সৃজনশীলঃ ‘(i) Zn/Zn2+:E∘=+0.76 V(ii)…’ ঢাকা বোর্ড ২০২১ – তড়িৎ রসায়ন, রসায়ন, রসায়ন ২য় পত্র (এইচএসসি)

n মোল গ্যাসের জন্য বাস্তব গ্যাসের সমীকরণ হলোঃ-

$(P+\frac{n^{2}a}{V^2})(V-\mathrm{nb})=\mathrm{nRT}$

এখানে,

$O_2$ গ্যাসের আণবিক ভর = 32g 

$n=\frac{W}{M}=\frac{63}{32}=2$

এর জন্য বাস্তব গ্যাসের সমীকরণ 

$(P+\frac{4a}{V^2})(V-2b)=2\mathrm{RT}$

উদ্দীপকের (i) ও (iii) নং তড়িদদ্বার দ্বারা গঠিত কোষের চিত্র নিম্নরূপ-

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

ক্যাথোড অর্ধকোষ বিক্রিয়া:${\mathrm{Cu}}^{2+}\left(\mathrm{aq}\right)+2e^{-}⟶\mathrm{Cu}\left(s\right)$

কোষ বিক্রিয়া: $\mathrm{Zn}\left(s\right)+{\mathrm{Cu}}^{2+}\left(\mathrm{aq}\right)⟶{\mathrm{Zn}}^{2+}\left(\mathrm{aq}\right)+\mathrm{Cu}\left(s\right)$

কোষ ডায়াগ্রাম: $\mathrm{Zn}/{\mathrm{Zn}}^{2+}\Vert {\mathrm{Cu}}^{2+}/\mathrm{Cu}$

দেওয়া আছে,

$E^{\circ }{}_{\mathrm{Cu}/{\mathrm{Cu}}^{2+}}=-0.34V$

বা, $E_{{\mathrm{Cu}}^{2+}/\mathrm{Cu}}^{\circ }=+0.34V$

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

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

কোষ বিভব,

$\begin{array}{cc}{E}_{\text{cell }}& =E_{{\mathrm{Cu}}^{2+}/\mathrm{Cu}}^{\circ }-E_{{\mathrm{Zn}}^{2+}/\mathrm{Zn}}^{\circ }\\ & =0.34V-(-0.76)V\\ & =+1.10V\end{array}$

সুতরাং, কোষ বিভব + 1.10 V

প্রথমত, আমরা Zn দ্রবণ নির্মিত পাত্রে রাখলে নিমোক্ত কোষ রাসায়নিক বিক্রিয়াই কোষ বিভব পাই, এক্ষেত্রে Zn নির্মিত পাত্রে অ্যানোড হিসাবে ক্রিয়া করে এবং আয়রন ক্যাথোড হিসাবে ক্রিয়া করে। তাহলে –

E°cell = E°(ক্যাথোডের বিজারন বিভিব ) - E°(অ্যানোডের বিজারন বিভব) 

$\begin{array}{c}{\mathrm{Zn}}^{2+}/\mathrm{Zn}=-0.76V\\ \mathrm{Zn}/{\mathrm{Zn}}^{2+}=+0.76V\\ \mathrm{Fe}/{\mathrm{Fe}}^{2+}=+0.44V\\ {\mathrm{Fe}}^{2+}/\mathrm{Fe}=-0.44V\end{array}$

$\begin{array}{cc}& =E_{\mathrm{Fe}}^{\circ }{}^{2+}/\mathrm{Fe}-E^{\circ }{}_{\mathrm{Zn}/\mathrm{Zn}}{}^{2+}\\ & =-0.44-(-0.76)\\ & =-0.44+0.76\\ & =+32\end{array}$

অর্থাৎ E°cell এর মান ধনাত্মক। এখানে বিক্রিয়া স্বতঃস্ফুর্তভাবে ঘটবে । যার কারণে অ্যানোড ক্ষয়প্রাপ্ত হবে। তাই Zn নির্মিত পাত্র $FeS{O}_4$দ্রবণ রাখা যাবে না।

দ্বিতীয়ত, পাত্রে যখন নির্মিত তখন পাত্রটি অ্যা নোড হিসাবে ক্রিয়া করবে। এক্ষেত্রে আয়রন ক্যাথোড হিসাবে ক্রিয়া করবে। তাহলে – 

E°cell = E°_{(ক্যাথোডের বিজারণ বিভব)} - E°_{(অ্যানোডের বিজারণ বিভব)} 

$\begin{array}{cc}& {\mathrm{Cu}}^{2+}/\mathrm{Cu}=-0.34V\\ & \mathrm{Cu}/{\mathrm{Cu}}^{2+}=+0.34V\\ & \mathrm{Fe}/{\mathrm{Fe}}^{2+}=+0.44V\\ & {\mathrm{Fe}}^{2+}/\mathrm{Fe}=-0.44V\end{array}$

$\begin{array}{cc}& =E^{\circ }{}_{\mathrm{Fe}}{}^{2+}/\mathrm{Fe}-E^{\circ }{\mathrm{Cu}}^{2+}/\mathrm{Cu}\\ & =-0.44-\left(0.34\right)\\ & =-0.44-0.34\\ & =-0.78\end{array}$

অর্থাৎ E°cell এর মান ঋণাত্মক। এখানে বিক্রিয়া স্বতঃস্ফুর্তভাবে ঘটবে না। যার কারণে অ্যানোডে ক্ষয়প্রাপ্ত হবে না। তাই Cu নির্মিত পাত্র FeSO₄দ্রবণ রাখা নিরাপদ।