার অযোগ্য।	ব্যাকেলাইট, মেলামাইন-ফর্মালডিহাইড রজন।

Module 2: যুত (শৃঙ্খল-বৃদ্ধি) পলিমারাইজেশন মেকানিজম

১. মুক্তমূলক যুত পলিমারাইজেশন ক্রিয়াশক্তি (Free Radical Mechanism)

অ্যালকিন বা ডাই-ইন যৌগের পলিমারাইজেশন সাধারণত বেনজয়েল পারক্সাইড [(C₆H₅CO)₂O₂] বা টারশিয়ারি বিউটাইল পারক্সাইডের মতো সূচনাকারীর (initiator) উপস্থিতিতে মুক্তমূলক মেকানিজমে ঘটে। এটি তিনটি ধারাবাহিক ধাপে সম্পন্ন হয়:

  ধাপ ১: শৃঙ্খল প্রারম্ভিক স্তর (Chain Initiation)

  (i) তাপে বা আলোতে বেনজয়েল পারক্সাইডের হোমোলাইটিক বিভাজনে ফিনাইল মুক্তমূলক উৎপন্ন হয়:

  (C6H5COO)2 → 2 C6H5COO• → 2 C6H5• + 2 CO2↑

  (ii) ফিনাইল মূলক ইথিনের π-বন্ধনে যুক্ত হয়ে নতুন কার্বন কেন্দ্রিক মূলক তৈরি করে:

  C6H5• + CH2=CH2 → C6H5–CH2–CH2•

  ধাপ ২: শৃঙ্খল বিস্তার স্তর (Chain Propagation)

  উৎপন্ন মূলকটি দ্রুত পরপর অপর ইথিন অণুর সাথে যুক্ত হয়ে শৃঙ্খলকে দীর্ঘায়িত করে:

  C6H5–CH2–CH2• + CH2=CH2 → C6H5–(CH2–CH2)–CH2–CH2•

  সাধারণ সমীকরণ: C6H5–(CH2–CH2)n–CH2–CH2• + CH2=CH2 → C6H5–(CH2–CH2)n+1–CH2–CH2•

  ধাপ ৩: শৃঙ্খল সমাপ্তি স্তর (Chain Termination)

  দুটি বর্ধনশীল মুক্তমূলক শৃঙ্খল পরস্পরের সাথে যুক্ত হয়ে বিক্রিয়া বন্ধ করে:

  (ক) সংযোজন বা কাপলিং (Combination):

  2 R–CH2–CH2• → R–CH2–CH2–CH2–CH2–R

  (খ) অসামঞ্জস্যকরণ (Disproportionation): একটি মূলক থেকে অপর মূলকে হাইড্রোজেন স্থানান্তরিত হয়ে একটি সম্পৃক্ত ও একটি অসম্পৃক্ত অণু দেয়:

  2 R–CH2–CH2• → R–CH2–CH3 + R–CH=CH2

২. জিগলার-নাটা সমন্বয়ী পলিমারাইজেশন (Ziegler-Natta Catalysis)

কার্ল জিগলার ও গিউলিও নাটা (১৯৬৩ সালে নোবেল পুরস্কারপ্রাপ্ত) আবিষ্কার করেন যে টাইটানিয়াম টেট্রাক্লোরাইড ও ট্রাইইথাইলঅ্যালুমিনিয়ামের মিশ্রণকে অনুঘটক হিসেবে ব্যবহার করে সাধারণ লঘু চাপে (১–৬ atm) এবং ৩৩৩–৩৪৩ K তাপমাত্রায় ইথিনের পলিমারাইজেশন ঘটানো যায়:

  TiCl4 + Al(C2H5)3   (জিগলার-নাটা অনুঘটক)

জিগলার-নাটা অনুঘটকের সুবিধা:

চরম উচ্চ চাপের (১০০০–২০০০ atm) বিপদ এড়ানো যায় এবং লঘু চাপেই বিক্রিয়া ঘটে।
উৎপন্ন পলিথিন সম্পূর্ণ রৈখিক ও শাখাহীন হওয়ায় উচ্চ ঘনত্বের পলিথিন (HDPE) তৈরি হয়, যার ঘনত্ব (০.৯৭ g/cm³), প্রসার্য শক্তি ও স্থায়িত্ব অত্যন্ত বেশি।
এটি ত্রিমাত্রিক স্টেরিওরসায়ন নিয়ন্ত্রণ করে সম্পূর্ণ আইসোট্যাক্টিক বা সিনডিওট্যাক্টিক পলিমার তৈরি করতে পারে।

Module 3: গুরুত্বপূর্ণ বাণিজ্যিক যুত পলিমার ও সহ-পলিমার

১. নিম্ন ঘনত্বের পলিথিন (LDPE) বনাম উচ্চ ঘনত্বের পলিথিন (HDPE)

তুলনার বিষয়	নিম্ন ঘনত্বের পলিথিন (LDPE)	উচ্চ ঘনত্বের পলিথিন (HDPE)
প্রস্তুতি শর্ত	১০০০–২০০০ বায়ুমণ্ডলীয় চাপ, ৩৫০–৫৭০ K তাপ, পারক্সাইড সূচক।	৬–৭ বায়ুমণ্ডলীয় চাপ, ৩৩৩–৩৪৩ K তাপ, জিগলার-নাটা অনুঘটক।
আণবিক কাঠামো	উচ্চমাত্রায় শাখান্বিত শৃঙ্খল; অণুগুলি ঘনিষ্ঠভাবে সজ্জিত হতে পারে না।	সম্পূর্ণ সরলরৈখিক শাখাহীন শৃঙ্খল; অণুগুলি অত্যন্ত ঘন সন্নিবিষ্ট।
ঘনত্ব ও গলনাঙ্ক	কম ঘনত্ব (০.৯১–০.৯২ g/cm³), নিম্ন গলনাঙ্ক (৩৮৪ K)।	উচ্চ ঘনত্ব (০.৯৬–০.৯৭ g/cm³), উচ্চ গলনাঙ্ক (৪০৩ K)।
ভৌত ধর্ম	নমনীয়, রাসায়নিকভাবে নিষ্ক্রিয়, চমৎকার বিদ্যুৎ অপরিবাহী।	কঠিন, অনমনীয়, অত্যন্ত উচ্চ প্রসার্য শক্তিযুক্ত।
ব্যবহার	স্কুইজ বোতল, নমনীয় পাইপ, প্যাকেজিং ফিল্ম, তারের অন্তরক।	বালতি, ড্রাম, ডাস্টবিন, ভারী জলের পাইপ, শক্ত বোতল।

২. টেফলন বা পলিটেট্রাফ্লুরোইথিন (PTFE)

পারসালফেট অনুঘটকের উপস্থিতিতে উচ্চ চাপে টেট্রাফ্লুরোইথিনকে (CF₂=CF₂) উত্তপ্ত করলে টেফলন উৎপন্ন হয়:

  n CF2=CF2 → (পারসালফেট, চাপ, Δ) → –[–CF2–CF2–]–n (Teflon)

