বিজ্ঞানী টিমটিম
আজ রাতের আকাশঢাকার আকাশে আজ রাতে কী দেখা যাবে?লাইভ ম্যাপ

এসএসসি রসায়ন · অধ্যায় ১১

খনিজ সম্পদ: জীবাশ্ম

এক কথায়

কোটি কোটি বছর আগে মাটির নিচে চাপা পড়া উদ্ভিদ ও প্রাণীর দেহাবশেষ তাপ ও চাপে রূপ নেয় কয়লা, পেট্রোলিয়াম ও প্রাকৃতিক গ্যাসে। এগুলোই জীবাশ্ম জ্বালানি, যার মূল উপাদান হাইড্রোকার্বন। অ্যালকেন (CnH2n+2) সম্পৃক্ত, অ্যালকিন (CnH2n) ও অ্যালকাইন (CnH2n-2) অসম্পৃক্ত। পেট্রোলিয়ামকে আংশিক পাতনে ভাগ করে নানা জ্বালানি পাওয়া যায়।

জীবাশ্ম কী, জীবাশ্ম জ্বালানি কীভাবে তৈরি হলো

লক্ষ লক্ষ বছর আগে মরে যাওয়া উদ্ভিদ ও প্রাণীর দেহ পলিমাটির স্তরের নিচে চাপা পড়ে। বাতাসের অক্সিজেন না পাওয়ায় সেগুলো পুরোপুরি পচতে পারেনি। ভূগর্ভের উচ্চ তাপ ও প্রচণ্ড চাপে ধীরে ধীরে এগুলো রূপান্তরিত হয় কার্বনসমৃদ্ধ পদার্থে। এই দেহাবশেষ বা তার ছাপকেই বলে জীবাশ্ম (fossil)।

জীবাশ্ম থেকে তৈরি যেসব পদার্থ পুড়িয়ে শক্তি পাওয়া যায়, সেগুলো জীবাশ্ম জ্বালানি: কয়লা (কঠিন), পেট্রোলিয়াম (তরল) ও প্রাকৃতিক গ্যাস (গ্যাসীয়)। এগুলো তৈরি হতে কোটি বছর লাগে, কিন্তু আমরা ফুরিয়ে ফেলছি কয়েকশ বছরে। তাই এরা অনবায়নযোগ্য সম্পদ।

  • কয়লা: মূলত প্রাচীন উদ্ভিদ থেকে। কার্বনের পরিমাণ অনুযায়ী পিট < লিগনাইট < বিটুমিনাস < অ্যানথ্রাসাইট। বাংলাদেশে বড়পুকুরিয়ায় বিটুমিনাস কয়লা পাওয়া যায়।
  • পেট্রোলিয়াম: মূলত সামুদ্রিক ক্ষুদ্র জীবের দেহাবশেষ থেকে; নানা হাইড্রোকার্বনের জটিল মিশ্রণ।
  • প্রাকৃতিক গ্যাস: প্রধান উপাদান মিথেন (CH4)। বাংলাদেশের গ্যাসক্ষেত্রের গ্যাসে মিথেন প্রায় ৯৫% বা তার বেশি।

পেট্রোলিয়ামের আংশিক পাতন

খনি থেকে তোলা অপরিশোধিত তেল (crude oil) সরাসরি কাজে লাগে না। এর উপাদানগুলোর স্ফুটনাঙ্ক আলাদা, তাই উত্তপ্ত করে বাষ্প বানিয়ে একটি উঁচু ভাগকারী স্তম্ভে (fractionating column) পাঠানো হয়। স্তম্ভের নিচে তাপমাত্রা বেশি, ওপরে কম। যে উপাদানের স্ফুটনাঙ্ক যত কম, সে তত ওপরে উঠে ঘনীভূত হয়। এই প্রক্রিয়াকে আংশিক পাতন বলে।

সাধারণভাবে অণুতে কার্বন পরমাণু যত বেশি, স্ফুটনাঙ্ক তত বেশি, তাই সে স্তম্ভের তত নিচে জমা হয়।

  • পেট্রোলিয়াম গ্যাস (C1–C4): সবার ওপরে; রান্নার এলপিজি।
  • পেট্রোল বা গ্যাসোলিন (প্রায় C5–C10): গাড়ির জ্বালানি।
  • ন্যাপথা: রাসায়নিক শিল্পের কাঁচামাল।
  • কেরোসিন (প্রায় C10–C16): বাতি, স্টোভ, বিমানের জ্বালানি।
  • ডিজেল (প্রায় C14–C20): বাস, ট্রাক, জেনারেটর।
  • লুব্রিকেটিং তেল, প্যারাফিন মোম ও সবার নিচে বিটুমিন (পিচ): রাস্তা তৈরি।

