উভধর্মী পদার্থ

রসায়নে অ্যাম্ফোটেরিক বা উভধর্মী পদার্থ হলো একটি অণু বা আয়ন যা অ্যাসিড এবং ক্ষার উভয় হিসাবে বিক্রিয়া করতে পারে। ^[১] এটি কোন ধরনের পদার্থের মতো আচরণ করবে, তা নির্ভর করে কোন বিক্রিয়ায় ব্যবহার করা হচ্ছে তার উপর। 'অ্যাম্ফোটেরিক' শব্দের উপসর্গটি গ্রীক উপসর্গ অ্যাম্ফি থেকে উদ্ভূত যার অর্থ "উভয়"।

ব্রনস্টেড-লাউরি অম্ল-ক্ষার তত্ত্ব অনুসারে উভধর্মী যৌগ হলো এমন এক ধরনের অণু, যা প্রোটন (H⁺) দান বা গ্রহণ করতে পারে। যেমন: অ্যামাইনো অ্যাসিড এবং প্রোটিন, যার মধ্যে অ্যামাইন এবং কার্বক্সিলিক অ্যাসিড গ্রুপ রয়েছে এবং জলের মতো স্ব-আয়নাইজ যোগ্য যৌগ।

অ্যামফোলাইট হলো উভধর্মী অণু যা অম্লীয় এবং ক্ষারক উভয়ের ন্যায় আচরণ করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, একটি অ্যামিনো অ্যাসিড (H ₂ N–RCH–CO ₂ H) এর একটি ক্ষারীয় যৌগ NH₂ এবং একটি অম্লীয় যৌগ COOH উভয়ই রয়েছে এবং রাসায়নিক ভারসাম্যের বিভিন্ন কাঠামো হিসাবে বিদ্যমান:

H₂N–RCH–CO₂H + H₂O ⇌ H₂N–RCH–COO⁻+ H₃O⁺ ⇌ H₃N⁺–RCH–COOH + OH⁻ ⇌ H₃N⁺–RCH–COO⁻ + H₂O

পানি প্রায় নিরপেক্ষ একটি যৌগ (pH ≅ ৭), মৌলিক অ্যামিনো গ্রুপ বেশিরভাগই প্রোটোনেটেড এবং কার্বক্সিলিক অ্যাসিড বেশিরভাগই ডিপ্রোটোনেটেড, যাতে প্রধানত H₃N⁺–RCH–COO⁻ মূলক উপস্থিত থাকে। যে যৌগের গড় pH শূন্য তাকে অণুর আইসোইলেক্ট্রিক বিন্দু বলে। অ্যামফোলাইটগুলি আইসোইলেক্ট্রিক ফোকাসিং -এ ব্যবহারের জন্য একটি স্থিতিশীল pH গ্রেডিয়েন্ট স্থাপন করতে ব্যবহৃত হয়।

ধাতব অক্সাইড যা অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে লবণ এবং জল তৈরি করে। অনেক ধাতু (যেমন দস্তা, টিন, সীসা, অ্যালুমিনিয়াম এবং বেরিলিয়াম ) উভধর্মী অক্সাইড বা হাইড্রোক্সাইড গঠন করে। Al₂O₃ একটি উভধর্মী পদার্থের অক্সাইডের উদাহরণ। অ্যামফোটেরিজম অক্সাইডের জারণ অবস্থার উপর নির্ভর করে। উভধর্মী অক্সাইডের মধ্যে রয়েছে সীসা (II) অক্সাইড এবং জিঙ্ক (II) অক্সাইড,ইত্যাদি।^[২]

ব্যুৎপত্তি

অ্যাম্ফোটেরিক গ্রীক শব্দ amphoteroi থেকে উদ্ভূত ( ἀμφότεροι ) যার অর্থ "উভয়"। অম্ল-ক্ষার রসায়ন সম্পর্কিত শব্দগুলি হলো অ্যাম্ফিক্রোম্যাটিক এবং অ্যাম্ফিক্রোইক, উভয়ই বর্ণনা করে এমন পদার্থ যেমন অম্ল-ক্ষার সূচক যা অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়ার উপর একটি রং দেয় এবং ক্ষারের সাথে বিক্রিয়ার উপর অন্য রং দেয়।^[৩]

