সৃজনশীলঃ ‘…’ ঢাকা বোর্ড ২০১৭ – পরিমাণগত রসায়ন, রসায়ন, রসায়ন ২য় পত্র (এইচএসসি)

যখন কোনো বিক্রিয়ায় ইলেকট্রনের আদান-প্রদান ঘটে তখন তাকে রেডক্স বিক্রিয়া বলে। তড়িৎ বিশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় ক্যাথোড থেকে ধনাত্মক আয়ন ইলেকট্রন গ্রহণ করে (বিজারণ) এবং অ্যানোডে ঋণাত্মক আয়ন ইলেকট্রন ত্যাগ করে (জারণ)। 

অ্যানোড অর্ধকোষ : $\mathrm{Zn}-2e^{-}\to {\mathrm{Zn}}^{2+}$ (জারণ)

ক্যাথোড অর্ধকোষ : ${\mathrm{Cu}}^{2+}+2e^{-}\to \mathrm{Cu}$ (বিজারণ)

অতএব, তড়িৎ বিশ্লেষণ একটি রেডক্স প্রক্রিয়া।

দ্রবণদ্বয়কে মিশ্রিত করলে মিশ্রণের ঘনমাত্রা নিচে নির্ণয় করা হলো-

উদ্দীপকের (I) নং দ্রবণের ক্ষেত্রে,

$1000\mathrm{mL}1M\mathrm{HCl}$ দ্রবণ $=1\mathrm{mol}$ 

$\therefore 50\mathrm{mL}0.1M\mathrm{HCl}$ দ্রবণ $=\frac{50\times 0.1}{1000}\mathrm{mol}=5\times {10}^{-3}\mathrm{mol}$

আবার, (II) নং দ্রবণের ক্ষেত্রে,
$1000\mathrm{mL}1M{\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3$ দ্রবণ $=1\mathrm{mol}$
$\therefore 10\mathrm{mL}0.5M{\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3$ দ্রবণ $=\frac{10\times 0.5}{1000}\mathrm{mol}=5\times {10}^{-3}\mathrm{mol}$

পাত্রদ্বয় মিশ্রিত করলে নিম্নরূপ বিক্রিয়া ঘটে,
${\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3+2\mathrm{HCl}\to 2\mathrm{NaCl}+{\mathrm{CO}}_2+H_{2}O$

সমীকরণ থেকে দেখা যায়,
$2\mathrm{mol}\mathrm{HCl}$ বিক্রিয়া করে $=1\mathrm{mol}{\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3$ এর সাথে

$\therefore 5\times {10}^{-3}\mathrm{mol}\mathrm{HCl}$ বিক্রিয়া করে $=\frac{5\times {10}^{-3}}{2}{\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3$ এর সাথে $=2.5\times {10}^{-3}\mathrm{mol}$
কিন্তু দ্রবণে ${\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3$ আছে $=5\times {10}^{-3}\mathrm{mol}$.
সুতরাং অতিরিক্ত ${\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3$ থাকবে $=(5\times {10}^{-3}-2.5\times {10}^{-3})\mathrm{mol}=$$2.5\times {10}^{-3}\mathrm{mol}$

বর্তমানে এসিড ক্ষার মিশ্র দ্রবণের মোট আয়তন = $(50+10)\mathrm{ml}$$=60\mathrm{mL}$
$=0.06L$
$\therefore \mathrm{HCl}$ এর প্রশমনের পর অতিরিক্ত ${\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3$ এর ঘনমাত্রা

$=\frac{2.5\times {10}^{-3}\mathrm{mol}}{0.06L}=4.167\times {10}^{-2}M$

সুতরাং দ্রবণদ্বয়কে মিশ্রিত করলে মিশ্রণের ঘনমাত্রা $4.167\times {10}^{-2}M$ ।

উদ্দীপকের । নং দ্রবণ দ্বারা II নং দ্রবণকে টাইট্রেশন করতে উপরোক্ত মিথাইল অরেঞ্জ ও ফেনলফথ্যালিন নির্দেশকদ্বয়ের উভয়কে ব্যবহার করা যাবে না। নিচে প্রশমন রেখাচিত্রের আলোকে তা ব্যাখ্যা করা হলো-

যখন কোনো তীব্র এসিডকে মৃদু ক্ষারক দ্বারা টাইট্রেশন করা হয়, তখন যে লবণ উৎপন্ন হয় তা জলীয় দ্রবণে আংশিক আর্দ্র বিশ্লেষিত থাকে। এর ফলে দ্রবণে কিছুটা মৃদু ক্ষারক ও তীব্র এসিড উৎপন্ন হয়, ফলে তুল্যতা বিন্দুতে দ্রবণ কিছুটা অম্লীয় হয় অর্থাৎ দ্রবণের pH এর মান 7 এর নিচে হয়। এসিড ও ক্ষারকের শক্তির পার্থক্য এবং দ্রবণের ঘনমাত্রার উপর তুল্যতা বিন্দুতে দ্রবণের pH নির্ভর করে তবে তা অবশ্যই 7 এর নিচে হবে। উদ্দীপকের HCI তীব্র এসিড ও Na₂CO₃ দুর্বল ক্ষার হওয়ায় HCI দ্বারা Na₂CO₃ দ্রবণের টাইট্রেশনের তুল্যতা বিন্দুতে pH এর মান প্রায় ১ হয়। তুল্যতা বিন্দু অতিক্রমকালে pH এর মান 3.5 থেকে 7.0 পর্যন্ত পরিবর্তিত হয়। সুতরাং মিথাইল অরেঞ্জ (pH বিস্তার 3.1 – 4.4) এ ধরনের টাইট্রেশনে উৎকৃষ্ট নির্দেশক। এ ধরনের টাইট্রেশনের প্রশমন রেখাচিত্র দেওয়া হলো-

[ব্যবহৃত Na₂CO, এর আয়তন (ml)]

অপরদিকে ফেনলফথ্যালিন (pH বিস্তার 8.3-10.0) 10.0) নির্দেশক ব্যবহার করা হলে নির্দিষ্ট পরিমাণ Na₂CO₃ দ্রবণ যোগ করার পরও বর্ণের কোনো পরিবর্তন পাওয়া যাবে না। অর্থাৎ টাইট্রেশনে অনেক ভুল হবে। এ কারণে উদ্দীপকের I নং দ্রবণ দ্বারা II নং দ্রবণকে টাইট্রেশন করতে উপরোক্ত নির্দেশকদ্বয়ের কেবল মিথাইল অরেঞ্জ ব্যবহার করা যাবে।