সৃজনশীলঃ ‘একটি পদার্থের গলনাঙ্ক…’ যশোর বোর্ড ২০২৪ – পদার্থের অবস্থা, রসায়ন (এসএসসি)

মৌমাছি পোকার কামড়ের ক্ষতস্থানে পোকার শরীর থেকে যে বিষ প্রবেশ করে তাতে অম্লীয় উপাদান থাকে। মানুষ পোকার কামড়ের জ্বালাযন্ত্রনা নিবারণ করার জন্য ক্ষতস্থানে চুন ব্যবহার করে। কারণ, চুন ক্ষারকধর্মী পদার্থ। এটা অম্লীয় উপাদানের সাথে প্রশমন বিক্রিয়া করে। তাই মৌমাছি পোকার কামড়ের ক্ষতস্থানে চুন প্রয়োগ করা হয়।

উদ্দীপকের পদার্থটির গলনাঙ্ক ও স্ফুটনাঙ্ক যথাক্রমে ${133}^{\circ }C$ ও ${242}^{\circ }C$ এবং আণবিক ভর 60। সুতরাং পদার্থটি হলো ইউরিয়া ( $H_{2}N$ - $\mathrm{CO}-{\mathrm{NH}}_2$ )। নিম্নে পদার্থটি অর্থাৎ ইউরিয়ার তাপীয় বক্ররেখা অঙ্কনসহ বর্ণনা করা হলো :

এখানে, ইউরিয়া এর গলনাঙ্ক ${133}^{\circ }C$ হওয়ায় ${133}^{\circ }C$ তাপমাত্রার নিচে এটি কঠিন অবস্থায় থাকে। আবার স্ফুটনাঙ্ক ${242}^{\circ }C$ হওয়ায় ${133}^{\circ }$${242}^{\circ }C$ তাপমাত্রায় এটি তরল এবং ${242}^{\circ }C$ এর উপরের তাপমাত্রায় এটি গ্যাসীয় অবস্থায় থাকে।

যদি $0^{\circ }C$ তাপমাত্রা থেকে ইউরিয়া এর তাপীয় বক্ররেখা অঙ্কন করা হয়, তা হবে নিম্নরূপ :

যদি কল্পনা করা হয়, $0^{\circ }C$ তাপমাত্রার কিছু পরিমাণ ইউরিয়াকে তাপ দেওয়া হচ্ছে তবে অঙ্কিত বক্ররেখা অনুযায়ী, $t_1$ সময় পর্যন্ত পদার্থটির তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেয়ে $0^{\circ }C$ থেকে ${133}^{\circ }C$ হয়। এরপর, সাথে সাথেই এর তাপমাত্রা ${133}^{\circ }C$ অতিক্রম করে না। বরং, সুপ্ততাপ গ্রহণ করে গলতে শুরু করায় তাপমাত্রা স্থির $\left({133}^{\circ }C\right)$ থাকে। $t_1$ থেকে $t_2$ সময় পর্যন্ত প্রদত্ত তাপ ইউরিয়া নামক পদার্থটির কঠিন অবস্থা থেকে তরল অবস্থায় রূপান্তরে ব্যবহৃত হয়। যখন সম্পূর্ণ পদার্থ তরলে পরিণত হয় এরপর $t_2$ থেকে $t_3$ সময় পর্যন্ত এর তাপমাত্রা বাড়তে থাকে যা $t_3$ সময়ে ${242}^{\circ }C$ হয়। এরপর, এটি আবার সুপ্ততাপ সংগ্রহ করে তরল অবস্থা থেকে গ্যাসীয় অবস্থায় পরিণত হতে থাকে। তাই $t_3$ থেকে $t_4$ সময় পর্যন্ত তাপমাত্রা স্থির $\left({242}^{\circ }C\right)$ থাকে। অতঃপর ইউরিয়া নামক পদার্থটি গ্যাসীয় পদার্থে রূপান্তরিত হয়ে গেলে এর তাপমাত্রা ${242}^{\circ }C$ অতিক্রম করা শুরু হয় এবং তারপর গ্যাসের তাপমাত্রা বাড়তে থাকে। এখানে, $t_1$ সময়ে পদার্থটি ${133}^{\circ }C$ তাপমাত্রার কঠিন, $t_2$ সময়ে ${133}^{\circ }C$ তাপমাত্রার তরল। আবার, $t_3$ সময়ে পদার্থটি ${242}^{\circ }C$ তাপমাত্রার তরল, $t_4$ সময়ে ${242}^{\circ }C$ তাপমাত্রায় গ্যাসীয় অবস্থায় থাকে ।