অ্যাম্ফিপ্রোটিক অণু

অ্যাসিড এবং ক্ষারগুলোর ব্রনস্টেড-লাউরি তত্ত্ব অনুসারে, অ্যাসিডগুলি প্রোটন দাতা এবং ক্ষারগুলি প্রোটন গ্রহণকারী। ^[৪] একটি অ্যাম্ফিপ্রোটিক অণু (বা আয়ন) যেমন প্রোটন দান বা গ্রহণ করতে পারে, ফলে অ্যাসিড বা বেস উভয় হিসাবে কাজ করতে পারে। জল, অ্যামিনো অ্যাসিড, হাইড্রোজেন কার্বনেট আয়ন (বা বাইকার্বোনেট আয়ন) HCO ₃ ⁻, ডাইহাইড্রোজেন ফসফেট আয়ন H ₂ PO ₄ ^–, এবং হাইড্রোজেন সালফেট আয়ন (বা বাইসালফেট আয়ন) HSO ₄ ^– হলো অ্যাম্ফিপ্রোটিক প্রজাতির সাধারণ উদাহরণ। যেহেতু তারা একটি প্রোটন দান করতে পারে, সমস্ত উম্ফপ্রোটিক পদার্থে একটি হাইড্রোজেন পরমাণু থাকে। এছাড়াও, যেহেতু তারা অ্যাসিড বা ক্ষারর মতো কাজ করতে পারে, তাই তারা অ্যামফোটেরিক।

উদাহরণ

জলীয় দ্রবণে পানির অণু উভধর্মী । এটি একটি হাইড্রোনিয়াম আয়ন H₃O⁺ গঠনের জন্য একটি প্রোটন গ্রহণ করতে পারে, অথবা একটি হাইড্রোক্সাইড আয়ন OH^- গঠন করতে একটি প্রোটন ত্যাগ করতে পারে। ^[৫]

আরেকটি সম্ভাবনা হলো দুটি জলের অণুর মধ্যে আণবিক অটোয়নাইজেশন প্রতিক্রিয়া, যেখানে একটি জলের অণু অ্যাসিড হিসাবে কাজ করে এবং অন্যটি ক্ষার হিসাবে কাজ করে।

H₂O + H₂O ⇌ H₃O ⁺ + OH ⁻

বাইকার্বোনেট আয়ন, HCO₃⁻, অ্যাম্ফোটেরিক কারণ এটি একটি অ্যাসিড বা ক্ষারক হিসাবে কাজ করতে পারে:

অ্যাসিড হিসাবে: HCO₃⁻ + OH⁻ ⇌ CO₃²⁻ + H₂O

ক্ষার হিসাবে: HCO₃⁻ + H⁺ ⇌ H₂CO₃

দ্রষ্টব্য: পাতলা জলীয় দ্রবণে হাইড্রোনিয়াম আয়ন, H₃O⁺ (aq) গঠিত হয়, ফলে ভারসাম্যের জন্য প্রোটনের হাইড্রেশন উপেক্ষিত হয়।

অজৈব পলিপ্রোটিক অ্যাসিডের অন্যান্য উদাহরণগুলির মধ্যে রয়েছে সালফিউরিক অ্যাসিড, ফসফরিক অ্যাসিড, ইডিটিএ এবং হাইড্রোজেন সালফাইডের আয়ন যা এক বা একাধিক ত্যাগ করে। জৈব রসায়ন এবং প্রাণরসায়নে, গুরুত্বপূর্ণ উদাহরণগুলির মধ্যে রয়েছে অ্যামিনো অ্যাসিড এবং সাইট্রিক অ্যাসিডের জাতক।

যদিও একটি অ্যাম্ফিপ্রোটিক প্রজাতি অবশ্যই উভধর্মী হতে হবে, বিতর্ক সত্য নয়। উদাহরণস্বরূপ, একটি ধাতব অক্সাইড যেমন জিঙ্ক অক্সাইড, ZnO-তে হাইড্রোজেন নেই এবং তাই প্রোটন দান করতে পারে না। তবুও, এটি হাইড্রক্সাইড আয়নের সাথে বিক্রিয়া করে একটি অ্যাসিড হিসাবে কাজ করতে পারে, একটি ক্ষার:

ZnO(s) + 2OH ⁻ + H ₂ O → Zn(OH) ₄ ^2- (aq)

