সৃজনশীলঃ ‘পাত্র I :…’ ২০২৫ – পরিমাণগত রসায়ন, রসায়ন, রসায়ন ২য় পত্র (এইচএসসি)

প্রমাণ জারণ বিভব কোনো তড়িৎদ্বারের অ্যানোড/ক্যাথোড নির্ধারণে সহায়ক। কারণ একাধিক প্রমাণ জারণ বিভবের মান থেকে দেখা যায় যে, তড়িৎদ্বারের প্রমাণ জারণ বিভবের মান বেশি, সেটি অ্যানোড হিসেবে কাজ করে। পক্ষান্তরে যে প্রমাণ জারণ বিভবের মান কম, সেটি ক্যাথোড হিসেবে কাজ করবে।

পাত্র I এ রয়েছে গ্রিন ভিট্রিওল ($FeS{O}_4\cdot 7H_{2}O$) যার মধ্যে বিজারক আয়ন হলো ফেরাস আয়ন ($F{e}^{2+}$)। আর পাত্র II এ রয়েছে অম্লীয় পটাসিয়াম পারম্যাঙ্গানেট ($KMn{O}_4$) দ্রবণ, যা জারক হিসেবে কাজ করে ($Mn{O}_4^{-}$ আয়ন)।
আয়ন-ইলেকট্রন পদ্ধতিতে এই জারণ-বিজারণ বিক্রিয়াটির সমতাকরণ নিচে দেওয়া হলো:

১. অর্ধ-বিক্রিয়া চিহ্নিতকরণ:
জারণ অর্ধ-বিক্রিয়া (ফেরাস আয়ন জারিত হয়ে ফেরিক আয়নে পরিণত হয়):
$F{e}^{2+}\to F{e}^{3+}+e^{-}---\left(i\right)$
বিজারণ অর্ধ-বিক্রিয়া ($KMn{O}_4$ এর পারম্যাঙ্গানেট আয়ন অম্লীয় মাধ্যমে বিজারিত হয়ে ম্যাঙ্গানাস আয়নে পরিণত হয়):
$Mn{O}_4^{-}+8H^{}+5e^{-}\to M{n}^{2+}+4H_{2}O---\left(ii\right)$

২. ইলেকট্রন সংখ্যা সমান করা: সমীকরণ (i) কে $5$ দ্বারা গুণ করে সমীকরণ (ii) এর সাথে যোগ করে ইলেকট্রনগুলো বাদ দিই:
সমীকরণ (i) $\times 5\Rightarrow 5F{e}^{2+}\to 5F{e}^{3+}+5e^{-}$
সমীকরণ (ii) $\Rightarrow Mn{O}_4^{-}+8H^{+}+5e^{-}\to M{n}^{2+}+4H_{2}O$

যোগ করে পাই:
$5F{e}^{2+}+Mn{O}_4^{-}+8H^{+}\to 5F{e}^{3+}+M{n}^{2+}+4H_{2}O$

এটিই হলো পাত্র I ও II এর মিশ্রণের আয়ন-ইলেকট্রন পদ্ধতিতে সমতাকৃত আয়নীয় সমীকরণ। এটিকে পূর্ণাঙ্গ অণু সমীকরণে রূপান্তর করতে চাইলে লেখা যায়:

উদ্দীপকের (III) নং পাত্রের দ্রবণের ঘনমাত্রা,

এখানে, $H_2{C}_2{O}_4.2H_{2}O$ এর-

ভর, $w=1.5g$

আণবিক ভর, $M=126$

 আয়তন, $V=200mL$

$\begin{array}{cc}S& =\frac{1000w}{\mathrm{MV}}\\ & =\frac{1000\times 1.5}{126\times 200}\\ \therefore S& =0.06M\end{array}$

পাত্র-III এর অক্সালিক এসিড ($H_2{C}_2{O}_4.2H_{2}O$) এর সাথে পাত্র-II এর অম্লীয় $KMn{O}_4$ এর সমতাকৃত বিক্রিয়াটি-

$2{\mathrm{KMnO}}_4+3H_2{\mathrm{SO}}_4+5H_2{C}_2{O}_4\to$$K_2{\mathrm{SO}}_4+2{\mathrm{MnSO}}_4$$+8H_{2}O+10{\mathrm{CO}}_2$

এখানে,

$\begin{array}{cc}& n_{{\mathrm{KMnO}}_4}=2\\ & n_{H_2{C}_2{O}_4}=5\\ & V_{{\mathrm{KMnO}}_4}=100\mathrm{mL}\\ & S_{{\mathrm{KMnO}}_4}=?\\ & V_{H_2{C}_4{O}_4}=200\mathrm{mL}\\ & S_{H_2{C}_2{O}_4}=0.06M\end{array}$

আমরা জানি,

$\frac{V_{{\mathrm{KMnO}}_4}\times S_{{\mathrm{KMnO}}_4}}{V_{H_2{C}_2{O}_4}\times S_{H_2{C}_2{C}_4}}=\frac{n_{{\mathrm{KMnO}}_4}}{n_{H_2{C}_2{O}_4}}$

বা, $\frac{100\times S_{{\mathrm{KMnO}}_4}}{200\times 0.06}=\frac{2}{5}$

বা, $S_{\mathrm{KMnO}4}=\frac{2\times 200\times 0.06}{5\times 100}$

বা, $=0.048M$

এখন গ্রিন ভিট্রিওল ($FeS{O}_4.7H_{2}O$) এর সাথে অম্লীয় $KMn{O}_4$ এর সমতাকৃত বিক্রিয়াটি (গ থেকে)

$10{\mathrm{FeSO}}_4+2{\mathrm{KMnO}}_4+8H_2{\mathrm{SO}}_4\to$$5{\mathrm{Fe}}_2{\left({\mathrm{SO}}_4\right)}_3+K_2{\mathrm{SO}}_4$$+2{\mathrm{MnSO}}_4+8H_{2}O$

বিক্রিয়া অনুসারে,

$2\mathrm{mol}{\mathrm{KMnO}}_4=10\mathrm{mol}{\mathrm{FeSO}}_4$

$\therefore 1\mathrm{mol}{\mathrm{KMnO}}_4=5\mathrm{mol}{\mathrm{FeSO}}_4$

গ্রিন ভিট্রিওল ($FeS{O}_4.7H_{2}O$) এর আণবিক ভর = $277.85$

প্রশ্নমতে, $1000$$mL$$1$$M$$KMn{O}_4$ = $5$ × $277.85$$g$ গ্রিন ভিট্রিওল

$\therefore 100\mathrm{mL}0.048M{\mathrm{KMnO}}_4$

$=\frac{5\times 277.85\times 100\times 0.048}{1000}g$ গ্রিন ভিট্রিওল

=$6.668g$

সুতরাং, $100mL$ (অর্ধেক) থেকে প্রাপ্ত গ্রিন ভিট্রিওল = $6.668g$

∴ $200mL$ থেকে প্রাপ্ত গ্রিন ভিট্রিওল = $\frac{6.668\times 200}{100}g=13.336g$

∴ ভিট্রিওলটিতে ভেজাল আছে = ($15-13.336$) $g$ = $1.664g$ অর্থাৎ, ভিট্রিওলটি বিশুদ্ধ ছিলো না।