ধর্ম ও ব্যবহার: টেফলন অত্যন্ত নিষ্ক্রিয় এবং অম্লরাজ (Aqua Regia) বা কোনো ক্ষার দ্বারা আক্রান্ত হয় না। এর ঘর্ষণ গুণাঙ্ক অত্যন্ত কম। এটি রান্নার ফ্রাইং প্যানের নন-স্টিক প্রলেপ, গ্যাসকেট, সিল এবং তেলরোধী ভালভ তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।

৩. পলিঅ্যাক্রিলোনিট্রাইল (PAN / Orlon / Acrilan)

পারঅক্সাইড সূচকের উপস্থিতিতে অ্যাক্রিলোনিট্রাইলের (CH₂=CH–CN) মুক্তমূলক যুত পলিমারাইজেশনে পলিঅ্যাক্রিলোনিট্রাইল গঠিত হয়:

  n CH2=CH–CN → (পারঅক্সাইড) → –[–CH2–CH(CN)–]–n (PAN / Orlon)

ব্যবহার: এটি প্রাকৃতিক পশম বা উলের কৃত্রিম বিকল্প হিসেবে সোয়েটার, শাল, কম্বল ও কার্পেট তৈরিতে প্রচুর ব্যবহৃত হয়।

Module 4: ঘনীভবন (ধাপ-বৃদ্ধি) পলিমার — পলিমাইড, পলিয়েস্টার ও রজন

১. পলিমাইডসমূহ: নাইলন ৬,৬ ও নাইলন ৬

নাইলন ৬,৬: সমমোলার পরিমাণ হেক্সামিথিলিনডাইঅ্যামিন [H₂N(CH₂)₆NH₂] (৬টি কার্বন) এবং অ্যাডিপিক অ্যাসিড [HOOC(CH₂)₄COOH] (৬টি কার্বন)-কে উচ্চ চাপে ৫৫৩ K তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করলে ঘনীভবন পলিমারাইজেশনের মাধ্যমে নাইলন ৬,৬ উৎপন্ন হয়:
n H₂N(CH₂)₆NH₂ + n HOOC(CH₂)₄COOH → (৫৫৩ K, চাপ) → –[–HN(CH₂)₆NH–CO(CH₂)₄CO–]–_n + (2n–1) H₂O
নামকরণের কারণ: উভয় মনোমারেই ৬টি করে কার্বন পরমাণু থাকে বলে একে '৬,৬' বলা হয়। এটি প্যারাসুটের কাপড়, টায়ারের কর্ড, দড়ি ও ব্রাশের রোঁয়া তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।
নাইলন ৬ (Perlon): ε-ক্যাপ্রোল্যাকটাম-কে জলের উপস্থিতিতে ৫৩৩–৫৪৩ K তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করলে ল্যাকটাম বলয় খুলে গিয়ে স্বতঃঘনীভবনের মাধ্যমে নাইলন ৬ গঠিত হয়:
n ε-ক্যাপ্রোল্যাকটাম → (H₂O, ৫৩৩–৫৪৩ K) → –[–NH–(CH₂)₅–CO–]–_n (নাইলন ৬)
ব্যবহার: পর্বতারোহণের দড়ি, টায়ার কর্ড ও টেক্সটাইল তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।

২. পলিয়েস্টার: টেরিলিন (ড্যাক্রন) ও গ্লিপটাল

টেরিলিন বা ড্যাক্রন: ইথিলিন গ্লাইকল (ইথেন-১,২-ডাইঅল) এবং টেরিফথ্যালিক অ্যাসিড (বেনজিন-১,৪-ডাইকার্বক্সিলিক অ্যাসিড)-এর মিশ্রণকে জিংক অ্যাসিটেট-অ্যান্টিমণি ট্রাইঅক্সাইড অনুঘটকের উপস্থিতিতে ৪২০–৪৬০ K তাপমাত্রায় ঘনীভূত করে প্রস্তুত করা হয়:
n HO–CH₂CH₂–OH + n HOOC–C₆H₄–COOH → –[–O–CH₂CH₂–O–CO–C₆H₄–CO–]–_n + 2n H₂O
ব্যবহার: কুঞ্চনহীন বস্ত্র (টেরিকট), হেলমেট ও কোমল পানীয়ের বোতল (PET) তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।
গ্লিপটাল (Glyptal): ইথিলিন গ্লাইকল ও ফথ্যালিক অ্যাসিড (বা ফথ্যালিক অ্যানহাইড্রাইড)-এর ঘনীভবনে তৈরি পলিয়েস্টার। এটি বিভিন্ন পেইন্ট, এনামেল ও বার্নিশ তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।

৩. ফেনল-ফর্মালডিহাইড রজন: নভোলাক ও ব্যাকেলাইট

অম্ল বা ক্ষার অনুঘটকের উপস্থিতিতে ফেনলের সাথে ফর্মালডিহাইডের ঘনীভবনে প্রথমে অর্থো- ও প্যারা-হাইড্রক্সিমিথাইলফেনল উৎপন্ন হয়।

নভোলাক (Novolac): অর্থো-আইসোমারগুলি নিজেদের মধ্যে যুক্ত হয়ে যে রৈখিক পলিমার তৈরি করে, তাকে নভোলাক বলে। এটি রং ও বার্নিশে ব্যবহৃত হয়।
ব্যাকেলাইট (Bakelite): নভোলাককে অতিরিক্ত ফর্মালডিহাইড সহ উত্তপ্ত করলে শৃঙ্খলগুলির মধ্যে ব্যাপক আড়াআড়ি বন্ধন (cross-linking) গঠিত হয়ে একটি কঠিন, অগলনীয় ও অপ্রতিরোধ্য ত্রিমাত্রিক থার্মোসেটিং পলিমার তৈরি হয় যা ব্যাকেলাইট নামে পরিচিত।

ব্যাকেলাইটের ব্যবহার:

বিদ্যুৎ ও তাপের কুপরিবাহী হওয়ায় ব্যাকেলাইট দিয়ে বৈদ্যুতিক সুইচ, প্লাগ, সকেট, রান্নার পাত্রের হাতল এবং ফোনোগ্রাফ রেকর্ড তৈরি করা হয়।

Module 5: প্রাকৃতিক ও কৃত্রিম রবার এবং ভলকানাইজেশন মেকানিজম

১. প্রাকৃতিক রবার বনাম গাটা-পার্চা

প্রাকৃতিক রবার হলো আইসোপ্রিনের (২-মিথাইলবিউটা-১,৩-ডাই-ইন) যুত পলিমার। রাসায়নিকভাবে এটি cis-1,4-পলিয়াইসোপ্রিন:

  n CH2=C(CH3)–CH=CH2 → –[–CH2–C(CH3)=CH–CH2–]–n (cis-1,4-পলিয়াইসোপ্রিন)

