সৃজনশীলঃ ‘…’ বরিশাল বোর্ড ২০২৫ – পরিবেশ রসায়ন, রসায়ন, রসায়ন ২য় পত্র (এইচএসসি)

কার্বোক্সিলিক এসিডের শনাক্তকরণ :

চুনের পানির পরীক্ষা : একটি পরীক্ষানলে কঠিন ${\mathrm{NaHCO}}_3$ অথবা ${\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3$ নিয়ে তাতে $4-5$ ফোঁটা জৈব নমুনা যোগ করে উত্তপ্ত করা হলো।

পর্যবেক্ষণ : বুদবুদ আকারে বর্ণহীন ও গন্ধহীন ${\mathrm{CO}}_2$ গ্যাস নির্গত হয় যা চুনের পানিকে ঘোলা করে থাকে।

তাপ$R-{\mathrm{COOH}}_1+{\mathrm{NaHCO}}_3\stackrel{\text{ তাপ }}{\to }R-{\mathrm{COONa}}_2+H_{2}O+{\mathrm{CO}}_2\left(g\right)$ 

$\begin{array}{cc}& 2R-\mathrm{COOH}+{\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3⟶2R-{\mathrm{COONa}}^{-}{H}_{2}O+{\mathrm{CO}}_2\\ & \mathrm{Ca}\left(\mathrm{OH}{)}_2\right(\mathrm{aq})+{\mathrm{CO}}_2(g)⟶{\mathrm{CaCO}}_3(s)+H_{2}O(l)\end{array}$ 

সিদ্ধান্ত : জৈব নমুনাটিতে $-COOH$ মূলক উপস্থিত ।

উদ্দীপকের $x_1$ হলো আদর্শ গ্যাস। আদর্শ গ্যাসের সমীকরণ হলো $\mathrm{PV}=\mathrm{nRT}$ । নিচে এ সমীকরণ প্রতিষ্ঠা করা হলো-

বয়েলের সূত্রমতে, স্থির তাপমাত্রায় নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের আয়তন ঐ গ্যাসের উপর প্রযুক্ত চাপের ব্যস্তানুপাতিক।

অর্থাৎ, $V\propto \frac{1}{P}$$[$যখন $T$ স্থির$]$$.........\left(i\right)$

চার্লসের সূত্রমতে, স্পির চাপে নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের আয়তন উক্ত গ্যাসের. পরম তাপমাত্রার সমানুপাতিক।

অর্থাৎ, $V\propto T$$[$যখন $P$ স্থির$]$$.........\left(ii\right)$

আবার, অ্যাভোগেড্রোর প্রকল্প অনুসারে, স্থির চাপ ও তাপমাত্রায় কোনো গ্যাসের আয়তন তার অণুর সংখ্যার সমানুপাতিক।

অর্থাৎ, $V\propto n$$[$যখন $P$ ও $T$ স্থির $]$$.........\left(iii\right)$

উপরে বর্ণিত বয়েল ও চার্লসের সূত্র এবং অ্যাভোগেড্রোর প্রকল্প সমন্বয় করে সমীকরণ $\left(i\right),\left(ii\right)$ ও $\left(iii\right)$ হতে পাই,

$V\propto n\frac{1}{p}T$

বা, $V=k\frac{nT}{P}[k=$ সমানুপাতিক ধ্রুবক]

বা, $PV=\mathrm{knT}$

এখন, $k$ এর পরিবর্তে মোলার গ্যাস ধ্রুবক $R$ ব্যবহার করে পাই,

$PV=nRT$$.........\left(iv\right)$

এ $\left(iv\right)$ নং সমীকরণটি $x_1$ তথা আদর্শ গ্যাসের সমীকরণ। 

উদ্দীপকের $x_2$ ও $x_3$ রেখা দুটি বাস্তব গ্যাস রেখা এবং $x_1$ রেখাটি আদর্শ গ্যাস রেখা। খুব নিম্নচাপে ও উচ্চ তাপমাত্রায় বাস্তব গ্যাস রেখা আদর্শ গ্যাস রেখার মত আচরণ করে। নিচে যুক্তিসহ ব্যাখ্যা করা হলো

খুব নিম্নচাপে: খুব নিম্নচাপে গ্যাসের আয়তনের $\left(V\right)$ মান খুব বেশি হয়। ফলে গ্যাস অণুগুলোর মধ্যকার দূরত্ব খুব বেশি হয়। এর ফলে গ্যাস অণুগুলোর মধ্যকার আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বল খুবই কম হয় এবং $a$-এর মান ক্ষুদ্র হয়ে পড়ে। $a$ এর ক্ষুদ্র মান ও $V$ এর বৃহৎ মানের জন্য $\frac{a}{V^2}$ পদটির মান অত্যন্ত কম হয়। তাই $\frac{a}{V^2}$ পদটিকে $P$-এর সাপেক্ষে অগ্রাহ্য করা যায়। আবার $V$-এর বর্ধিত মানের জন্য $b$-এর মানকে $V$-এর সাপেক্ষে অগ্রাহ্য করা যায়। সুতরাং, খুব নিম্নচাপ $P+\frac{a}{V^2}\approx P$ এবং $V-b\approx V$। এই অবস্থায় ভ্যানডার ওয়ালস সমীকরণটির রূপ হয় $PV=RT$ । কাজেই খুব নিম্নচাপে $x_2$ ও $x_3$ রেখা $x_1$ আদর্শ রেখার মত হবে।

উচ্চ তাপমাত্রা: খুব উচ্চ তাপমাত্রায় গ্যাসের আয়তন অত্যন্ত বেশি হয়। আবার, খুব উচ্চ তাপমাত্রায় গ্যাস অণুগুলোর গতিশক্তি এত বেশি হয় যে, এই গতিশক্তি গ্যাস অণুগুলোর মধ্যকার আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বলকে সহজেই অতিক্রম করে। ফলে খুব উচ্চ তাপমাত্রায় $\frac{a}{V^2}$ এর মান $P-$এর সাপেক্ষে ছোট হয়ে পড়ে। আবার, আয়তনের $\left(V\right)$ বর্ধিত মানে $b$-এর মানও $V-$এর সাপেক্ষে নগণ্য হয়। সুতরাং খুব উচ্চ তাপমাত্রায় $P+\frac{a}{V^2}\approx P$ এবং $V-b\approx V$। এই অবস্থায় ভ্যানডার ওয়ালস সমীকরণের রূপ হয় : $PV=RT$। এভাবেই খুব উচ্চ তাপমাত্রায় $x_2$ ও $x_3$ গ্যাসের রেখা $x_1$ গ্যাসের রেখার মত আচরণ করবে।