উদ্দীপকের ইউরিয়া নামক পদার্থটির তাপীয় বক্ররেখার প্রথম ও শেষবিন্দুতে কণাসমূহের মধ্যকার গতিশক্তির তুলনামূলক আলোচনা নিম্নে বিশ্লেষণ করা হলো:

ইউরিয়ার তাপীয় বক্ররেখাটি নিম্নরূপ:

যে কোনো বস্তু অণু নামক অতি ক্ষুদ্র কণা দ্বারা গঠিত। অণুসমূহের মধ্যবর্তী আকর্ষণকে আন্তঃআণবিক শক্তি বলে। আন্তঃআণবিক শক্তির কারণে অণুসমূহ পরস্পরের সন্নিকটে থাকতে চায়। অপরদিকে অণুসমূহ সর্বদা কম্পমান থাকে। তাপমাত্রা যত বাড়ে কম্পনও তত বাড়ে।

আন্তঃআণবিক শক্তির তুলনায় গতিশক্তি অনেক কম হলে অণুসমূহ একটি নির্দিষ্ট অবস্থানে বিরাজ করে। এটিই বস্তুর কঠিন অবস্থা অর্থাৎ কঠিন পদার্থের আন্তঃআণবিক শক্তি সবচেয়ে বেশি। কঠিন পদার্থকে তাপ দেওয়া হলে কণাগুলো তাপশক্তি গ্রহণ করে কম্পন শক্তি বৃদ্ধি পেতে থাকে। তাপমাত্রা বাড়তে বাড়তে গলনাঙ্ক তথা ${133}^{\circ }C$ পৌঁছালে কঠিন পদার্থ গলতে শুরু করে। এই তাপমাত্রায় কঠিন ও তরল উভয় অবস্থাই বিদ্যমান। যদি আরও বেশি তাপ দেওয়া হয় তাহলে কণাগুলো এত বেশি কাঁপতে থাকে যে আন্তঃকণা আকর্ষণ শক্তি কমে যায় এবং কিছুটা গতিশক্তি প্রাপ্ত হয়। পদার্থের এই অবস্থাকে তরল অবস্থা বলে। তরলের নির্দিষ্ট আয়তন থাকলেও নির্দিষ্ট আকার থাকে না।

তরল অবস্থার পদার্থকে আরো বেশি তাপ দেওয়া হলে কণাগুলো তাপশক্তি নিয়ে গতিশক্তি বৃদ্ধি করতে থাকে এবং একসময় গতিশক্তি এত বেড়ে যায় যে কণাগুলো আন্তঃকণা আকর্ষণ শক্তি থেকে প্রায় মুক্ত হয়ে বিক্ষিপ্তভাবে ছুটতে থাকে। এই অবস্থাকে বলে গ্যাসীয় অবস্থা এবং যে তাপমাত্রায় তরল পদার্থ গ্যাসীয় পদার্থে পরিণত হয় তা হলো স্ফুটনাঙ্ক। এক্ষেত্রে এই তাপমাত্রা হলো ${242}^{\circ }C$। ${242}^{\circ }C$ এ তরল ও গ্যাসীয় উভয় অবস্থা বিদ্যমান। গ্যাসীয় অবস্থায় পদার্থের আর কোনো নির্দিষ্ট আয়তন থাকে না। গ্যাসীয় অবস্থায় পৌঁছানোর পর যদি আরও তাপ দেওয়া হয় তখন কণাগুলো আরও জোরে ছুটতে থাকবে এবং গতিশক্তি আরও বেড়ে যাবে। অর্থাৎ গ্যাসীয় অবস্থায় পদার্থের আন্তঃআণবিক শক্তি সবচেয়ে কম।

যেহেতু ইউরিয়ার গলনাঙ্ক ${133}^{\circ }C$ এবং স্ফুটনাঙ্ক ${242}^{\circ }$ । অর্থাৎ ${242}^{\circ }C$ তাপমাত্রার উপরে ইউরিয়া গ্যাসীয় অবস্থায় থাকে এবং এই অবস্থায় আন্তঃআণবিক শক্তি সবচেয়ে কম। অপরদিকে ${133}^{\circ }C$ এর নিচে ইউরিয়া কঠিন অবস্থায় থাকে, কাজেই এই অবস্থায় আন্তঃআণবিক শক্তি বেশি। ${133}^{\circ }C$ ও ${242}^{\circ }C$ এর মধ্যবর্তী তাপমাত্রায় ইউরিয়া তরল অবস্থায় থাকে। আবার, ${242}^{\circ }C$ তাপমাত্রার উপরে ইউরিয়া গ্যাসীয় অবস্থায় থাকে। অর্থাৎ এ অবস্থায় আন্তঃআণবিক শক্তি সবচেয়ে কম থাকে।