স্থিতিস্থাপকতার কারণ: cis-বিন্যাসে বৃহৎ গ্রুপগুলি দ্বি-বন্ধনের একই দিকে থাকায় শৃঙ্খলগুলি ঘনিষ্ঠভাবে সাজতে পারে না এবং স্প্রিং-এর মতো কুণ্ডলীকৃত অবস্থায় থাকে। এদের মাঝে কেবল দুর্বল ভ্যান ডার ওয়ালস বল কাজ করে। টানলে কুণ্ডলী খুলে যায় এবং টান সরালে আবার কুঁচকে যায়।
গাটা-পার্চা (Gutta-Percha): এটি হলো trans-1,4-পলিয়াইসোপ্রিন। trans-গঠনের কারণে শৃঙ্খলগুলি আঁকাবাঁকা হয়ে ঘনিষ্ঠভাবে সজ্জিত হয়ে ক্রিস্টাল গঠন করে, ফলে এটি সম্পূর্ণ অস্থিতিস্থাপক ও শক্ত হয় (দাঁতের চিকিৎসায় ব্যবহৃত হয়)।

২. রবারের ভলকানাইজেশন (Vulcanization of Rubber)

কাঁচা প্রাকৃতিক রবার সাধারণ তাপমাত্রায় নরম ও চটচটে, নিম্ন তাপমাত্রায় ভঙ্গুর, জলশোষক এবং পেট্রোল-বেনজিনের মতো জৈব দ্রাবকে দ্রবীভূত হয়ে যায়। এই ত্রুটি দূর করতে কাঁচা রবারকে ৩% থেকে ৫% সালফার এবং ZnO অনুঘটক সহ ৩৭৩ K থেকে ৪১৫ K তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করার পদ্ধতিকে ভলকানাইজেশন বলে (১৮৩৯ সালে চার্লস গুডইয়ার আবিষ্কার করেন)।

  ~CH2–C(CH3)=CH–CH2~

                | − S − S − |   (অ্যালাইলিক অবস্থানে ডাইসালফাইড সেতু)

  ~CH2–C(CH3)=CH–CH2~

ভলকানাইজেশনের সুফল: সালফার পরমাণুগুলি পলিয়াইসোপ্রিনের সংলগ্ন শৃঙ্খলগুলির অ্যালাইলিক অবস্থানে সমযোজী ডাইসালফাইড সেতু (–S–S–) গঠন করে। ফলে টানলে শৃঙ্খলগুলির স্থায়ী পিছলে যাওয়া রোধ হয়। রবারের প্রসার্য শক্তি বহুগুণ বাড়ে, এটি জৈব দ্রাবকে অদ্রবণীয় হয় এবং ২৩৩ K থেকে ৩৭৩ K পর্যন্ত বিস্তৃত তাপমাত্রায় স্থিতিস্থাপকতা বজায় রাখে।

৩. প্রধান কৃত্রিম রবারসমূহ

কৃত্রিম রবার	গঠনকারী মনোমার	বৈশিষ্ট্য ও ব্যবহার
নিওপ্রিন (Neoprene)	ক্লোরোপ্রিন (২-ক্লোরোবিউটা-১,৩-ডাই-ইন)	তেল ও পেট্রোলের প্রতি অত্যন্ত প্রতিরোধী। পরিবাহক বেল্ট ও গ্যাসকেট তৈরিতে ব্যবহৃত।
বুনা-S (Buna-S / SBR)	১,৩-বিউটাডাই-ইন (৭৫%) + স্টাইরিন (২৫%)	উচ্চ ঘর্ষণরোধী ও শক্তিশালী। মোটরগাড়ির টায়ার ও জুতোর সোলে ব্যবহৃত।
বুনা-N (Buna-N)	১,৩-বিউটাডাই-ইন + অ্যাক্রিলোনিট্রাইল	তেল ও জৈব দ্রাবকে ফুলে ওঠে না। তেলের সিল ও ট্যাংকের আস্তরণ তৈরিতে ব্যবহৃত।

Module 6: জৈব-বিশ্লেষ্য পলিমার ও পলিমারের আণবিক ভর

১. পরিবেশদূষণ ও জৈব-বিশ্লেষ্য (Biodegradable) পলিমার

সাধারণ কৃত্রিম পলিমারসমূহ (যেমন পলিথিন, পিভিসি) রাসায়নিকভাবে অত্যন্ত নিষ্ক্রিয় হওয়ায় প্রাকৃতিকভাবে জীবাণু দ্বারা বিয়োজিত হয় না, ফলে পরিবেশে দীর্ঘকাল জমে থেকে মারাত্মক মাটি ও জলদূষণ ঘটায়। এর প্রতিকার হিসেবে জৈব-বিশ্লেষ্য পলিমার উদ্ভাবন করা হয়েছে, যাদের অণুতে এস্টার বা অ্যামাইড বন্ধন থাকায় মাটিতে বসবাসকারী ব্যাকটেরিয়ার উৎসেচক দ্বারা এরা সহজে জল, কার্বন ডাই-অক্সাইড ও জৈব ভরে বিশ্লিষ্ট হয়ে যায়।

PHBV (পলি-β-হাইড্রক্সিবিউটারেট-কো-β-হাইড্রক্সিব্যালেরেট): এটি ৩-হাইড্রক্সিবিউটানোয়িক অ্যাসিড এবং ৩-হাইড্রক্সিপেন্টানোয়িক অ্যাসিড-এর ঘনীভবনে উৎপন্ন একটি বায়োডিগ্রেডেবল পলিয়েস্টার:
–[–O–CH(CH₃)–CH₂–CO–O–CH(C₂H₅)–CH₂–CO–]–_n
ব্যবহার: অস্থিশল্য চিকিৎসা (orthopaedic devices), নিয়ন্ত্রিত ওষুধ নিঃসরণকারী ক্যাপসুল ও পরিবেশবান্ধব মোড়ক তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।
নাইলন-২-নাইলন-৬: এটি গ্লাইসিন (H₂N–CH₂–COOH) এবং ε-অ্যামিনোক্যাপ্রোয়িক অ্যাসিড [H₂N–(CH₂)₅–COOH]-এর ঘনীভবনে গঠিত একটি জৈব-বিশ্লেষ্য পলিমাইড।

২. পলিমারের আণবিক ভর ও পলিডিসপারসিটি সূচক (PDI)

পলিমার নমুনায় উপস্থিত বিভিন্ন শৃঙ্খলের দৈর্ঘ্য ও পলিমারাইজেশন মাত্রা সমান হয় না। তাই পলিমারের আণবিক ভরকে সর্বদা গড় মান হিসেবে প্রকাশ করা হয়:

