সৃজনশীলঃ ‘…’ চট্টগ্রাম বোর্ড ২০২৩ – গুণগত রসায়ন, রসায়ন, রসায়ন ১ম পত্র (এইচএসসি)

নির্দিষ্ট তামাত্রায় উৎপাদের ঘনমাত্রার গুণফল ও বিক্রিয়কের ঘনমাত্রার গুণফল এর অনুপাতকে সামাধুব্ক বলে। সামাধুবকের মান কখনো শূন্য বা অসীম হয়না। একটি উৎমুখী বিক্রিয়া বিবেচনা করে -

A + B ⇌ C + D

$\mathrm{ke}=\frac{\left[C\right]\left[D\right]}{\left[A\right]\left[B\right]}$ এবং $\mathrm{kp}=\frac{P_C\times P_D}{P_A\times P_B}$

এখানে, বিক্রিয়ার $k_c/k_p$ শুরু করতে হলে উৎপাদের পরিমান শূন্য হওয়া প্রয়োজন। কিন্তু উভমুখী বিক্রিয়ার ভেদে সম্যবস্থাস, এটি সম্ভব নয়। আবার $k_c/k_p$ অসীম হবে, বিক্রিয়াকেরপরিমান শূন্য করতে হবে, সেটিও উৎমুখী বিক্রিয়ার সম্যবস্থায় ভামৎব নয় সুতরাং সাম্যধুবকের মান শূন্য বা অসীম হয় না। 

উদ্দীপকের A পাত্রের দ্রবণের $C{H}_{3}COOH$ একটি দুর্বল এসিড। দুর্বল এসিডের ক্ষেত্রে,

এখানে, $\text{boldsymbol}\alpha$ = বিয়োজনমাত্রা।

$\begin{array}{cc}{K}_a& =\frac{\left[{\mathrm{CH}}_3{\mathrm{COO}}^{-}\right]\left[H^{+}\right]}{\left[{\mathrm{CH}}_3\mathrm{COOH}\right]}\\ & =\frac{\alpha C\cdot \alpha C}{(1-\alpha )C}=\frac{{\alpha }^{2}C}{1-\alpha }\end{array}$

$\alpha \ll 1$ হলে, $1-\alpha =1$

$K_a={\alpha }^{2}C$

এখানে,

$\begin{array}{cc}& K_a=1.8\times {10}^{-5}\\ & C=0.25M\end{array}$

বা, $\alpha =\sqrt{\frac{K_a}{C}}=\sqrt{\frac{1.8\times {10}^{-5}}{0.25}}$

$\begin{array}{cc}& =8.49\times {10}^{-3}\\ \left[H^{+}\right]=\alpha C& =8.49\times {10}^{-3}\times 0.25\\ & =2.12\times {10}^{-3}M\end{array}$

আমরা জানি,

$\begin{array}{cc}pH& =-\log \left[H^{+}\right]\\ & =-\log (2.12\times {10}^{-3})\\ & =2.67\end{array}$

উদ্দীপক হতে,

$25\mathrm{mL}0.25M{\mathrm{CH}}_3\mathrm{COOH}$

$\equiv (25\times 0.25)\mathrm{mL}1M{\mathrm{CH}}_3\mathrm{COOH}$

$\equiv 6.25\mathrm{mL}1MC{H}_3\mathrm{COOH}$

$15\mathrm{mL}0.25M\mathrm{NaOH}\equiv (15\times 0.25)\mathrm{mL}1M\mathrm{NaOH}$

$\equiv 3.75\mathrm{mL}1M\mathrm{NaOH}$

সংশ্লিষ্ট বিক্রিয়া: ${\mathrm{CH}}_3\mathrm{COOH}+\mathrm{NaOH}\to {\mathrm{CH}}_3\mathrm{COONa}+H_{2}O$

বিক্রিয়া হতে,

$1\mathrm{mol}\mathrm{NaOH}\equiv 1\mathrm{mol}{\mathrm{CH}}_3\mathrm{COOH}\equiv 1\mathrm{mol}{\mathrm{CH}}_3\mathrm{COONa}$

অর্থাৎ

$\begin{array}{cc}3.75\mathrm{mL}1M\mathrm{NaOH}& \equiv 3.75\mathrm{mL}1{\mathrm{MCH}}_3\mathrm{COOH}\\ & \equiv 3.75\mathrm{mL}1M{\mathrm{CH}}_3\mathrm{COONa}.\end{array}$