হাইড্রোকার্বন ও সমগোত্রীয় শ্রেণি

শুধু কার্বন ও হাইড্রোজেন দিয়ে তৈরি যৌগকে হাইড্রোকার্বন বলে। কার্বন পরমাণু একে অপরের সাথে লম্বা শিকল ও বলয় বানাতে পারে (ক্যাটেনেশন), তাই লক্ষ লক্ষ জৈব যৌগ সম্ভব।

একই সাধারণ সংকেত মেনে চলা, পাশাপাশি দুটি সদস্যে CH2 পার্থক্যযুক্ত এবং প্রায় একই রকম রাসায়নিক ধর্মের যৌগের দলকে সমগোত্রীয় শ্রেণি (homologous series) বলে। শ্রেণির সদস্যদের ভৌত ধর্ম (যেমন স্ফুটনাঙ্ক) ধাপে ধাপে বদলায়।

  • সম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বন: কার্বন-কার্বন শুধু একক বন্ধন (অ্যালকেন)।
  • অসম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বন: অন্তত একটি দ্বিবন্ধন (অ্যালকিন) বা ত্রিবন্ধন (অ্যালকাইন)।
  • অ্যারোমেটিক হাইড্রোকার্বন: বেনজিন (C6H6) বলয়যুক্ত যৌগ।

অ্যালকেন: শান্ত স্বভাবের প্যারাফিন

অ্যালকেনের সাধারণ সংকেত CnH2n+2। প্রথম চারটি: মিথেন CH4, ইথেন C2H6, প্রোপেন C3H8, বিউটেন C4H10। এরা কম সক্রিয় বলে পুরনো নাম প্যারাফিন (কম আসক্তি)।

অ্যালকেন বাতাসে পুড়ে প্রচুর তাপ দেয়, এজন্যই জ্বালানি। পর্যাপ্ত অক্সিজেনে সম্পূর্ণ দহনে CO2 ও পানি হয়; অক্সিজেন কম থাকলে বিষাক্ত কার্বন মনোক্সাইড (CO) তৈরি হতে পারে। সূর্যালোকে অ্যালকেন ক্লোরিনের সাথে প্রতিস্থাপন বিক্রিয়া দেয়।

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + তাপ

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl (সূর্যালোকে)

অ্যালকিন ও অ্যালকাইন: অসম্পৃক্ত ও সক্রিয়

অ্যালকিনের সাধারণ সংকেত CnH2n, যেমন ইথিন (ইথিলিন) C2H4, যাতে C=C দ্বিবন্ধন আছে। অ্যালকাইনের সাধারণ সংকেত CnH2n-2, যেমন ইথাইন (অ্যাসিটিলিন) C2H2, যাতে C≡C ত্রিবন্ধন আছে।

দ্বিবন্ধন বা ত্রিবন্ধন ভেঙে নতুন পরমাণু যুক্ত হতে পারে, তাই এরা যুত বিক্রিয়া (addition reaction) দেয়। নিকেল প্রভাবকে হাইড্রোজেন যোগ করলে অ্যালকিন অ্যালকেনে পরিণত হয়।

অসম্পৃক্ততা শনাক্তের সহজ পরীক্ষা: লালচে-বাদামি ব্রোমিন পানিতে অ্যালকিন বা অ্যালকাইন যোগ করলে রং চলে যায়, অ্যালকেনে যায় না।

C2H4 + H2 → C2H6 (Ni প্রভাবক, তাপ)

C2H4 + Br2 → C2H4Br2 (ব্রোমিন পানির রং দূর হয়)

সমাণুতা ও কার্যকরী মূলক

একই আণবিক সংকেত কিন্তু ভিন্ন গাঠনিক সংকেত ও ভিন্ন ধর্মের যৌগকে সমাণু বলে। যেমন C4H10 এর দুটি সমাণু: সরল শিকলের n-বিউটেন ও শাখাযুক্ত আইসোবিউটেন (2-মিথাইলপ্রোপেন)।

জৈব যৌগে যে পরমাণু বা পরমাণুগুচ্ছ তার বৈশিষ্ট্যমূলক রাসায়নিক ধর্ম ঠিক করে, তাকে কার্যকরী মূলক বলে।

  • অ্যালকোহল: –OH, যেমন ইথানল C2H5OH।
  • অ্যালডিহাইড: –CHO, যেমন মিথান্যাল HCHO।
  • কিটোন: >C=O, যেমন প্রোপানোন CH3COCH3।
  • কার্বক্সিলিক এসিড: –COOH, যেমন ইথানয়িক এসিড CH3COOH (ভিনেগারের এসিড)।