সংখ্যা-গড় আণবিক ভর (M̄_n): সমস্ত অণুর মোট ভরকে মোট অণুসংখ্যা দিয়ে ভাগ করলে এটি পাওয়া যায়:
M̄_n = ∑(N_i × M_i) / ∑N_i
এটি সংখ্যাগত ধর্ম (Colligative properties), বিশেষ করে অভিস্রবণ চাপ (Π) পরিমাপের মাধ্যমে নির্ণয় করা হয়।
ওজন-গড় আণবিক ভর (M̄_w): প্রতিটি ভগ্নাংশের ভরের অনুপাতের ভিত্তিতে নির্ধারিত গড়:
M̄_w = ∑(N_i × M_i²) / ∑(N_i × M_i)
এটি আলোক বিচ্ছুরণ (Light scattering) ও আল্ট্রাসেন্ট্রিফিউগেশন পদ্ধতিতে নির্ণীত হয়।
পলিডিসপারসিটি সূচক (PDI - Polydispersity Index):
PDI = M̄_w / M̄_n ≥ ১
- মনোডিসপার্স পলিমার (PDI = ১): প্রাকৃতিক পলিমার যেমন প্রোটিন ও DNA-এর ক্ষেত্রে সকল শৃঙ্খলের দৈর্ঘ্য সমান হয়, ফলে M̄_w = M̄_n এবং PDI = ১।
- পলিডিসপার্স পলিমার (PDI > ১): সংশ্লেষিত কৃত্রিম পলিমারে বিভিন্ন দৈর্ঘ্যের শৃঙ্খল মিশ্রিত থাকায় সর্বদাই M̄_w > M̄_n, তাই PDI > ১ হয়।

গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক সমীকরণ, বিক্রিয়া ও সূত্র

সংখ্যা-গড় আণবিক ভর (Mn)

$$\bar{M}_n = \frac{\sum N_i M_i}{\sum N_i}$$

সংখ্যা-গড় আণবিক ভর নির্ণয়ের সূত্র, যেখানে N_i হলো M_i আণবিক ভরবিশিষ্ট অণুসংখ্যা। এটি অভিস্রবণ চাপ (Π = cRT / Mn) পরিমাপের মাধ্যমে পরীক্ষালব্ধ হয়।

ওজন-গড় আণবিক ভর (Mw)

$$\bar{M}_w = \frac{\sum N_i M_i^2}{\sum N_i M_i}$$

ওজন-গড় আণবিক ভর নির্ণয়ের সূত্র। এটি আলোক বিচ্ছুরণ ও আল্ট্রাসেন্ট্রিফিউগেশন পদ্ধতির সাহায্যে নির্ণয় করা হয়।

পলিডিসপারসিটি সূচক (PDI)

PDI = {{M}_w}{{M}_n} ≥ ১

পলিমার শৃঙ্খলের দৈর্ঘ্যের সমসত্ত্বতা নির্দেশ করে। প্রাকৃতিক প্রোটিনের ক্ষেত্রে PDI = ১ (মনোডিসপার্স); কৃত্রিম পলিমারে PDI > ১ (পলিডিসপার্স)।

পলিমারাইজেশন মাত্রা (DP)

$$\text{DP} = \frac{\bar{M}}{M_0}$$

একটি পলিমার অণুতে মোট কতগুলি পুনরাবৃত্ত মনোমার একক বর্তমান তা নির্দেশ করে (M = গড় পলিমার ভর, M_0 = একক মনোমারের আণবিক ভর)।

মুক্তমূলক প্রারম্ভিক বিক্রিয়া

$$(\text{C}_6\text{H}_5\text{COO})_2 \xrightarrow{\Delta} 2\text{C}_6\text{H}_5\text{COO}^\bullet \longrightarrow 2\text{C}_6\text{H}_5^\bullet + 2\text{CO}_2 \uparrow$$

বেনজয়েল পারক্সাইডের তাপীয় হোমোলাইসিসের ফলে ফিনাইল মুক্তমূলক সৃষ্টি, যা যুত পলিমারাইজেশন সূচনা করে।

জিগলার-নাটা সমন্বয়ী পলিমারাইজেশন

$$n \text{CH}_2=\text{CH}_2 \xrightarrow{\text{TiCl}_4 + \text{Al(C}_2\text{H}_5)_3} -[\text{--CH}_2\text{--CH}_2\text{--}]_n- \quad (\text{HDPE})$$

জিগলার-নাটা অনুঘটকের সহায়তায় লঘু চাপে (১–৬ বায়ুমণ্ডলীয় চাপ) ইথিনের সমন্বয়ী সংযোজনের মাধ্যমে সরলরৈখিক উচ্চ ঘনত্বের পলিথিন (HDPE) প্রস্তুতি।

সমাধানকৃত উদাহরণ ও প্রয়োগ (Solved Examples)

উদাহরণ 1

(a) প্রাকৃতিক রবারের মনোমারের গঠন ও IUPAC নাম লেখো। (b) যুত ও ঘনীভবন পলিমারাইজেশনের একটি প্রধান পার্থক্য উদাহরণসহ লেখো।

ধাপে ধাপে সমাধান / উত্তর:

(a) প্রাকৃতিক রবারের মনোমার:
মনোমারটির সাধারণ নাম আইসোপ্রিন।
গঠন সংকেত: CH₂=C(CH₃)–CH=CH₂
IUPAC নাম: ২-মিথাইলবিউটা-১,৩-ডাই-ইন।

(b) যুত বনাম ঘনীভবন পলিমারাইজেশন:

যুত পলিমারাইজেশন: কোনো ক্ষুদ্র অণু অপসারিত না হয়ে অসম্পৃক্ত মনোমারসমূহ সরাসরি যুক্ত হয়; পলিমার ও মনোমারের স্থূল সংকেত একই থাকে। উদাহরণ: ইথিন → পলিথিন।
ঘনীভবন পলিমারাইজেশন: কার্যকরী মূলকযুক্ত মনোমারসমূহের বিক্রিয়ায় H₂O, HCl ইত্যাদির মতো ক্ষুদ্র অণু অপসারিত হয়; ফলে পলিমারের স্থূল সংকেত মনোমারের থেকে আলাদা হয়। উদাহরণ: হেক্সামিথিলিনডাইঅ্যামিন + অ্যাডিপিক অ্যাসিড → নাইলন ৬,৬ + জল।

উদাহরণ 2

(a) জিগলার-নাটা অনুঘটক কী? এর রাসায়নিক সংযুতি লেখো। [১ নম্বর] (b) প্রসার্য শক্তি ও গলনাঙ্কের দিক থেকে উচ্চ ঘনত্বের পলিথিন (HDPE) কেন নিম্ন ঘনত্বের পলিথিন (LDPE) অপেক্ষা উৎকৃষ্ট? [২ নম্বর]

ধাপে ধাপে সমাধান / উত্তর:

(a) জিগলার-নাটা অনুঘটক:
লঘু চাপে ও সাধারণ তাপমাত্রায় সমন্বয়ী যুত পলিমারাইজেশন ঘটানোর জন্য ব্যবহৃত অনুঘটক। এর রাসায়নিক সংযুতি হলো টাইটানিয়াম টেট্রাক্লোরাইড [TiCl₄] এবং ট্রাইইথাইলঅ্যালুমিনিয়াম [Al(C₂H₅)₃]-এর মিশ্রণ।

(b) HDPE ও LDPE-এর তুলনা:

