সৃজনশীলঃ ‘১নং কোষের উপাদান…’ ঢাকা বোর্ড ২০১৯ – তড়িৎ রসায়ন, রসায়ন, রসায়ন ২য় পত্র (এইচএসসি)

যেসব জৈব যৌগের গঠন চ্যাপ্টা বা সমতলীয় বলয়াকার বিশিষ্ট এবং ঐ বলয় গঠনকারী পরমাণুসমূহের ( $4n+2$ ) সংখ্যক সঞ্চরণশীল $\pi$-ইলেকট্রন দ্বারা আণবিক অরবিটাল সৃষ্টি হয়, তাদেরকে অ্যারোমেটিক যৌগ বলে। এক্ষেত্রে $(4n+2)$ সংখ্যক $\pi$-ইলেকট্রন দ্বারা আণবিক সংকেত, $n=1,2,3$ অথবা 0 ইত্যাদি দ্বারা বেনজিনয়েড বলয় সংখ্যা অথবা পাঁচ বা ছয় পরমাণু দ্বারা গঠিত বিষম চাক্রিক বলয় সংখ্যাকে বোঝানো হয়।

জৈব যৌগের সমতলীয় বলয়াকার গঠনে সঞ্চরণশীল $(4n+2)$ সংখ্যক $\pi$-ইলেকট্রন ভিত্তিক অ্যারোমেটিক যৌগের এরূপ সংজ্ঞাকে হাকেল নিয়ম (Huckel rule) বলে।

হাকেল নিয়ম মতে, ন্যাপথালিন একটি অ্যারোমেটিক যৌগ, কারণ এর সমতলীয় গঠনে সঞ্চরণশীল 10 টি $\pi$-ইলেকট্রন আছে। এক্ষেত্রে 10 সংখ্যাটি হল একটি হাকেল সংখ্যা। ন্যাপথালিন অণুতে চক্র সংখ্যা =2, তাই $(4n+2)$ তে $n=2$ হলে তখন $(4\times 2+2)=10$ হয়, যা দ্বারা বলয়ে সঞ্চরণশীল $\pi$-ইলেকট্রন সংখ্যা বোঝায়।
তাই ন্যাপথালিন একটি অ্যারোমেটিক যৌগ, যার সংকেত নিম্নরূপ- 

উদ্দীপকের উল্লেখিত ২নং কোষের উপাদান ${\mathrm{Li}}^{2+},{\mathrm{LiCoO}}_2$, ইথিলিন কার্বনেট। কাজেই এই কোষটি হল লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারি। এটির চার্জিং ও ডিসচার্জিং প্রক্রিয়াটি হলো- 

চার্জিং ও ডিসচার্জিং: লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির ক্ষেত্রে অ্যানোড ও ক্যাথোড তড়িৎদ্বারের মধ্যে ${\mathrm{Li}}^{+}$এর স্থানান্তরের ফলে ইলেকট্রনের দান ও গ্রহণ এর মাধ্যমে ডিসচার্জিং ও চার্জিং প্রক্রিয়া সম্পন্ন হয়। এটি সম্পূর্ণ দুটি বিপরীত প্রক্রিয়া। চার্জিং এর সময় ক্যাথোড তড়িৎদ্বারের ${\mathrm{LiCoO}}_2$ হতে ${\mathrm{Li}}^{+}$মুক্ত হয়ে প্রথমে তড়িৎ বিশ্লেষ্য ও বিভেদ পর্দা অতিক্রম করে অ্যানোডে গিয়ে চার্জ মুক্ত হয়। ডিসচার্জিংয়ের সময় গ্রাফাইট অ্যানোডের ${\mathrm{Li}}^{+}$মুক্ত হয়ে তড়িৎ বিশ্লেষ্য ও বিভেদ পর্দা অতিক্রম করে ক্যাথোডে চার্জ মুক্ত হয়। এ ব্যাটারির-
ধনাত্মক তড়িৎদ্বারের বিক্রিয়া : ${\mathrm{LiCoO}}_2\mathrm{Hbol}{\mathrm{Li}}_{(1-n)}{\mathrm{CoO}}_2+{\mathrm{nLi}}^{+}+{\mathrm{ne}}^{-}$ 
ঋণাত্মক তড়িৎদ্বারের বিক্রিয়া: ${\mathrm{nLi}}^{+}+{\mathrm{ne}}^{-}+6C$ Hoool ${\mathrm{Li}}_n{C}_6$
সামগ্রিক কোষ বিক্রিয়া : ${\mathrm{LiCoO}}_2+6C\to {\mathrm{Li}}_{(1-n)}{\mathrm{CoO}}_2+{\mathrm{Li}}_n{C}_6$ যখন অতিরিক্ত চার্জ 5.2 Volt অতিক্রম করে, তখন-
${\mathrm{LiCoO}}_2\to {\mathrm{Li}}^{+}+{\mathrm{CoO}}_2+e^{-}$
এক্ষেত্রে ${\mathrm{Co}}^{3+}$ ও ${\mathrm{Co}}^{4+}$ এর মধ্যে আয়নের বিনিময় ঘটে এবং ইলেকট্রন উৎপন্ন হয়।
ব্যাটারির চার্জের সময়: ${\mathrm{Co}}^{3+}\to {\mathrm{Co}}^{4+}+e^{-}$
এবং ডিসচার্জের সময়: ${\mathrm{Co}}^{4+}+e^{-}\to {\mathrm{Co}}^{3+}$, এ বিক্রিয়া সম্পন্ন হয়।