ক্র্যাকিং ও পলিমার

আংশিক পাতনে ভারী অংশ বেশি আসে, কিন্তু চাহিদা বেশি পেট্রোলের। তাই উচ্চ তাপে (প্রভাবকসহ) বড় হাইড্রোকার্বন অণুকে ভেঙে ছোট অ্যালকেন ও অ্যালকিন বানানো হয়। একে ক্র্যাকিং বলে।

অনেকগুলো ছোট অণু (মনোমার) যুক্ত হয়ে বিশাল অণু (পলিমার) গঠনের প্রক্রিয়া পলিমারকরণ। ইথিন থেকে পলিথিন, প্রোপিন থেকে পলিপ্রোপিলিন, ভিনাইল ক্লোরাইড থেকে PVC তৈরি হয়।

পলিথিনের মতো প্লাস্টিক সহজে পচে না। শত শত বছর পরিবেশে থেকে মাটি, নদী ও সাগর দূষিত করে। তাই কম ব্যবহার, পুনর্ব্যবহার ও রিসাইক্লিং জরুরি।

C10H22 → C8H18 + C2H4 (ক্র্যাকিং)

n CH2=CH2 → (–CH2–CH2–)n (পলিথিন)

জীবাশ্ম জ্বালানি ও পরিবেশ

জীবাশ্ম জ্বালানি পোড়ালে CO2 বাড়ে, যা গ্রিনহাউস প্রভাব বাড়িয়ে পৃথিবীকে উষ্ণ করছে। কয়লা ও তেলে থাকা সালফার পুড়ে SO2 হয়, যা এসিড বৃষ্টির কারণ। অসম্পূর্ণ দহনে CO ও কালো ধোঁয়া বাতাস নষ্ট করে।

সমাধানের পথ: জ্বালানির দক্ষ ব্যবহার, সৌর ও বায়ুশক্তির মতো নবায়নযোগ্য উৎস, গাছ লাগানো, আর গ্যাসলাইনের লিক বন্ধ রাখা, কারণ মিথেন নিজেও শক্তিশালী গ্রিনহাউস গ্যাস।

বহুনির্বাচনী প্রশ্ন (MCQ)

  1. ১. প্রাকৃতিক গ্যাসের প্রধান উপাদান কোনটি?

    • ক) ইথেন
    • খ) মিথেন
    • গ) প্রোপেন
    • ঘ) বিউটেন
    উত্তর দেখো

    উত্তর: খ) মিথেন — বাংলাদেশের প্রাকৃতিক গ্যাসে মিথেন (CH4) প্রায় ৯৫% বা তার বেশি।

  2. ২. অ্যালকিনের সাধারণ সংকেত কোনটি?

    • ক) CnH2n+2
    • খ) CnH2n
    • গ) CnH2n-2
    • ঘ) CnHn
    উত্তর দেখো

    উত্তর: খ) CnH2n — অ্যালকিনে একটি C=C দ্বিবন্ধন থাকে, সংকেত CnH2n।

  3. ৩. আংশিক পাতনে ভাগকারী স্তম্ভের সবচেয়ে ওপরে কোনটি পাওয়া যায়?

    • ক) বিটুমিন
    • খ) ডিজেল
    • গ) পেট্রোলিয়াম গ্যাস
    • ঘ) কেরোসিন
    উত্তর দেখো

    উত্তর: গ) পেট্রোলিয়াম গ্যাস — সবচেয়ে কম স্ফুটনাঙ্কের ছোট অণু (C1–C4) সবার ওপরে ওঠে।

  4. ৪. কোনটি ব্রোমিন পানির রং দূর করে?

    • ক) CH4
    • খ) C2H6
    • গ) C3H8
    • ঘ) C2H4
    উত্তর দেখো

    উত্তর: ঘ) C2H4 — ইথিন অসম্পৃক্ত, দ্বিবন্ধনে ব্রোমিন যুক্ত হয়ে রং চলে যায়।

  5. ৫. C4H10 এর কয়টি সমাণু আছে?

    • ক) ১টি
    • খ) ২টি
    • গ) ৩টি
    • ঘ) ৪টি
    উত্তর দেখো

    উত্তর: খ) ২টি — n-বিউটেন ও আইসোবিউটেন, মোট দুটি।

  6. ৬. কার্বক্সিলিক এসিডের কার্যকরী মূলক কোনটি?

    • ক) –OH
    • খ) –CHO
    • গ) –COOH
    • ঘ) >C=O
    উত্তর দেখো

    উত্তর: গ) –COOH — –COOH মূলক এসিডধর্ম দেয়, যেমন ইথানয়িক এসিড।

  7. ৭. পলিথিনের মনোমার কোনটি?

