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

যে প্রক্রিয়া সম্পন্ন করার ফলে কাচ তাপমাত্রাসহ, ঘাতসহ ও টেকসই হয় সে প্রক্রিয়াই কাচ অ্যানিলিং। কাচকে অ্যানিলিং বা পান দেওয়া হয়। কাচকে অ্যানিলিং বা পান না দিলে তা তাপ এমনকি কিছু সময় রেখে দিলে ভেঙে যাবে। কারণ কাচে পান না দিলে এটি তাপমাত্রার পরিবর্তন কিংবা আঘাত সহ্য করতে পারে না। প্রতিটি কাচে এর গলনাঙ্কের নিচে একটি সংকট তাপমাত্রা থাকে। কাচকে উত্তপ্ত করে তার সংকট তাপমাত্রার উপর বেশ কিছুক্ষণ রেখে ধীরে ধীরে ঠান্ডা করা হয়। ফলে কাচের পান দেওয়া সম্পন্ন হয়। অ্যানিলিং বা পান দেওয়ার ফলে কাচ সুষম হয়। ফলে কাচ তাপমাত্রাসহ, ঘাতসহ ও টেকসই হয়।

উদ্দীপকের কোষটিতে,
${\mathrm{ZnSO}}_4$ দ্রবণে ${\mathrm{Zn}}^{2+}$ এর ঘনমাত্রা $=0.5M$
${\mathrm{CuSO}}_4$ দ্রবণে Cu${}^{2+}$ এর ঘনমাত্রা $=0.25M$
$E_{\mathrm{Zn}/{\mathrm{Zn}}^{2+}}=0.76V$ বা $E_{{\mathrm{Zn}}^{2+}/\mathrm{Zn}}=-0.76V$
$E_{{\mathrm{Cu}}^{2+}/\mathrm{Cu}}=0.34V$
অ্যানোড অর্ধকোষ বিক্রিয়া : $\mathrm{Zn}⟶{\mathrm{Zn}}^{2+}+2e^{-}$
ক্যাথোড অর্ধকোষ বিক্রিয়া : ${\mathrm{Cu}}^{2+}+2e^{-}⟶\mathrm{Cu}$

কোষ বিক্রিয়া : $\mathrm{Zn}+{\mathrm{Cu}}^{2+}\to {\mathrm{Zn}}^{2+}+\mathrm{Cu}$
এখানে, মোল সংখ্যা, $n=2$

মোলার গ্যাস ধ্রুবক, $K=8.316J{K}^{-1}{\mathrm{mol}}^{-1}$
তাপমাত্রা, $T={25}^{\circ }C=298K$
আমরা জানি,

$\begin{array}{cc}{E}_{\mathrm{cell}}& =(E_{{\mathrm{Cu}}^{2+}/\mathrm{Cu}}-E_{{\mathrm{Zn}}^{2+}/\mathrm{Zn}})+\frac{2.303\mathrm{RT}}{\mathrm{nF}}\log \frac{\left[{\mathrm{Cu}}^{2+}\right]}{\left[{\mathrm{Zn}}^{2+}\right]}\\ & =0.34-(-0.76)+\frac{2.303\times 8.316\times 298}{2\times 96500}\log \left(\frac{0.25}{0.5}\right)\\ & =1.1+0.02957\times (-0.301)\\ & =1.1-8.9\times {10}^{-3}=1.0911V\end{array}$

সুতরাং উদ্দীপকের কোষটির তড়িচ্চালক বলের মান 1.0911 V ।

উদ্দীপকের কোষটি হতে দীর্ঘসময় ধরে তড়িৎ উৎপাদনের ক্ষেত্রে প্রতিবন্ধকতা সৃষ্টি হবে। নিচে তা মতামতসহ দেওয়া হলো- উদ্দীপকের কোষটিতে জিঙ্ক অ্যানোড ও কপার ক্যাথোড দণ্ড হিসাবে কাজ করে। জিঙ্ক থেকে দুটি ইলেকট্রন ত্যাগ হয়ে তার দিয়ে কপার দন্ডে প্রবেশ করলে কপার ঐ ইলেকট্রন দুটি গ্রহণ করে।

অ্যানোড অর্ধকোষ বিক্রিয়া: Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e^-

ক্যাথোড অর্ধকোষ বিক্রিয়া: Cu^²+(aq) + 2e^- → Cu(s)

এভাবে অ্যানোড ও ক্যাথোডের মধ্যে ইলেকট্রন চলাচলের মাধ্যমে বিদ্যুৎ উৎপাদন হয়।

আমরা জানি, কোনো একটি বিশেষ আয়ন একা থাকতে পারে না। অর্থাৎ একটি ধনাত্মক আয়ন একটি ঋণাত্মক আয়নের উপস্থিতি ছাড়া তৈরি হয় না। তাই অ্যানোড পাত্রে উৎপন্ন Zn²⁺(aq) আয়নের সমতুল্য পরিমাণ ঋণাত্মক আয়ন (সালফেট আয়ন) প্রয়োজন হবে। অপরদিকে ক্যাথোড পাত্রের দ্রবণ থেকে Cu²⁺(aq) আয়ন Cu(s) হিসাবে জমা হওয়ার ফলে সমতুল্য পরিমাণ ঋণাত্মক আয়ন (সালফেট আয়ন) মুক্ত হবে। ফলে একদিকে অ্যানোড পাত্রে ধনাত্মক আয়ন (Zn²⁺) এবং অন্যদিকে ক্যাথোড পাত্রে ঋণাত্মক আয়ন (সালফেট আয়ন) এর আধিক্য ঘটবে। ফলে বিদ্যুৎ চলাচল প্রাথমিক অবস্থায় হলেও কিছুক্ষণ পর তা বন্ধ হয়ে যাবে। যদি উদ্দীপকের তড়িৎ রাসায়নিক কোষে লবণ সেতু ব্যবহার করা হয় তবে লবণ সেতু মধ্যস্থ (KCI) অ্যানায়ন ও ক্যাটায়ন করা হয় তবে লবণ সেতু মধ্যস্থ (KCI) অ্যানায়ন ও ক্যাটায়ন যথাক্রমে অ্যানোড অর্ধকোষ ও বিজারণ অর্ধকোষের দিকে ধাবিত হয় এবং অতিরিক্ত চার্জ ঘনত্বকে প্রশমিত করে। লবণ সেতু পাত্রদ্বয়ের আয়নের সমতা বজায় রাখে। যেহেতু উদ্দীপকের কোষটিতে লবণ সেতু নেই সেহেতু কোষটি হতে অধিক সময় ধরে তড়িৎ উৎপাদনে প্রতিবন্ধকতা সৃষ্টি হবে।