Water cluster
রসায়নে, জলের গুচ্ছ হল একটি বিচ্ছিন্ন হাইড্রোজেন বন্ধিত সমাবেশ বা জলের অণুগুলির গুচ্ছ। এই ধরনের অনেক গুচ্ছ তাত্ত্বিক মডেল (সিলিকোতে) দ্বারা ভবিষ্যদ্বাণী করা হয়েছে, এবং কিছু পরীক্ষামূলকভাবে বিভিন্ন প্রসঙ্গে যেমন বরফ, বাল্ক তরল জল, গ্যাস পর্যায়ে, অ-মেরু দ্রাবকগুলির সাথে পাতলা মিশ্রণে এবং স্ফটিক জালগুলিতে হাইড্রেশনের জল হিসাবে সনাক্ত করা হয়েছে। সবচেয়ে সহজ উদাহরণ হল ওয়াটার ডাইমার (H2O) 2। তরল জলের কিছু অসঙ্গতিপূর্ণ বৈশিষ্ট্যের ব্যাখ্যা হিসাবে জলের গুচ্ছগুলি প্রস্তাব করা হয়েছে, যেমন তাপমাত্রার সাথে ঘনত্বের অস্বাভাবিক বৈচিত্র্য। জলের গুচ্ছগুলি নির্দিষ্ট সুপ্রামোলিকুলার কাঠামোর স্থিতিশীলতার সাথেও জড়িত। তারা জলে দ্রবীভূত অণু এবং আয়নগুলির জলীয়করণেও ভূমিকা পালন করবে বলে আশা করা হচ্ছে। তাত্ত্বিক ভবিষ্যদ্বাণী বিস্তারিত জল মডেলগুলি জলের গুচ্ছগুলির ঘটনার পূর্বাভাস দেয়, জলের অণুগুলির বিন্যাস হিসাবে যার মোট শক্তি স্থানীয় সর্বনিম্ন। বিশেষ আগ্রহের বিষয় হল চক্রাকার গুচ্ছ (H2O) n; এগুলি n = 3 থেকে 60 এর জন্য বিদ্যমান বলে পূর্বাভাস দেওয়া হয়েছে। গবেষণাটি 0.822 nm-এর 20টি জলের অণু সহ জলের গুচ্ছের আকারের পরীক্ষামূলক ফলাফল দেখায় হাইড্রোজেন বন্ড টপোলজি দক্ষতার সাথে তৈরি করতে এবং জলের গুচ্ছ এবং বরফের ভৌত বৈশিষ্ট্যগুলির পূর্বাভাস দেওয়ার জন্য গ্রাফ অপরিবর্তকগুলির গবেষণা ব্যবহার করে। গ্রাফ অপরিবর্তনীয়গুলির উপযোগিতা দুটি জলের গুচ্ছ বিবেচনা করে নিশ্চিত করা হয়, (H2O) 6 টি খাঁচা এবং (H2O) 20 টি ডোডেকাহেড্রন, যা জলের কঠিন এবং তরল পর্যায়ে মোটামুটি একই অক্সিজেন পরমাণু বিন্যাসের সাথে যুক্ত। নিম্ন তাপমাত্রায়, প্রায় 50 শতাংশ জলের অণু গুচ্ছের মধ্যে অন্তর্ভুক্ত থাকে। ক্লাস্টারের আকার বৃদ্ধির সাথে সাথে অক্সিজেন থেকে অক্সিজেনের দূরত্ব হ্রাস পেতে দেখা যায় যা তথাকথিত সমবায় বহু-দেহের মিথস্ক্রিয়ার জন্য দায়ীঃ চার্জ বিতরণে পরিবর্তনের কারণে এইচ-গ্রহণকারী অণু জল সমাবেশের প্রতিটি সম্প্রসারণের সাথে একটি ভাল এইচ-দাতা অণু হয়ে ওঠে। হেক্সামার (H2O) 6-এর জন্য অনেকগুলি আইসোমেরিক রূপ বিদ্যমান বলে মনে হয়ঃ রিং, বুক, ব্যাগ, খাঁচা থেকে প্রায় অভিন্ন শক্তি সহ প্রিজম আকৃতি পর্যন্ত। হেপট্যামার (H2O) 7-এর জন্য দুটি খাঁচার মতো আইসোমার রয়েছে এবং অক্টেমার (H2O) 8 হয় চক্রাকার বা ঘনক্ষেত্রের আকারে পাওয়া যায়। অন্যান্য তাত্ত্বিক গবেষণায় আরও জটিল ত্রিমাত্রিক কাঠামো সহ ক্লাস্টারের পূর্বাভাস দেওয়া হয়েছে। উদাহরণগুলির মধ্যে রয়েছে ফুলেরিন-সদৃশ ক্লাস্টার (এইচ2ও) 28, যা জল বকিবল নামে পরিচিত, এবং 280-জল-অণু দৈত্য আইকোসাহেড্রাল নেটওয়ার্ক (প্রতিটি জলের অণু অন্য 4টির সাথে সমন্বয় করে)। পরেরটি, যার ব্যাস 3 এনএম, 280 এবং 100 অণু সহ নেস্টেড আইকোসাহেড্রাল শেল নিয়ে গঠিত। 