    • ক) ইথিন
    • খ) ইথাইন
    • গ) মিথেন
    • ঘ) ভিনাইল ক্লোরাইড
    উত্তর দেখো

    উত্তর: ক) ইথিন — অসংখ্য ইথিন (CH2=CH2) অণু যুক্ত হয়ে পলিথিন হয়।

  8. ৮. বড় হাইড্রোকার্বন অণু ভেঙে ছোট অণু তৈরির প্রক্রিয়া কোনটি?

    • ক) পলিমারকরণ
    • খ) ক্র্যাকিং
    • গ) হাইড্রোজেনেশন
    • ঘ) আংশিক পাতন
    উত্তর দেখো

    উত্তর: খ) ক্র্যাকিং — উচ্চ তাপে বড় অণু ভাঙাকে ক্র্যাকিং বলে।

সৃজনশীল প্রশ্ন

উদ্দীপক: একটি পরীক্ষাগারে তিনটি গ্যাস A, B ও C আছে, প্রতিটিতে দুটি করে কার্বন পরমাণু। A তে শুধু একক বন্ধন, B তে একটি দ্বিবন্ধন এবং C তে একটি ত্রিবন্ধন আছে।

  • ক) হাইড্রোকার্বন কী?
  • খ) অ্যালকেনকে প্যারাফিন বলা হয় কেন?
  • গ) B থেকে কীভাবে A পাওয়া যায়, সমীকরণসহ লেখো।
  • ঘ) A ও B কে ব্রোমিন পানি দিয়ে কীভাবে আলাদা করা যায়, বিশ্লেষণ করো।
উত্তর দেখো
  1. শুধু কার্বন ও হাইড্রোজেন দিয়ে গঠিত যৌগকে হাইড্রোকার্বন বলে।
  2. অ্যালকেনে কেবল একক বন্ধন থাকায় এরা অন্য পদার্থের সাথে সহজে বিক্রিয়া করে না, অর্থাৎ আসক্তি কম। ল্যাটিন শব্দে কম আসক্তি বোঝাতে এদের প্যারাফিন বলা হয়।
  3. A হলো ইথেন C2H6, B হলো ইথিন C2H4। নিকেল প্রভাবকের উপস্থিতিতে উত্তপ্ত অবস্থায় ইথিনের সাথে হাইড্রোজেন যোগ করলে দ্বিবন্ধন ভেঙে ইথেন হয়: C2H4 + H2 → C2H6। এটি যুত বিক্রিয়া।
  4. দুটি আলাদা পাত্রের লালচে-বাদামি ব্রোমিন পানিতে A ও B চালনা করি। B (ইথিন) অসম্পৃক্ত, তার দ্বিবন্ধনে Br2 যুক্ত হয়ে বর্ণহীন C2H4Br2 তৈরি করে, তাই রং দ্রুত চলে যায়। A (ইথেন) সম্পৃক্ত, যুত বিক্রিয়া দিতে পারে না, তাই রং থেকে যায়। এভাবে রঙের পরিবর্তন দেখে সহজেই সম্পৃক্ত ও অসম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বন আলাদা করা যায়।

উদ্দীপক: একটি তেল শোধনাগারে অপরিশোধিত তেল উত্তপ্ত করে একটি উঁচু স্তম্ভে পাঠানো হয়। স্তম্ভের বিভিন্ন উচ্চতা থেকে X (রান্নার গ্যাস), Y (গাড়ির জ্বালানি) ও Z (রাস্তার পিচ) সংগ্রহ করা হয়। চাহিদা মেটাতে ভারী অংশ ভেঙে বাড়তি Y তৈরি করা হয়।

