সৃজনশীলঃ ‘এখানে 25∘C তাপমাত্রায়…’ ২০২৬ – তড়িৎ রসায়ন, রসায়ন, রসায়ন ২য় পত্র (এইচএসসি)

তড়িৎ রাসায়নিক কোষে লবণ সেতু ব্যবহার করা হয়। তড়িৎ রাসায়নিক কোষের তড়িদদ্বারে জারণ-বিজারণ বিক্রিয়ার সময় লবণ সেতুর অনুপস্থিতিতে জারণ অর্ধকোষে ক্যাটায়ন ও বিজারণ অর্ধকোষে অ্যানায়নের আধিক্য ঘটে। ফলে তড়িৎপ্রবাহ ব্যাহত হয় এবং হ্রাস পেতে পেতে এক সময় তা বন্ধ হয়ে যায়। তাই পূর্ণ তড়িৎ রাসায়নিক কোষ উপস্থাপনের ক্ষেত্রে জারণ তড়িদদ্বার ও বিজারণ তড়িদদ্বারের সাথে লবণ সেতুকে উপস্থাপন করা হয়। এক্ষেত্রে লবণ সেতু গুরুত্ব বহন করে।

উদ্দীপকের পাত্রদ্বয়কে লবণ সেতু দ্বারা সংযুক্ত করলে স্বতঃস্ফূর্তভাবে বিদ্যুৎ উৎপাদন সম্ভব হবে কি-না তা ব্যাখ্যা করা হলো-

উদ্দীপকের পাত্র-১ ও পাত্র-২ দ্বারা গঠিত কোষের,

অ্যানোড অর্ধকোষ বিক্রিয়া : $Zn\left(s\right)\to Z{n}^{2+}\left(aq\right)+2e^{-}$

ক্যাথোড অর্ধকোষ বিক্রিয়া : $2{\mathrm{Ag}}^{+}+2e^{-}⟶2\mathrm{Ag}$

________________________________________________

কোষ বিক্রিয়া : $Zn+2{\mathrm{Ag}}^{+}\to {\mathrm{Zn}}^{2+}+2\mathrm{Ag}$

এখানে,

$E_{\mathrm{Zn}/{\mathrm{Zn}}^{2+}}^{\circ }=0.76V$

বা, $E_{{\mathrm{Zn}}^{2+}/\mathrm{Zn}}^{\circ }=-0.76V$

$E_{\mathrm{Ag}/{\mathrm{Ag}}^{+}}^{\circ }=-0.79V$

বা, $E_{{\mathrm{Ag}}^{+}/\mathrm{Ag}}^{\circ }=+0.79V$

$\left[{\mathrm{Zn}}^{2+}\right]=0.1M$

$\left[{\mathrm{Ag}}^{+}\right]=0.05M$

$n=2,E_{\text{Cell }}=?$

নার্নস্ট সমীকরণ মতে গঠিত কোষের emf মান,

$E_{\text{Cell }}=(E_{{\mathrm{Ag}}^{+}/\mathrm{Ag}}^{\circ }-E_{{\mathrm{Zn}}^{2+}/\mathrm{Zn}}^{\circ })+\frac{0.0592}{n}\log \frac{{\left[{\mathrm{Ag}}^{+}\right]}^2}{\left[{\mathrm{Zn}}^{2+}\right]}$

$\begin{array}{cc}& =\{+0.79-(-0.76\left)\right\}+\frac{0.0592}{2}\log \frac{(0.05{)}^2}{\left(0.1\right)}\\ & =1.55-0.0474\\ & =1.503V\end{array}$

যেহেতু উদ্দীপকের পাত্র-১ ও পাত্র-২ দ্বারা গঠিত কোষের emf মান ধনাত্মক সেহেতু গঠিত কোষ থেকে স্বতঃস্ফূর্তভাবে বিদ্যুৎ উৎপাদন হবে।

পাত্র-১ এর দ্রবণকে লোহার পাত্রে সংরক্ষণ করলে পাত্রের লোহা অ্যানোড এবং দ্রবণ ক্যাথোড হিসেবে কাজ করবে।

সেক্ষেত্রে,

অ্যানোড অর্ধ-কোষ বিক্রিয়া : $\mathrm{Fe}\to {\mathrm{Fe}}^2+2e^{-}$

ক্যাথোড অর্ধ-কোষ বিক্রিয়া : ${\mathrm{Zn}}^{2+}+2e^{-}\to \mathrm{Zn}$

কোষ বিক্রিয়া : $\mathrm{Fe}+{\mathrm{Zn}}^{2+}\to {\mathrm{Fe}}^{2+}+\mathrm{Zn}$

এখানে,

$E_{\mathrm{Fe}/{\mathrm{Fe}}^{2+}}^{\circ }=0.44V$

$E_{{\mathrm{Zn}}^{2+}/\mathrm{Zn}}=+0.76V$

বা, $E_{{\mathrm{Zn}}^{2+}/{\mathrm{Zn}}_{}}^{\circ }=-0.76V$

∴ কোষ বিভব,

$\begin{array}{cc}{E}^{\circ }{}_{\text{cell }}& =E^{\circ }{}_{\mathrm{Fe}/{\mathrm{Fe}}^{2+}}+E_{{\mathrm{Zn}}^{2+}/\mathrm{Zn}}^{\circ }\\ & =0.44+(-0.76)\\ & =-0.32V\end{array}$

যেহেতু কোষ বিভব $E_{\text{cell }}^{\circ }$ এর মান ঋণাত্মক সেহেতু Fe এর পাত্রে $Z{n}^{2+}$ দ্রবণ সংরক্ষণ করা যাবে।
আবার, পাত্র-২ এর দ্রবণ $A{g}^{+}$ কে লোহার পাত্রে সংরক্ষণ করা হলে লোহার তৈরি পাত্রটি অ্যানোড এবং $A{g}^{+}$ দ্রবণ ক্যাথোড হিসেবে কাজ করবে।

অ্যানোড অর্ধ-কোষ বিক্রিয়া : $\mathrm{Fe}⟶{\mathrm{Fe}}^{2+}+2e^{-}$

ক্যাথোড অর্ধ-কোষ বিক্রিয়া : $2{\mathrm{Ag}}^{+}+2e^{-}⟶2\mathrm{Ag}$

কোষ বিক্রিয়া : $\mathrm{Fe}+2{\mathrm{Ag}}^{+}⟶{\mathrm{Fe}}^{2+}+2\mathrm{Ag}$

এখানে,

$E_{\mathrm{Fe}{\mathrm{Fe}}^{2+}}^{\circ }=0.44V$

$E_{{\mathrm{Ag}}^{†}/\mathrm{Ag}}^{\circ }=-0.79V$

বা, $E^{\circ }{}_{{\mathrm{Ag}}^{+}/\mathrm{Ag}}=+0.79V$

যেহেতু $E_{\text{cell }}^{\circ }$ ধনাত্মক সেহেতু পাত্র-২ এর দ্রবণ লোহার পাত্রে সংরক্ষণ করা যাবে না।