320 টি অণুর আরেকটি শেল সহ একটি বর্ধিত সংস্করণও রয়েছে। প্রতিটি শেল যোগ করার সাথে সাথে স্থায়িত্ব বৃদ্ধি পায়। 700 টিরও বেশি জলের অণুর জলীয় গুচ্ছের তাত্ত্বিক মডেল রয়েছে, তবে সেগুলি পরীক্ষামূলকভাবে পর্যবেক্ষণ করা হয়নি। পরীক্ষামূলক পর্যবেক্ষণ বাল্ক জলের যে কোনও সুপ্রামোলিকুলার কাঠামোর পরীক্ষামূলক অধ্যয়ন তাদের স্বল্প জীবনকালের কারণে কঠিনঃ হাইড্রোজেন বন্ধনগুলি 200 ফেমটোসেকেন্ডের চেয়ে দ্রুত সময়ে ক্রমাগত ভেঙে এবং সংস্কার হচ্ছে। তা সত্ত্বেও, গ্যাস পর্যায়ে এবং বেনজিন এবং তরল হিলিয়ামের মতো জল এবং অ-মেরু দ্রাবকগুলির পাতলা মিশ্রণে জলের গুচ্ছ দেখা গেছে। ক্লাস্টারগুলির পরীক্ষামূলক সনাক্তকরণ এবং বৈশিষ্ট্যকরণ নিম্নলিখিত পদ্ধতিগুলির মাধ্যমে অর্জন করা হয়েছেঃ দূর-ইনফ্রারেড spectroscopy|far-ইনফ্রারেড (এফআইআর), কম্পন-ঘূর্ণন-টানেলিং spectroscopy|vibration-ঘূর্ণন-টানেলিং (ভিআরটি), এন-এনএমআর এবং নিউট্রন বিচ্ছুরণ। হেক্সামারে তরল হিলিয়ামে সমতলীয় জ্যামিতি, জৈব দ্রাবকগুলিতে একটি চেয়ার গঠন এবং গ্যাস পর্যায়ে একটি খাঁচার কাঠামো পাওয়া যায়। আইআর স্পেকট্রোস্কোপি এবং ভর স্পেকট্রোমেট্রি সমন্বিত পরীক্ষাগুলি এন = (8-10) পরিসরে ক্লাস্টারগুলির জন্য ঘন বিন্যাস প্রকাশ করে। যখন জল হাইড্রেটের মতো স্ফটিক কাঠামোর অংশ হয়, তখন এক্স-রে বিচ্ছুরণ ব্যবহার করা যেতে পারে। এই পদ্ধতি ব্যবহার করে একটি জল হেপ্টামারের গঠন (চক্রাকার বাঁকানো ননপ্ল্যানার) নির্ধারণ করা হয়েছিল। এছাড়াও, একাধিক পলিঅক্সমেটালেট গুচ্ছের গহ্বরের ভিতরে আটকে থাকা সূত্র (এইচ2ও) 100 সহ বহু-স্তরযুক্ত জলের গুচ্ছগুলিও মুলার ও অন্যান্যদের দ্বারা রিপোর্ট করা হয়েছিল। বাল্ক তরল জলের ক্লাস্টার মডেল বেশ কয়েকটি মডেল তরলের মধ্যে ক্লাস্টার গঠনের দ্বারা প্রভাবিত বলে ধরে নিয়ে জলের বাল্ক বৈশিষ্ট্যগুলি হিসাব করার চেষ্টা করে। তরলের কোয়ান্টাম ক্লাস্টার ইকুইলিব্রিয়াম (কিউসিই) তত্ত্ব অনুসারে, তরল জলের বাল্ক পর্যায়ে এন = 8 ক্লাস্টার আধিপত্য বিস্তার করে, তারপরে এন = 5 এবং এন = 6 ক্লাস্টার। ত্রিগুণ বিন্দুর কাছাকাছি, একটি n = 24 গুচ্ছের উপস্থিতি আহ্বান করা হয়। অন্য একটি মডেলে, হেক্সামার এবং পেন্টামার বলয়ের মিশ্রণ থেকে বাল্ক জল তৈরি করা হয় যার মধ্যে ছোট ছোট দ্রবণগুলিকে আবদ্ধ করতে সক্ষম গহ্বর রয়েছে। আরেকটি মডেলে একটি ঘন জলের অক্টেমার এবং দুটি চক্রীয় টেট্রামারের মধ্যে একটি ভারসাম্য বিদ্যমান। যাইহোক, কোনও মডেল এখনও তাপমাত্রার একটি ফাংশন হিসাবে পরীক্ষামূলকভাবে পর্যবেক্ষণ করা জলের সর্বাধিক ঘনত্ব পুনরুত্পাদন করেনি। আরও দেখুন হাইড্রোজেন বন্ড এমপেম্বা প্রভাব জলের বৈশিষ্ট্য রিচার্ড জে. সায়কালি রেফারেন্স বহিরাগত লিঙ্ক লন্ডন সাউথ ব্যাঙ্ক ইউনিভার্সিটির জল গুচ্ছ লিঙ্ক কেমব্রিজ গুচ্ছ ডাটাবেস-বিভিন্ন জল মডেলের সাথে গণনা করা জল গুচ্ছ এবং এবি ইনিশিও পদ্ধতির সাথে অন্বেষণ করা জল গুচ্ছ অন্তর্ভুক্ত। ক্লাস্টার রসায়ন জল রসায়ন