  • ক) জীবাশ্ম জ্বালানি কাকে বলে?
  • খ) প্রাকৃতিক গ্যাস অনবায়নযোগ্য সম্পদ কেন?
  • গ) X, Y ও Z স্তম্ভের কোথায় পাওয়া যায় এবং কেন, ব্যাখ্যা করো।
  • ঘ) বাড়তি Y তৈরির প্রক্রিয়াটি অর্থনৈতিকভাবে কতটা গুরুত্বপূর্ণ, মূল্যায়ন করো।
উত্তর দেখো
  1. লক্ষ লক্ষ বছর আগের উদ্ভিদ ও প্রাণীর দেহাবশেষ থেকে ভূগর্ভে তৈরি যে জ্বালানি (কয়লা, পেট্রোলিয়াম, প্রাকৃতিক গ্যাস) পুড়িয়ে শক্তি পাওয়া যায়, তাকে জীবাশ্ম জ্বালানি বলে।
  2. প্রাকৃতিক গ্যাস তৈরি হতে কোটি কোটি বছর লাগে, কিন্তু ব্যবহারে দ্রুত ফুরিয়ে যায়। মানুষের জীবৎকালে এটি আবার তৈরি হয় না, তাই এটি অনবায়নযোগ্য।
  3. স্তম্ভের নিচে তাপমাত্রা বেশি, ওপরে কম। X (পেট্রোলিয়াম গ্যাস, C1–C4) এর স্ফুটনাঙ্ক সবচেয়ে কম, তাই সবার ওপরে গ্যাস হিসেবে বের হয়। Y (পেট্রোল, প্রায় C5–C10) মাঝারি স্ফুটনাঙ্কের, তাই ওপরের দিকে ঘনীভূত হয়। Z (বিটুমিন) এর অণু সবচেয়ে বড় ও স্ফুটনাঙ্ক সবচেয়ে বেশি, তাই সবার নিচে থাকে।
  4. প্রক্রিয়াটি ক্র্যাকিং। আংশিক পাতনে স্বাভাবিকভাবে পেট্রোলের তুলনায় ভারী অংশ বেশি পাওয়া যায়, অথচ বাজারে পেট্রোলের চাহিদা অনেক বেশি। ক্র্যাকিংয়ে কম দামি ভারী অংশ ভেঙে দামি পেট্রোল পাওয়া যায়, যেমন C10H22 → C8H18 + C2H4। সাথে উৎপন্ন ইথিন পলিথিনসহ নানা প্লাস্টিক শিল্পের কাঁচামাল। ফলে একই পরিমাণ অপরিশোধিত তেল থেকে বেশি মূল্যবান পণ্য মেলে, অপচয় কমে। তাই ক্র্যাকিং অর্থনৈতিকভাবে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

বাস্তব জীবনে মজার যোগসূত্র

তোমার রান্নাঘরের চুলার আগুন আসলে কোটি বছর আগের সূর্যের আলো! প্রাচীন উদ্ভিদ ও অণুজীব সালোকসংশ্লেষণে সূর্যের শক্তি জমিয়ে রেখেছিল, মাটির নিচে চাপা পড়ে সেটাই হয়েছে গ্যাস ও তেল। আর মজার ব্যাপার, মিথেনের নিজের কোনো গন্ধ নেই; লিক ধরতে সরবরাহের গ্যাসে ইচ্ছে করে তীব্র গন্ধের যৌগ মেশানো হয়।

প্রশ্ন ও উত্তর

জীবাশ্ম জ্বালানি কি একদিন শেষ হয়ে যাবে?

হ্যাঁ, এগুলো অনবায়নযোগ্য। তৈরি হতে কোটি বছর লাগে, তাই বর্তমান হারে ব্যবহার করলে মজুদ একসময় ফুরাবে।

সম্পৃক্ত ও অসম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বনের মূল পার্থক্য কী?

সম্পৃক্তে কার্বন-কার্বন শুধু একক বন্ধন, অসম্পৃক্তে অন্তত একটি দ্বি বা ত্রিবন্ধন থাকে। অসম্পৃক্তগুলো যুত বিক্রিয়া দেয় ও ব্রোমিন পানির রং দূর করে।

আংশিক পাতন কোন ধর্মের ওপর নির্ভর করে?

মিশ্রণের উপাদানগুলোর স্ফুটনাঙ্কের পার্থক্যের ওপর।

বদ্ধ ঘরে গ্যাস জ্বালানো বিপজ্জনক কেন?

অক্সিজেন কমে গেলে অসম্পূর্ণ দহনে বর্ণহীন, গন্ধহীন বিষাক্ত কার্বন মনোক্সাইড তৈরি হয়, যা রক্তের অক্সিজেন পরিবহন আটকে দেয়। তাই জানালা খোলা রাখতে হয়।

পলিথিন পরিবেশের জন্য ক্ষতিকর কেন?

এটি জীবাণু দিয়ে সহজে ভাঙে না, শত শত বছর মাটি ও পানিতে থেকে যায় এবং নালা বন্ধ, মাটির উর্বরতা হ্রাস ও সামুদ্রিক প্রাণীর ক্ষতি করে।

আরও পড়ো

সূত্র: NCTB রসায়ন, নবম-দশম শ্রেণি (একাদশ অধ্যায়: খনিজ সম্পদ: জীবাশ্ম) · Encyclopaedia Britannica: Fossil fuel · U.S. Energy Information Administration: Oil and petroleum products explained