এই বিক্রিয়াটি ব্রনস্টেড-লাউরি অম্ল-ক্ষার তত্ত্বের আওতায় পড়ে না। জিংক অক্সাইড যেমন ক্ষার হিসেবে কাজ করতে পারে

ZnO(s) + 2H ⁺ → Zn ²⁺ (aq) + H ₂ O

এটিকে অ্যাম্ফিপ্রোটিক হিসাবে গন্য করা হয় না, বরং উভধর্মী হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়।

অক্সাইড

জিঙ্ক অক্সাইড (ZnO) অ্যাসিড এবং ক্ষারক উভয়ের সাথে বিক্রিয়া করে:

• অ্যাসিডে: ZnO + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂O
• ক্ষারকে: ZnO + 2NaOH + H₂O → Na₂[Zn(OH)₄]

এই বিক্রিয়াটি বিভিন্ন আয়নকে আলাদা করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, উদাহরণস্বরূপ জিঙ্ক (II), যা ক্ষারে দ্রবীভূত হয়, কিন্তু ম্যাঙ্গানিজ (II) ক্ষারে দ্রবীভূত হয় না। ফলে ম্যাঙ্গানিজ (II) এবং জিঙ্ক (II) এর মিশ্রণ থেকে মৌল ২টি কে আলাদা করতে এটি ব্যবহৃত হয়।

লেড অক্সাইড (PbO):

• অ্যাসিডে: PbO + 2 HCl → PbCl₂ + H₂O
• ক্ষারে: PbO + 2NaOH + H₂O → Na₂[Pb(OH)₄]

অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড (Al₂O₃):

• অ্যাসিডে: Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O
• ক্ষারে: Al₂O₃ + 2NaOH + 3 H₂O → 2 Na[Al(OH)₄] (হাইড্রেটেড সোডিয়াম অ্যালুমিনেট )

স্ট্যানাস অক্সাইড (SnO ):

• এসিডে: SnO + 2 HCl ⇌ SnCl ₂ + H ₂ O
• ক্ষারে: SnO + 4 NaOH + H ₂ O ⇌ Na ₄ [Sn(OH) ₆ ]

ভ্যানডিয়াম ডাই অক্সাইড (VO₂):

• অ্যাসিডে: VO ₂ + 2 HCl → VOCl ₂ + H ₂ O
• ক্ষারে: 4 VO ₂ + 2 NaOH → Na ₂ V ₄ O ₉ + H ₂ O

আরও কিছু উপাদান যা উভধর্মী অক্সাইড তৈরি করে তা হলো গ্যালিয়াম, ইন্ডিয়াম, স্ক্যান্ডিয়াম, টাইটানিয়াম, জিরকোনিয়াম, ক্রোমিয়াম, লোহা, কোবাল্ট, তামা, রূপা, সোনা, জার্মেনিয়াম, অ্যান্টিমনি, বিসমাথ, বেরিলিয়াম এবং টেলুরিয়াম ।

হাইড্রোক্সাইড সমূহ

অ্যালুমিনিয়াম হাইড্রোক্সাইডও উভধর্মী:

• ক্ষারক হিসাবে (অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়ায় নিরপেক্ষ পদার্থ তৈরি করে): ${\displaystyle {\ce {Al(OH)3 + {\overset {acid}{3 HCl}}-> AlCl3 + 3 H2O}}}$
• অ্যাসিড হিসাবে (ক্ষারকের সাথে বিক্রিয়ায় নিরপেক্ষ পদার্থ তৈরি করে): ${\displaystyle {\ce {Al(OH)3 + {\overset {base}{NaOH}}-> Na[Al(OH)4]}}}$

বেরিলিয়াম হাইড্রোক্সাইড:

• ${\displaystyle {\ce {Be(OH)2 + {\overset {acid}{2 HCl}}-> BeCl2 + 2 H2O}}}$
• ${\displaystyle {\ce {Be(OH)2 + {\overset {base}{2 NaOH}}-> Na2[Be(OH)4]}}}$^[৬]

ক্রোমিয়াম হাইড্রোক্সাইড:

• ${\displaystyle {\ce {Cr(OH)3 + {\overset {acid}{3 HCl}}-> CrCl3 + 3H2O}}}$
• ${\displaystyle {\ce {Cr(OH)3 + {\overset {base}{NaOH}}-> Na[Cr(OH)4]}}}$

আরও দেখুন

• সমবৈদ্যুতিক বিন্দু
• জটিল খেয়েছে