সৃজনশীলঃ ‘(i) H2O(ii) Zn∣Zn2+(iii)…’ ঢাকা বোর্ড ২০২৪ – রসায়ন ও শক্তি, রসায়ন (এসএসসি)

কাঁচা আমে বিভিন্ন ধরনের জৈব এসিড যেমন- সাক্সিনিক এসিড, অ্যাসকরবিক এসিড, সাইট্রিক এসিড, ম্যালিক এসিড ও অক্সালিক এসিড ইত্যাদি উপস্থিত থাকে। এ এসিডগুলোর স্বাদ টক প্রকৃতির হওয়ায় কাঁচা আম খেতে টক লাগে। কিন্তু আম পেকে গেলে তাতে বিদ্যমান এসিডগুলো রাসায়নিক পরিবর্তনের মাধ্যমে গ্লুকোজ ও ফ্রুক্টোজে পরিণত হয়। আর গ্লুকোজ ও ফ্রুক্টোজের স্বাদ মিষ্টি হওয়ায় পাকা আম মিষ্টি লাগে।

উদ্দীপকের (i) নং যৌগটি হলো পানি $\left(H_{2}O\right)$ । নিম্নে পানির তড়িৎ বিশ্লেষণ প্রক্রিয়া সমীকরণসহ বর্ণনা করা হলো-

পানির তড়িৎ বিশ্লেষণ করার জন্য নিষ্ক্রিয় দুটি প্লাটিনাম ধাতুর দণ্ড নিই। বিশুদ্ধ পানি সামান্য পরিমাণে আয়নিত হয়। এ কারণে পানির সাথে সামান্য পরিমাণ $H_2{\mathrm{SO}}_4$ যোগ করি। ফলে পানির বিয়োজন হার বৃদ্ধি পাবে।

$4H_{2}O⟶4H^{+}+4{\mathrm{OH}}^{-}$

অতঃপর $H_2{\mathrm{SO}}_4$ মিশ্রিত পানিসহ একটি পাত্র নিই। উক্ত পাত্রে দুটি প্লাটিনামের দণ্ড নিই। যার একটি ক্যাথোড (-) ও অন্যটি অ্যানোড (+) হিসাবে কাজ করে। এখন দুটি দণ্ডকে তারের মাধ্যমে ব্যাটারির সাথে যুক্ত করি। এরূপ অবস্থায় ব্যাটারি হতে বিদ্যুৎ প্রবাহিত করলে ${\mathrm{OH}}^{-}$ আয়ন অ্যানোড গিয়ে ইলেকট্রন ত্যাগ করে $O_2$ গ্যাস তৈরি করে। আবার $H^{+}$আয়ন ক্যাথোডে গিয়ে ইলেকট্রন গ্রহণ করে $H_2$ গ্যাস তৈরি করে। অর্থাৎ অ্যানোডে সংঘটিত বিক্রিয়া :

$4{\mathrm{OH}}^{-}-4e^{-}=2H_{2}O+O_2$

এবং ক্যাথোডে সংঘটিত বিক্রিয়া :

$4H^{+}+4e^{-}=2H_2$

উদ্দীপকের (ii) ও (iii) নং তড়িৎদ্বার অর্থাৎ Zn/Zn ${}^{2+}$ ও Ni/ ${\mathrm{Ni}}^{2+}$  দুটি তড়িৎদ্বার দ্বারা গঠিত কোষে বিদ্যুৎ উৎপাদন সম্ভব কি না তা চিত্র ও বিক্রিয়ার সাহায্যে বিশ্লেষণ করা হলো-

উদ্দীপকের দুটি তড়িৎদ্বার গঠিত কোষটি হলো গ্যালভানিক কোষ। এ কোষে ক্যাথোড হিসেবে $\mathrm{Ni}/{\mathrm{Ni}}^{2+}\left(\mathrm{aq}\right)$  ধাতব আয়ন তড়িৎদ্বার ও অ্যানোড হিসেবে Zn/Zn ${}^{2+}$ (aq)  ধাতব আয়ন তড়িৎদ্বার ব্যবহৃত হয়। ক্যাথোড হিসেবে একটি পাত্রে Ni দণ্ড ${\mathrm{NiSO}}_4$  এর জলীয় দ্রবণে ডুবানো থাকে এবং অপর পাত্রে অ্যানোড হিসেবে Zn দণ্ড ${\mathrm{ZnSO}}_4$  এর জলীয় দ্রবণে ডুবানো থাকে। পাত্রদ্বয়ের দ্রবণের মধ্যে সংযোগ স্থাপনের জন্য নিষ্ক্রিয় তড়িৎ বিশ্লেষ্য (KCI) দ্রবণ পূর্ণ U আকৃতির টিউব ডুবানো থাকে। অতঃপর তারের সাহায্যে তড়িৎদ্বার দুটিকে সংযুক্ত করা হলে এদের মধ্যে জারণ বিজারণ বিক্রিয়া স্বতঃস্ফূর্তভাবে ঘটবে।

অর্থাৎ Zn অ্যানোড নিজে ইলেকট্রন ত্যাগ করে দ্রবণে ${\mathrm{Zn}}^{2+}\left(\mathrm{aq}\right)$  হিসেবে দ্রবীভূত হবে। অন্যদিকে দ্রবণের ${\mathrm{Ni}}^{2+}$ আয়ন ক্যাথোড হতে ইলেকট্রন গ্রহণ করে ধাতব Ni হিসেবে ক্যাথোডে জমা হবে। প্রকৃতপক্ষে, অ্যানোডে উৎপন্ন ইলেকট্রন তারের মধ্যে দিয়ে ক্যাথোডে পৌঁছে ইলেকট্রনের সমতা রক্ষা করে। তড়িৎদ্বার দুটিকে সংযুক্ত করলেই অ্যানোড হতে ক্যাথোডের দিকে ইলেকট্রন প্রবাহ সৃষ্টি হবে। অর্থাৎ ইলেকট্রন প্রবাহ মানেই বিদ্যুৎ প্রবাহ শুরু হবে।

অতএব, $\mathrm{Zn}/{\mathrm{Zn}}^{2+}$ ও $\mathrm{Ni}/{\mathrm{Ni}}^{2+}$  তড়িৎদ্বার দ্বারা গঠিত কোষটিতে বিদ্যুৎ উৎপাদন সম্ভব।