উদ্দীপকে উল্লেখিত ১ম কোষের উপাদান $\mathrm{Pb},{\mathrm{PbO}}_2,H_2{\mathrm{SO}}_4$ এবং ৩য় কোষের উপাদান $H_2,O_2,\mathrm{KOH}$ । কাজেই আমরা বলতে পারি ১ম কোষটি হল লেড সঞ্চয়ী কোষ ও ৩য় কোষটি হল অ্যালকালাইন ফুয়েল সেল বা হাইড্রোজেন সেল।
১নং ও ৩নং কোষ দুইটির মধ্যে ৩নং কোষ অর্থাৎ হাইড্রোজেন সেল তুলনামূলক পরিবেশ বান্ধব কারণ-
i. লেড সঞ্চয়ী কোষ গঠিত হয় লেডের অক্সাইড দ্বারা। লেড একটি ভারী ধাতু। পরিবেশে এর কোন বায়োডিগ্রেডেশন হয় না। এটি সহজেই তাই খাদ্য চক্রে প্রবেশ করতে পারে।
অপরদিকে হাইড্রোজেন ফুয়েল সেলে জ্বালানি হিসেবে ব্যবহৃত হয় $H_2$ যা পরিবেশ বান্ধব বলে পরিগণিত। এই কোষের সহ উৎপাদ হলো পানি ও স্বল্প পরিমাণ ${\mathrm{CO}}_2$ ।
ii. লেড হিমোগ্লোবিন সংশ্লোষণে বাধা দেয়, এনজাইমের কার্যক্ষমতা হ্রাস করে। কিডনি ও মস্তিষ্কের কোষ নষ্ট করে দেয়। এটি কার্সিওজেনিক বা ক্যান্সার সৃষ্টিকারী। অপর দিকে হাইড্রোজেন ফুয়েল সেলের সহ উৎপাদ হল $H_{2}O$ এবং অল্প পরিমাণে ${\mathrm{CO}}_2$ । যার কোনো পার্শ্বপ্রতিক্রিয়া নেই যা পরিবেশের ক্ষতি করে না।
iii. $H_2$-ফুয়েল সেলে নবায়নযোগ্য জ্বালানি ব্যবহার করলে কর্মদক্ষতা বেড়ে 80-99% হয়। ফলে জ্বালানি সাশ্রয় হয়। পরিবহন ক্ষেত্রে H-ফুয়েল সেলের কর্মদক্ষতা $40-60\%$ যেখানে জীবাশ্ম জ্বালানির ক্ষেত্রে সেটি $20\%$ । অপরদিকে লেড স্টোরেজ সেলের পুনঃচক্রায়ন সম্ভব। কিন্তু এই সেল থেকে Pb ও ${\mathrm{PbO}}_2$ থেকে পুনঃশোধন করার দরকার পড়ে। এতে পরিবেশে লেড মুক্ত হওয়ার আংশকা থাকে। এই জন্য পুনঃচক্রায়ন সীমিত আকারে করতে হয়।
অতএব, উপর্যুক্ত আলোচনা থেকে আমরা এই সিদ্ধান্তে আসতে পারি যে, ৩নং কোষ অধিক পরিবেশ বান্ধব।