সৃজনশীলঃ ‘ED2+/D∘=−1.65 VEX/X2+∘=0.79 V;EY2+/Y∘=−0.41…’ দিনাজপুর বোর্ড ২০১৯ – তড়িৎ রসায়ন, রসায়ন, রসায়ন ২য় পত্র (এইচএসসি)

একই আণবিক সংকেতের দুটি যৌগের পারস্পরিক পরিবর্তনের মাধ্যমে একটি গতিশীল সাম্যাবস্থার সৃষ্টি হলে তাকে টটোমারিজম এবং যৌগ দুটির একটিকে অপরটির টটোমার বলে। 
$C_3{H}_{6}O$ যৌগটি হলো অ্যাসিটোন । অ্যাসিটোনকে $\left(C_3{H}_{6}O\right)$ সাধারণত কিটোন হিসাবে লেখা হলেও - ${\mathrm{CH}}_3$ এর একটি প্রোটন ( $H^{+}$) কার্বনিল মূলকের অক্সিজেন পরমাণুতে স্থানান্তরিত হয়ে কার্বন-কার্বন দ্বিবন্ধন $(C=C)$ গঠন করে। এটি একটি চলমান পারস্পরিক প্রক্রিয়া। 

দেওয়া আছে,

$X-$এর প্রমাণ জারণ বিভব, $E_{X/X^{2+}}^{\circ }=0.79\text{ V}$

$Y-$এর প্রমাণ বিজারণ বিভব, $E_{Y^{2+}/Y}^{\circ }=-0.41\text{ V}$ (অর্থাৎ, এর জারণ বিভব হবে $+0.41\text{ V}$)

যেহেতু $X-$এর জারণ বিভবের মান $Y$ অপেক্ষা বেশি, তাই $X-$এর জারিত হওয়ার প্রবণতা বেশি। সুতরাং, কোষটিতে $X$ তড়িৎদ্বার অ্যানোড (জারণ) এবং $Y$ তড়িৎদ্বার ক্যাথোড (বিজারণ) হিসেবে কাজ করবে।

কোষ বিক্রিয়া :

অ্যানোডে জারণ এবং ক্যাথোডে বিজারণ অর্ধ-বিক্রিয়া যোগ করে সম্পূর্ণ কোষ বিক্রিয়াটি পাওয়া যায়:

অ্যানোডে জারণ অর্ধ-বিক্রিয়া: $X\left(s\right)\to X^{2+}\left(aq\right)+2e^{-}$

ক্যাথোডে বিজারণ অর্ধ-বিক্রিয়া: $Y^{2+}\left(aq\right)+2e^{-}\to Y\left(s\right)$

সমগ্র কোষ বিক্রিয়া: $X\left(s\right)+Y^{2+}\left(aq\right)\to X^{2+}\left(aq\right)+Y\left(s\right)$

$e.m.f$ বা $E_{cell}^{\circ }$ নির্ণয় :

আমরা জানি,
প্রমাণ অবস্থায় কোনো কোষের তড়িৎচালক বল ($e.m.f$):
$E_{cell}^{\circ }=$ অ্যানোডের জারণ বিভব} $+$ ক্যাথোডের বিজারণ বিভব
$E_{cell}^{\circ }=E_{X/X^{2+}}^{\circ }+E_{Y^{2+}/Y}^{\circ }$
$E_{cell}^{\circ }=0.79+(-0.41)$
$E_{cell}^{\circ }=0.79-0.41$
$E_{cell}^{\circ }=0.38\text{ V}$

নির্ণেয় : উদ্দীপকের কোষটির কোষ বিক্রিয়া হলো $X\left(s\right)+Y^{2+}\left(aq\right)\to X^{2+}\left(aq\right)+Y\left(s\right)$ এবং এর $e.m.f$ বা প্রমাণ কোষ বিভব হলো $0.38\text{ V}$।

দেওয়া আছে,

$X$ এর জারণ বিভব, $E_{X/X^{2+}}^{\circ }=0.79\text{ V}$
$\therefore$ বিজারণ বিভব, $E_{X^{2+}/X}^{\circ }=-0.79\text{ V}$
$Y$ এর বিজারণ বিভব, $E_{Y^{2+}/Y}^{\circ }=-0.41\text{ V}$

যেহেতু $X$ তড়িৎদ্বারের বিজারণ বিভব $Y$ অপেক্ষা কম ($-0.79\text{ V}<-0.41\text{ V}$), তাই $X$ তড়িৎদ্বারটি অ্যানোড হিসেবে কাজ করবে।
সুতরাং, অ্যানোডের দ্রবণটি হলো $XS{O}_4$ দ্রবণ (যাতে $X^{2+}$ আয়ন আছে)।

$D$ পাত্রে অ্যানোডের দ্রবণ ($XS{O}_4$) সংরক্ষণের গাণিতিক বিশ্লেষণ:

$XS{O}_4$ দ্রবণটিকে $D$ পাত্রে রাখা হলে, পাত্রের ধাতু $D$ অ্যানোড (জারণ) এবং দ্রবণটি ক্যাথোড (বিজারণ) হিসেবে কাজ করবে।

দেওয়া আছে,
$D$ পাত্রের বিজারণ বিভব, $E_{D^{2+}/D}^{\circ }=-1.65\text{ V}$

এক্ষেত্রে গঠিত কাল্পনিক কোষের তড়িৎচালক বল বা কোষ বিভব ($E_{cell}^{\circ }$) হবে:

$E_{cell}^{\circ }=E_{cathode\left(red\right)}^{\circ }-E_{anode\left(red\right)}^{\circ }$
$E_{cell}^{\circ }=E_{X^{2+}/X}^{\circ }-E_{D^{2+}/D}^{\circ }$
$E_{cell}^{\circ }=-0.79-(-1.65)$
$E_{cell}^{\circ }=+0.86\text{ V}$

যেহেতু নির্ণীত কোষ বিভব ($E_{cell}^{\circ }$) এর মান ধনাত্মক ($+0.86\text{ V}$), তাই পাত্রের $D$ ধাতু এবং দ্রবণের $X^{2+}$ আয়নের মধ্যে স্বতঃস্ফূর্ত জারণ-বিজারণ বিক্রিয়া ঘটবে।
ফলে পাত্রের ধাতু জারিত হয়ে ক্ষয়প্রাপ্ত হবে এবং পাত্রটি ছিদ্র হয়ে যাবে।
অতএব, উদ্দীপকের অ্যানোডের দ্রবণকে $D$ ধাতুর পাত্রে সংরক্ষণ করা যাবে না।