সুতরাং, মিশ্রণে অতিরিক্ত $C{H}_{3}COOH$ আছে = (6.25 – 3.75) mL. = 2.5 mL। যেহেতু $C{H}_{3}COOH$ দুর্বল এসিড, সেহেতু $C{H}_{3}COOH$ ও ${\mathrm{CH}}_3\mathrm{COONa}$ দ্রবণ অম্লীয় বাফার হিসেবে কাজ করবে।
এ দ্রবণে সামান্য এসিড ও ক্ষার যোগ করলে দ্রবণের pH মানের কোনো পরিবর্তন হবে না। নিচে তা বিশ্লেষণ করা হলো-
বাফার দ্রবণে $C{H}_{3}COOH$ ও ${\mathrm{CH}}_3\mathrm{COONa}$ উপাদানদ্বয় নিম্নরূপে বিয়োজিত হয় :

${\mathrm{CH}}_3\mathrm{COOH}\left(\mathrm{aq}\right)\rightleftharpoons {\mathrm{CH}}_3{\mathrm{COO}}^{-}\left(\mathrm{aq}\right)+H^{+}\left(\mathrm{aq}\right)$

(মৃদু এসিড, তাই সামান্য বিয়োজিত হয়)

${\mathrm{CH}}_3\mathrm{COONa}\left(\mathrm{aq}\right)\to {\mathrm{CH}}_3{\mathrm{COO}}^{-}\left(\mathrm{aq}\right)+{\mathrm{Na}}^{+}\left(\mathrm{aq}\right)$

(আয়নিক লবণ, তাই সম্পূর্ণ বিয়োজিত হয়)

১. সামান্য পরিমাণ এসিড যোগ করা হলে: সামান্য পরিমাণ এসিড দ্রবণে যোগ করা হলে প্রদত্ত $H^{+}$ আয়নগুলো দ্রবণে বিদ্যমান $C{H}_{3}CO{O}^{-}$ আয়নের সাথে যুক্ত হয়ে নিম্নরূপে মৃদু তড়িৎ বিশ্লেষ্য $C{H}_{3}COOH$ উৎপন্ন করে।
$H^{+}\left(\mathrm{aq}\right)+{\mathrm{CH}}_3{\mathrm{COO}}^{-}\left(\mathrm{aq}\right)\to {\mathrm{CH}}_3\mathrm{COOH}\left(\mathrm{aq}\right)$
এসিটিক এসিড মৃদু তড়িৎ বিশ্লেষ্য হওয়ায় সামান্য পরিমাণে বিয়োজিত হয়। তাই ঐ বাফার দ্রবণে প্রদত্ত অম্ল দ্বারা $H^{+}$ আয়নের ঘনমাত্রা বাড়ে না। অর্থাৎ pH-এর মান অপরিবর্তিত থাকে।

২. সামান্য পরিমাণ ক্ষার যোগ করা হলে : সামান্য পরিমাণে ক্ষার এ বাফার দ্রবণে যোগ করলে অতিরিক্ত $O{H}^{-}$ আয়ন দ্রবণে উপস্থিত $H^{+}$ আয়নের সাথে যুক্ত হয়ে $H_{2}O$ উৎপন্ন করে। ফলে দ্রবণে মোট $O{H}^{-}$ আয়নের ঘনমাত্রা স্থির থাকে। তাই এসিটিক এসিডের সাম্যাবস্থা ডানদিকে সরে গিয়ে $H^{+}$ আয়ন তৈরি করে বিক্রিয়ারত $H^{+}$ আয়নের অভাব পূর্ণ করে।

$\begin{array}{cc}& {\mathrm{OH}}^{-}\left(\mathrm{aq}\right)+H^{+}\left(\mathrm{aq}\right)⟶H_{2}O\left(\ell \right)\\ & {\mathrm{CH}}_3\mathrm{COOH}\left(\mathrm{aq}\right)\rightleftharpoons {\mathrm{CH}}_3{\mathrm{COO}}^{-}\left(\mathrm{aq}\right)+H^{+}\left(\mathrm{aq}\right)\end{array}$

অতএব দেখা যায় যে, এ জাতীয় বাফার দ্রবণে সামান্য পরিমাণ এসিড বা ক্ষার যোগ করলেও তা দ্রবণের $H^{+}$ বা $O{H}^{-}$ এর পরিমাণ বৃদ্ধি করতে পারে না। ফলে pH এর মান অপরিবর্তিত থাকে।