আণবিক প্যাকিং: জিগলার-নাটা অনুঘটকের উপস্থিতিতে উৎপন্ন HDPE-এর শৃঙ্খলগুলি সম্পূর্ণ সরলরৈখিক ও শাখাহীন হওয়ায় এরা কেলাস জালকে অত্যন্ত ঘনিষ্ঠভাবে সন্নিবিষ্ট হতে পারে (ঘনত্ব ০.৯৬–০.৯৭ g/cm³)। পক্ষান্তরে LDPE-তে ব্যাপক পার্শ্বশাখা থাকায় শৃঙ্খলগুলি ঘনিষ্ঠভাবে সাজতে পারে না (ঘনত্ব ০.৯১–০.৯২ g/cm³)।
প্রসার্য শক্তি ও গলনাঙ্ক: HDPE-তে নিবিড় সন্নিবেশের ফলে সংলগ্ন শৃঙ্খলগুলির মধ্যবর্তী আন্তঃআণবিক ভ্যান ডার ওয়ালস আকর্ষণ বল বহুগুণ তীব্র হয়। ফলে HDPE-এর প্রসার্য শক্তি, কাঠিন্য এবং গলনাঙ্ক (৪০৩ K) শাখান্বিত LDPE (গলনাঙ্ক ৩৮৪ K) অপেক্ষা অনেক বেশি হয়।

উদাহরণ 3

একটি পলিমার নমুনায় ১০,০০০ u আণবিক ভরের ১০০টি অণু, ২০,০০০ u আণবিক ভরের ২০০টি অণু এবং ৩০,০০০ u আণবিক ভরের ৩০০টি অণু উপস্থিত আছে। নির্ণয় করো: (a) সংখ্যা-গড় আণবিক ভর (Mn), (b) ওজন-গড় আণবিক ভর (Mw), এবং (c) পলিডিসপারসিটি সূচক (PDI)।

ধাপে ধাপে সমাধান / উত্তর:

প্রদত্ত তথ্য:
N₁ = ১০০, M₁ = ১০,০০০ u
N₂ = ২০০, M₂ = ২০,০০০ u
N₃ = ৩০০, M₃ = ৩০,০০০ u
মোট অণুসংখ্যা ∑N_i = ১০০ + ২০০ + ৩০০ = ৬০০।

(a) সংখ্যা-গড় আণবিক ভর (M̄_n) গণনা:
∑(N_iM_i) = (১০০ × ১০,০০০) + (২০০ × ২০,০০০) + (৩০০ × ৩০,০০০)
= ১,০০০,০০০ + ৪,০০০,০০০ + ৯,০০০,০০০ = ১৪,০০০,০০০ u।
M̄_n = ∑(N_iM_i) / ∑N_i = ১৪,০০০,০০০ / ৬০০ = ২৩,৩৩৩.৩৩ u।

(b) ওজন-গড় আণবিক ভর (M̄_w) গণনা:
∑(N_iM_i²) = [১০০ × (১০^৪)^২] + [২০০ × (২ × ১০^৪)^২] + [৩০০ × (৩ × ১০^৪)^২]
= (১০০ × ১০^৮) + (২০০ × ৪ × ১০^৮) + (৩০০ × ৯ × ১০^৮)
= (১০০ + ৮০০ + ২৭০০) × ১০^৮ = ৩,৬০০ × ১০^৮ = ৩.৬ × ১০^১১ u^২।
M̄_w = ∑(N_iM_i^২) / ∑(N_iM_i) = (৩.৬ × ১০^১১) / (১.৪ × ১০^৭) = ২৫,৭১৪.২৯ u।

(c) পলিডিসপারসিটি সূচক (PDI):
PDI = M̄_w / M̄_n = ২৫,৭১৪.২৯ / ২৩,৩৩৩.৩৩ = ১.১০২।
মন্তব্য: যেহেতু PDI > ১, তাই প্রদত্ত পলিমার নমুনাটি পলিডিসপার্স।

উদাহরণ 4

(a) গঠন, তাপের ক্রিয়া এবং পুনর্ব্যবহারযোগ্যতার ভিত্তিতে থার্মোপ্লাস্টিক ও থার্মোসেটিং পলিমারের পার্থক্য নির্দেশ করো (প্রতিটির একটি উদাহরণ দাও)। [২ নম্বর] (b) রবারের ভলকানাইজেশন কী? সালফার কীভাবে প্রাকৃতিক রবারের যান্ত্রিক ধর্ম উন্নত করে? [২ নম্বর]

ধাপে ধাপে সমাধান / উত্তর:

(a) থার্মোপ্লাস্টিক বনাম থার্মোসেটিং পলিমার:

বিষয়	থার্মোপ্লাস্টিক পলিমার	থার্মোসেটিং পলিমার
গঠন	রৈখিক বা সামান্য শাখান্বিত; কোনো আড়াআড়ি বন্ধন থাকে না।	ত্রিমাত্রিক জালকাকার আড়াআড়ি বন্ধনযুক্ত।
তাপের ক্রিয়া	উত্তাপে নরম হয়ে গলে যায় এবং ঠান্ডায় শক্ত হয়।	উত্তাপে শক্ত হয়ে যায় এবং পুনরায় তাপে গলে না, পুড়ে যায়।
পুনর্ব্যবহার ও উদাহরণ	পুনর্ব্যবহারযোগ্য। উদা: পলিথিন, পিভিসি।	পুনর্ব্যবহার অযোগ্য। উদা: ব্যাকেলাইট।

(b) রবারের ভলকানাইজেশন ও সালফারের ভূমিকা:
কাঁচা প্রাকৃতিক রবারকে ৩%–৫% সালফার ও জিঙ্ক অক্সাইড সহ ৩৭৩–৪১৫ K তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করার পদ্ধতিকে ভলকানাইজেশন বলে।

কার্যপদ্ধতি: উত্তাপের ফলে সালফার পরমাণুগুলি সংলগ্ন cis-1,4-পলিয়াইসোপ্রিন শৃঙ্খলের সক্রিয় অ্যালাইলিক অবস্থানে ডাইসালফাইড ক্রসলিংক (–S–S–) গঠন করে।
ধর্মের উন্নতি: এই আড়াআড়ি বন্ধনগুলি শৃঙ্খলগুলিকে পিছলে যেতে দেয় না, ফলে রবারের চটচটে ভাব দূর হয়, প্রসার্য শক্তি বৃদ্ধি পায়, বিস্তৃত তাপমাত্রায় (২৩৩–৩৭৩ K) স্থিতিস্থাপকতা অটুট থাকে এবং এটি জৈব দ্রাবকে অদ্রবণীয় হয়।

উদাহরণ 5

(a) নাইলন ৬,৬ প্রস্তুতির সমীকরণ লেখো। একে '৬,৬' বলা হয় কেন? [২ নম্বর] (b) জৈব-বিশ্লেষ্য (Biodegradable) পলিমার কী? PHBV-এর রাসায়নিক গঠন ও মনোমারগুলির নাম লেখো। [২ নম্বর]

ধাপে ধাপে সমাধান / উত্তর:

(a) নাইলন ৬,৬ প্রস্তুতি ও নামকরণ:
হেক্সামিথিলিনডাইঅ্যামিন এবং অ্যাডিপিক অ্যাসিডের সমমোলার মিশ্রণকে ৫৫৩ K উষ্ণতায় উচ্চ চাপে উত্তপ্ত করলে নাইলন ৬,৬ উৎপন্ন হয়:

  n H2N(CH2)6NH2 + n HOOC(CH2)4COOH → (৫৫৩ K, চাপ) → –[–HN(CH2)6NH–CO(CH2)4CO–]–n + 2n H2O

নামকরণের কারণ: উভয় মনোমারেই ৬টি করে কার্বন থাকে: হেক্সামিথিলিনডাইঅ্যামিনে ৬টি এবং অ্যাডিপিক অ্যাসিডে ৬টি কার্বন থাকায় একে 'নাইলন ৬,৬' বলা হয়।

(b) জৈব-বিশ্লেষ্য পলিমার ও PHBV:
যে সমস্ত পলিমার মাটিতে উপস্থিত অনুজীব বা ব্যাকটেরিয়ার উৎসেচকীয় ক্রিয়ায় সহজে জল, কার্বন ডাই-অক্সাইড ও সাধারণ পদার্থে বিশ্লিষ্ট হয়ে পরিবেশের সাথে মিশে যায়, তাদের জৈব-বিশ্লেষ্য পলিমার বলে।

PHBV-এর মনোমারসমূহ: (i) ৩-হাইড্রক্সিবিউটানোয়িক অ্যাসিড [CH₃–CH(OH)–CH₂–COOH] এবং (ii) ৩-হাইড্রক্সিপেন্টানোয়িক অ্যাসিড [CH₃–CH₂–CH(OH)–CH₂–COOH]।
PHBV-এর গঠন:
–[–O–CH(CH₃)–CH₂–CO–O–CH(C₂H₅)–CH₂–CO–]–_n

উদাহরণ 6

(a) বেনজয়েল পারক্সাইডের উপস্থিতিতে ইথিনের মুক্তমূলক যুত পলিমারাইজেশন মেকানিজমটি বিক্রিয়ার ধাপসহ (প্রারম্ভিক, বিস্তার ও সমাপ্তি) লেখো। [৩ নম্বর] (b) নিম্নলিখিত পলিমারগুলির মনোমার ও একটি করে ব্যবহার লেখো: (i) নিওপ্রিন, (ii) ড্যাক্রন, (iii) ব্যাকেলাইট, এবং (iv) মেলামাইন রজন। [২ নম্বর]

ধাপে ধাপে সমাধান / উত্তর:

(a) ইথিনের মুক্তমূলক পলিমারাইজেশন মেকানিজম:

শৃঙ্খল প্রারম্ভিক স্তর (Chain Initiation):
বেনজয়েল পারক্সাইড ভেঙে ফিনাইল মুক্তমূলক দেয়, যা ইথিনে আক্রমণ করে নতুন মূলক সৃষ্টি করে:
(C₆H₅COO)₂ → 2 C₆H₅COO^• → 2 C₆H₅^• + 2 CO₂
C₆H₅^• + CH₂=CH₂ → C₆H₅–CH₂–CH₂^•
শৃঙ্খল বিস্তার স্তর (Chain Propagation):
উৎপন্ন মূলকটি পরপর নতুন ইথিন অণুর সাথে যুক্ত হয়ে দীর্ঘায়িত হয়:
C₆H₅–(CH₂–CH₂)_n–CH₂–CH₂^• + CH₂=CH₂ → C₆H₅–(CH₂–CH₂)_n+1–CH₂–CH₂^•
শৃঙ্খল সমাপ্তি স্তর (Chain Termination):
দুটি দীর্ঘ মুক্তমূলক পরস্পরের সাথে যুক্ত হয়ে বিক্রিয়া সমাপ্ত করে:
2 C₆H₅–(CH₂–CH₂)_n–CH₂–CH₂^• → C₆H₅–(CH₂–CH₂)_n–(CH₂)₄–(CH₂–CH₂)_n–C₆H₅

(b) মনোমার ও ব্যবহার:

(i) নিওপ্রিন: মনোমার: ক্লোরোপ্রিন (২-ক্লোরোবিউটা-১,৩-ডাই-ইন)। ব্যবহার: তেলের পাইপ ও পরিবাহক বেল্ট।
(ii) ড্যাক্রন: মনোমার: ইথিলিন গ্লাইকল + টেরিফথ্যালিক অ্যাসিড। ব্যবহার: কুঞ্চনহীন জামাকাপড় ও হেলমেট।
(iii) ব্যাকেলাইট: মনোমার: ফেনল + ফর্মালডিহাইড। ব্যবহার: বৈদ্যুতিক সুইচ ও রান্নার পাত্রের হাতল।
(iv) মেলামাইন রজন: মনোমার: মেলামাইন + ফর্মালডিহাইড। ব্যবহার: অভঙ্গুর কাপ-প্লেট ও ডিনার সেট।

সাধারণ ভুলত্রুটি ও সতর্কতা (Common Traps)

সাধারণ ভুল ধারণা

প্রাকৃতিক রবার (Cis) ও গাটা-পার্চা (Trans) গুলিয়ে ফেলা

সঠিক পদ্ধতি ও সমাধান

ছাত্রছাত্রীরা প্রায়ই ভুল করে দুটিকেই স্থিতিস্থাপক মনে করে। মনে রাখতে হবে, প্রাকৃতিক রবার হলো cis-1,4-পলিয়াইসোপ্রিন যা স্প্রিং-এর মতো কুণ্ডলীর জন্য স্থিতিস্থাপক; অপরদিকে গাটা-পার্চা হলো trans-1,4-পলিয়াইসোপ্রিন যা ক্রিস্টাল গঠন করায় সম্পূর্ণ শক্ত ও অস্থিতিস্থাপক।

সাধারণ ভুল ধারণা

নাইলন ৬,৬ এবং নাইলন ৬-এর মনোমার মিশ্রিত করা

সঠিক পদ্ধতি ও সমাধান

নাইলন ৬,৬ দুটি পৃথক ৬-কার্বনের মনোমার (হেক্সামিথিলিনডাইঅ্যামিন ও অ্যাডিপিক অ্যাসিড) দ্বারা গঠিত। কিন্তু নাইলন ৬ শুধুমাত্র একটি মনোমার (ε-ক্যাপ্রোল্যাকটাম)-এর স্বতঃপলিমারাইজেশনে উৎপন্ন হয়।

সাধারণ ভুল ধারণা

থার্মোপ্লাস্টিক ও থার্মোসেটিং-এর তাপীয় আচরণ এক মনে করা

সঠিক পদ্ধতি ও সমাধান

পরীক্ষায় অনেকে লেখেন দুটিকেই গলিয়ে পুনর্ব্যবহার করা যায়। থার্মোপ্লাস্টিকে কোনো আড়াআড়ি বন্ধন না থাকায় বারবার গলানো ও ছাঁচে ঢালাই করা যায়; কিন্তু থার্মোসেটিংয়ে একবার স্থায়ী ত্রিমাত্রিক জালক গঠিত হলে পুনরায় তাপে আর গলে না, বরং পুড়ে নষ্ট হয়ে যায়।

