সৃজনশীলঃ ‘বিকার-১ বিকার-২′X′+NH3⟶ সাদা…’ সিলেট বোর্ড ২০১৯ – পরিমাণগত রসায়ন, রসায়ন, রসায়ন ২য় পত্র (এইচএসসি)

অ্যালিফেটিক $1^{\circ }$ অ্যামিন, যেমন- মিথাইল অ্যামিন $\left({\mathrm{CH}}_3{\mathrm{NH}}_2\right)$ অণুর N পরমাণুতে নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন যুগল থাকায় প্রোটন গ্রহণ করতে পারে। তাই এটি ক্ষারক। জলীয় দ্রবণে ${\mathrm{CH}}_3{\mathrm{NH}}_2$ পানির সাথে উভমুখী বিক্রিয়ায় পানি থেকে প্রোটন গ্রহণ করে ঋণাত্মক ${\mathrm{OH}}^{-}$আয়ন ও মিথাইল অ্যামেনিয়াম আয়ন $\left({\mathrm{CH}}_3{\mathrm{NH}}_3^{+}\right)$উৎপন্ন করে।

      মিথাইল অ্যামিন                             মিথাইল অ্যামোনিয়াম আয়ন

উৎপন্ন মিথাইল অ্যামোনিয়াম আয়নের ধনাত্মক চার্জ নাইট্রোজেন পরমাণু ও একটি কাবর্ন পরমাণু শেয়ার করে থাকে। ধনাত্মক চার্জের বিস্তরণের ফলে তুলনামূলকভাবে মিথাইল অ্যামোনিয়াম আয়ন অধিক সুস্থিত হয়। ${\mathrm{CH}}_3{\mathrm{NH}}_2$ ও পানির বিক্রিয়ার ক্ষেত্রে ${\mathrm{OH}}^{-}$আয়নের পরিমাণ বৃদ্ধি পায় অর্থাৎ এর আয়নীকরণ ধ্রুবক $K_b$ এর মান বেড়ে $K_b=4.4\times {10}^{-4}$ এবং ${\mathrm{pK}}_b=3.36$ হয়। 

বিকার-১ এ আছে $5.3g250\mathrm{mL}{\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3$ দ্রবণ। এখানে,
${\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3$ এর ভর, $w=5.3g$
${\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3$ দ্রবণের আয়তন, $V=250\mathrm{mL}$
${\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3$ এর আণবিক ভর, $M=(23\times 2+12+16\times 3)g{\mathrm{mol}}^{-1}$

$=106g{\mathrm{mol}}^{-1}$

${\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3$ দ্রবণের ঘনমাত্রা, $S=$ ?
আমরা জানি,

$\begin{array}{cc}& S=\frac{w\times 1000}{V\times M}\\ & \Rightarrow S=\frac{5.3\times 1000}{250\times 106}M=0.2M\end{array}$

এখন, ঘনমাত্রা $=0.2M$

$\begin{array}{cc}& =0.2\mathrm{mol}L{L}^{-1}\\ & =0.2\times 106g{L}^{-1}\\ & =0.2\times 106\times {10}^3{\mathrm{mgL}}^{-1}\\ & =21200{\mathrm{mgL}}^{-1}\\ & =21200\mathrm{ppm}[\because 1\mathrm{ppm}=1\mathrm{mg}/L]\end{array}$

সুতরাং, বিকার-১ দ্রবণের ঘনমাত্রা $21200ppm$ ।

ঘ উদ্দীপকের বিকার ১ এ আছে $250\mathrm{mL}0.2M{\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3$ দ্রবণ এবং বিকার-2 এ আছে 10 mL 0.1 M X দ্রবণ।
এখন, $\mathrm{HCl}+{\mathrm{NH}}_3\to$ সাদা ধোঁয়া
$\left(X\right)$

সুতরাং, $X$ যৌগটি $HCl$।
এখন,

$\begin{array}{cc}250\mathrm{mL}0.2M{\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3& \equiv (250\times 0.2)\mathrm{mL}1M{\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3\\ & =50\mathrm{mL}1M{\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3\\ 10\mathrm{mL}0.1M\mathrm{HCl}& \equiv (10\times 0.1)\mathrm{mL}1M\mathrm{HCl}\\ & =1\mathrm{mL}1M\mathrm{HCl}\end{array}$

এখন, দ্রবণদ্বয় একত্রে মেশালে সংঘটিত বিক্রিয়া,

${\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3+2\mathrm{HCl}=2\mathrm{NaCl}+H_{2}O+{\mathrm{CO}}_2$

বিক্রিয়া হতে দেখা যায়-

$2mol$$HCl$ বিক্রিয়া করে $1\mathrm{mol}{\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3$ এর সাথে অর্থাৎ $1mL$$1MHCl$ বিক্রিয়া করে $0.5\mathrm{mL}1M{\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3$ এর সাথে সুতরাং, দ্রবণে $(50-0.5)$ বা $49.5\mathrm{mL}1M\mathrm{Na}{\mathrm{CO}}_3$ বাকি থাকবে। সুতরাং মিশ্রণটি হবে ক্ষারীয় যেটি তার $pH$ মান থেকে নিশ্চিত হওয়া যায়।
দ্রবণের $pH$ নির্ণয়:
${\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3$ এর আয়তন $V_1=49.5\mathrm{mL}$
${\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3$ এর ঘনমাত্রা, $S_1=1M$
দ্রবণের আয়তন, $V_2=(250+10)\mathrm{mL}$

$=260\mathrm{mL}$

" ঘনমাত্রা, $S_2=$ ?
এখন, $V_1{S}_1=V_2{S}_2$

$\Rightarrow S_2=\frac{V_1{S}_1}{V_2}=\frac{49.5\times 1}{260}M=0.1904M$

এখন, $\mathrm{pOH}=-\log \left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]$

$=-\log (2\times 0.1904)=0.419$

$\begin{array}{cc}\therefore \mathrm{pH}& =14-0.419\\ & =13.58\end{array}$

$pH$ স্কেল হতে জানি কোনো দ্রবণের $pH7$ অপেক্ষা বেশি হলে সেটি ক্ষার। $pH$ মান যত বেশি হবে সেটি তত তীব্র ক্ষার। সুতরাং $13.58pH$ বিশিষ্ট দ্রবণটি তীব্র ক্ষারীয় প্রকৃতির ।