সাধারণ ভুল ধারণা

সকল পলিমারের ক্ষেত্রে PDI > ১ বলে মনে করা

সঠিক পদ্ধতি ও সমাধান

কৃত্রিম পলিমারের ক্ষেত্রে PDI > ১ হলেও প্রাকৃতিকভাবে সৃষ্ট পলিমার যেমন বিশুদ্ধ প্রোটিন ও জিনের DNA-এর ক্ষেত্রে প্রতিটি অণুর ভর নির্দিষ্ট ও সমান হয়, তাই এদের ক্ষেত্রে PDI = ১।

সাধারণ ভুল ধারণা

ভলকানাইজেশনে রবারের সব দ্বি-বন্ধন ভেঙে যায় বলে ভাবা

সঠিক পদ্ধতি ও সমাধান

সালফার ভলকানাইজেশনে দ্বি-বন্ধন ধ্বংস হয় না; বরং দ্বি-বন্ধনের সংলগ্ন সক্রিয় অ্যালাইলিক অবস্থানে মাত্র ৩-৫% সালফার পরমাণু ডাইসালফাইড সেতু (-S-S-) তৈরি করে শৃঙ্খলগুলিকে আটকে রাখে।

চিত্রগত ব্যাখ্যা ও মডেল

অধ্যায় সারসংক্ষেপ ও গুরুত্বপূর্ণ বিষয়

মূল বিষয় 1

পলিমার হলো পুনরাবৃত্ত মনোমার দ্বারা গঠিত উচ্চ আণবিক ভরবিশিষ্ট ম্যাক্রোমলিকিউল (10^3–10^7 u)।

মূল বিষয় 2

আন্তঃআণবিক বলের ক্রম: ইলাস্টোমার (সবচেয়ে দুর্বল) < থার্মোপ্লাস্টিক < তন্তু (তীব্র H-বন্ধন) < থার্মোসেটিং (ত্রিমাত্রিক জালক)।

মূল বিষয় 3

মুক্তমূলক যুত পলিমারাইজেশন তিনটি স্তরে ঘটে: সূচনা (বেনজয়েল পারক্সাইড), বিস্তার এবং সমাপ্তি (কাপলিং/অসামঞ্জস্যকরণ)।

মূল বিষয় 4

জিগলার-নাটা অনুঘটক [TiCl4 + Al(C2H5)3] লঘু চাপে সরলরৈখিক, উচ্চ ঘনত্বের পলিথিন (HDPE) উৎপন্ন করে।

মূল বিষয় 5

LDPE পারক্সাইড সহ উচ্চ চাপে (১০০০-২০০০ atm) তৈরি হয় এবং শাখান্বিত; HDPE লঘু চাপে তৈরি রৈখিক ও কঠিন।

মূল বিষয় 6

নাইলন ৬,৬ গঠিত হয় হেক্সামিথিলিনডাইঅ্যামিন ও অ্যাডিপিক অ্যাসিড থেকে; নাইলন ৬ তৈরি হয় ε-ক্যাপ্রোল্যাকটামের রিং খোলার মাধ্যমে।

মূল বিষয় 7

প্রাকৃতিক রবার হলো cis-1,4-পলিয়াইসোপ্রিন (স্প্রিং-এর মতো স্থিতিস্থাপক); গাটা-পার্চা হলো trans-1,4-পলিয়াইসোপ্রিন (শক্ত ও অস্থিতিস্থাপক)।

মূল বিষয় 8

ভলকানাইজেশনে কাঁচা রবারকে ৩-৫% সালফার সহ ৩৭৩-৪১৫ K-তে উত্তপ্ত করলে অ্যালাইলিক স্থানে -S-S- ক্রসলিংক সৃষ্টি হয়।

মূল বিষয় 9

PHBV (৩-হাইড্রক্সিবিউটানোয়িক ও ৩-হাইড্রক্সিপেন্টানোয়িক অ্যাসিড থেকে) এবং নাইলন-২-নাইলন-৬ হলো জৈব-বিশ্লেষ্য পলিমার।

মূল বিষয় 10

সংখ্যা-গড় ভর (Mn) অভিস্রবণ চাপ দ্বারা এবং ওজন-গড় ভর (Mw) আলোক বিচ্ছুরণ দ্বারা নির্ণীত হয়; PDI = Mw / Mn >= ১।

স্ব-মূল্যায়ন অনুশীলন (Check Your Understanding)

মূল ধারণাগত স্পষ্টতা যাচাই করার জন্য অনুশীলন প্রশ্ন। উত্তর দেখার আগে নিজে সমাধান করার চেষ্টা করো।

নিম্ন ঘনত্বের পলিথিন (LDPE) অপেক্ষা উচ্চ ঘনত্বের পলিথিনের (HDPE) গলনাঙ্ক ও ঘনত্ব বেশি কেন?

উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন

উত্তর: LDPE চরম উচ্চ চাপে (১০০০–২০০০ বায়ুমণ্ডলীয় চাপ) মুক্তমূলক পদ্ধতিতে তৈরি হয় বলে এতে প্রচুর পার্শ্বশাখা সৃষ্টি হয়, ফলে অণুগুলি ঘনিষ্ঠভাবে সজ্জিত হতে পারে না এবং ঘনত্ব কম (০.৯১–০.৯২ g/cm³) হয়। পক্ষান্তরে জিগলার-নাটা অনুঘটকে প্রস্তুত HDPE সম্পূর্ণ সরলরৈখিক ও শাখাহীন হওয়ায় অণুগুলি অত্যন্ত ঘন সন্নিবিষ্ট হয়ে কেলাস তৈরি করে, যার ফলে এর ঘনত্ব (০.৯৬–০.৯৭ g/cm³) এবং গলনাঙ্ক (৪০৩ K) LDPE (৩৮৪ K) অপেক্ষা অনেক বেশি হয়।
শৃঙ্খলের শাখাবিন্যাস ও অণুর সন্নিবেশের পার্থক্য বিবেচনা করো।

প্রাকৃতিক রবার স্থিতিস্থাপক হলেও এর trans-আইসোমার গাটা-পার্চা শক্ত ও অস্থিতিস্থাপক কেন?

উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন

উত্তর: প্রাকৃতিক রবার হলো cis-1,4-পলিয়াইসোপ্রিন। cis-বিন্যাসে বৃহৎ মিথাইল ও মিথিলিন গ্রুপগুলি দ্বি-বন্ধনের একই দিকে থাকায় শৃঙ্খলটি স্প্রিং-এর মতো প্যাঁচানো থাকে এবং এদের মাঝে শুধু দুর্বল ভ্যান ডার ওয়ালস বল কাজ করে, যা টানলে সহজে প্রসারিত হয়। কিন্তু গাটা-পার্চায় trans-বিন্যাসের কারণে শৃঙ্খলটি সোজা আঁকাবাঁকা হয়ে পরস্পরের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে আবদ্ধ হয় এবং শক্তিশালী আন্তঃআণবিক বলযুক্ত কেলাস গঠন করে, ফলে এটি সম্পূর্ণ শক্ত ও অস্থিতিস্থাপক হয়।
দ্বি-বন্ধনের জ্যামিতিক বিন্যাস ও আন্তঃআণবিক বলের ভূমিকা লেখো।

নভোলাক ও ব্যাকেলাইটের কাঠামোগত পার্থক্য কী? নভোলাক থেকে কীভাবে ব্যাকেলাইট প্রস্তুত করা হয়?

উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন

উত্তর: নভোলাক হলো ফেনল ও ফর্মালডিহাইডের অম্লীয় ঘনীভবনে উৎপন্ন একটি সরলরৈখিক পলিমার যেখানে অর্থো-অর্থো মিথিলিন সেতু থাকে (এটি দ্রবণীয় ও রঙে ব্যবহৃত হয়)। নভোলাককে অতিরিক্ত ফর্মালডিহাইড বা হেক্সামিথিলিনটেট্রামিনের সাথে উত্তপ্ত করলে সমস্ত অবশিষ্ট অর্থো ও প্যারা অবস্থানে আড়াআড়ি বন্ধন (cross-linking) গঠিত হয়ে একটি কঠিন, অগলনীয় ও ত্রিমাত্রিক জালকযুক্ত থার্মোসেটিং পলিমার ব্যাকেলাইটে রূপান্তরিত হয়।
রৈখিক গঠন বনাম ত্রিমাত্রিক জালকাকারের রূপান্তর ব্যাখ্যা করো।

পলিমারের সংখ্যা-গড় আণবিক ভর (Mn) নির্ণয়ে অভিস্রবণ চাপ পদ্ধতি কেন অন্যান্য সংখ্যাগত ধর্মের চেয়ে বেশি উপযোগী?

উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন

উত্তর: পলিমারের আণবিক ভর অত্যন্ত বেশি (১০^৪ থেকে ১০^৭ g/mol) হওয়ায় নির্দিষ্ট ভরের পলিমার দ্রবণে কণার মোলার সংখ্যা অত্যন্ত নগণ্য হয়। এর ফলে বাষ্পচাপের অবনমন, হিমাঙ্ক অবনমন (ΔTf) বা স্ফুটনাঙ্ক উন্নয়ন (ΔTb)-এর মতো সংখ্যাগত ধর্মের মান এত সূক্ষ্ম হয় যে তা নির্ভুলভাবে মাপা অসম্ভব। কিন্তু অভিস্রবণ চাপ (Π = cRT/Mn) অতিক্ষুদ্র মোলার ঘনত্বের দ্রবণেও একটি পরিমাপযোগ্য তরল স্তম্ভের চাপ সৃষ্টি করে, তাই এটি সবচেয়ে নির্ভুল ও নির্ভরযোগ্য পদ্ধতি।
উচ্চ আণবিক ভরের কারণে মোলার ঘনত্বের স্বল্পতা বিবেচনা করো।

সমান সংখ্যক M1 = ২০,০০০ u এবং M2 = ৪০,০০০ u আণবিক ভরের অণু মিশ্রিত করলে মিশ্রণটির PDI কত হবে?

উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন

উত্তর: ধরি N1 = N2 = ১। (a) Mn = (১ × ২০,০০০ + ১ × ৪০,০০০) / (১ + ১) = ৬০,০০০ / ২ = ৩০,০০০ u। (b) Mw = [১ × (২০,০০০)^২ + ১ × (৪০,০০০)^২] / (১ × ২০,০০০ + ১ × ৪০,০০০) = (৪ × ১০^৮ + ১৬ × ১০^৮) / ৬০,০০০ = (২০ × ১০^৮) / (৬ × ১০^৪) = ৩৩,৩৩৩.৩৩ u। (c) PDI = Mw / Mn = ৩৩,৩৩৩.৩৩ / ৩০,০০০ = ১.১১১।
N1 = N2 = ১ ধরে Mn ও Mw গণনা করো।

অধ্যায় পড়া শেষ হয়েছে?

অনুশীলন শুরু করো

অনলাইন মক টেস্ট দিয়ে প্রস্তুতি যাচাই করো

পশ্চিমবঙ্গ মধ্যশিক্ষা পর্ষদ (WBBSE) পাঠ্যক্রম অনুযায়ী বহু বিকল্পীয় প্রশ্ন (MCQ) সমাধান করো। তাৎক্ষণিক ফলাফল, সঠিক ব্যাখ্যা এবং নিজের স্কোর জেনে নাও।

ফাউন্ডেশন টেস্ট

১৫টি MCQ • মূল ধারণা

অ্যাডভান্সড টেস্ট

১৫টি MCQ • বিশেষ প্রশ্নাবলি

শ্রেণি 12 Chemistry — সকল অধ্যায়

AI সহায়ক

তাত্ক্ষণিক সমাধান

পলিমার অধ্যায়ে কোনো প্রশ্ন বা সন্দেহ আছে? আমাদের AI শিক্ষক থেকে সহজ সমাধান ও ব্যাখ্যা নিন।

💬 "মূল বিষয়বস্তু সংক্ষেপে ব্যাখ্যা করো" 💬 "পরীক্ষায় সাধারণ ভুলগুলো কী কী?" 💬 "পরীক্ষার জন্য কীভাবে প্রস্তুতি নেব?"

পলিমার

অধ্যায়টির গুরুত্ব

অধ্যায়ের বিষয়সূচি ও রূপরেখা

সম্পূর্ণ তত্ত্ব ও ধারণাগত আলোচনা

Module 1: পলিমারের শ্রেণিবিভাগ — উৎস, কাঠামো, প্রস্তুতি ও আণবিক বল

Module 2: যুত (শৃঙ্খল-বৃদ্ধি) পলিমারাইজেশন মেকানিজম

Module 3: গুরুত্বপূর্ণ বাণিজ্যিক যুত পলিমার ও সহ-পলিমার

Module 4: ঘনীভবন (ধাপ-বৃদ্ধি) পলিমার — পলিমাইড, পলিয়েস্টার ও রজন

Module 5: প্রাকৃতিক ও কৃত্রিম রবার এবং ভলকানাইজেশন মেকানিজম

Module 6: জৈব-বিশ্লেষ্য পলিমার ও পলিমারের আণবিক ভর

গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক সমীকরণ, বিক্রিয়া ও সূত্র

সমাধানকৃত উদাহরণ ও প্রয়োগ (Solved Examples)

সাধারণ ভুলত্রুটি ও সতর্কতা (Common Traps)

সাধারণ ভুল ধারণা

সঠিক পদ্ধতি ও সমাধান

সাধারণ ভুল ধারণা

সঠিক পদ্ধতি ও সমাধান

সাধারণ ভুল ধারণা

সঠিক পদ্ধতি ও সমাধান

সাধারণ ভুল ধারণা

সঠিক পদ্ধতি ও সমাধান

সাধারণ ভুল ধারণা

সঠিক পদ্ধতি ও সমাধান

চিত্রগত ব্যাখ্যা ও মডেল

অধ্যায় সারসংক্ষেপ ও গুরুত্বপূর্ণ বিষয়

স্ব-মূল্যায়ন অনুশীলন (Check Your Understanding)

অনলাইন মক টেস্ট দিয়ে প্রস্তুতি যাচাই করো

শ্রেণি 12 Chemistry — সকল অধ্যায়

AI সহায়ক

Get the Latest Updates