সৃজনশীলঃ ‘…’ সিলেট বোর্ড ২০২২ – মৌলের পর্যাবৃত্তিক ধর্ম ও রাসায়নিক বন্ধন, রসায়ন, রসায়ন ১ম পত্র (এইচএসসি)

f-উপকক্ষের আবরণী প্রভাব সবচেয়ে কম (s > p > d > f) হওয়ায় পারমাণবিক সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে সাথে উপকক্ষে ইলেকট্রন প্রবেশের ফলে মৌলগুলোর পারমাণবিক সংখ্যা এক এক করে বৃদ্ধি পেতে থাকে। 4f উপকক্ষের ইলেকট্রনগুলোর আবরণী ক্ষমতা অপেক্ষাকৃতভাবে কম হওয়ার কারণে নিউক্লিয়াসের ধনাত্মক আধান বৃদ্ধির সাথে সাথে সর্ববহিঃস্থ ইলেকট্রনের উপর নিউক্লিয়াসের আকর্ষণ বলের মাত্রা ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পায়। এ কারণে ল্যান্থানাইড সিরিজের মৌলগুলোর পারমাণবিক সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে সাথে পারমাণবিক ব্যাসার্ধের সংকোচন ঘটে।

উদ্দীপকে ১নং দ্রবণের ক্ষেত্রে,

15 mL 0.15 M CH₃COOH = 15 × 0.15 mL 1 M CH₃COOH = 2.25mL 1 M CH₃COOH

আবার ২নং দ্রবণের ক্ষেত্রে,

6mL 0.1M NaOH = (6 × 0.1) mL 1M NaOH = 0.6 mL 1 M NaOH

পাত্রদ্বয়ের মিশ্রণে বিক্রিয়াটি-

সাম্যাবস্থায় মোট আয়তন = (1.65 + 0.6 + 0.6) mL = 2.85 mL

$\begin{array}{cc}& \therefore \left[{\mathrm{CH}}_3\mathrm{COOH}\right]=\frac{1.65\times 1}{2.85}M=0.579M\\ & \therefore \left[{\mathrm{CH}}_3\mathrm{COONa}\right]=\frac{0.6\times 1}{2.85}M=0.211M\end{array}$

এখানে, pKa = 4.76 

হেল্ডারসন হেসালবাখ সমীকরণ হতে পাই, 

$\begin{array}{cc}\mathrm{pH}& =\mathrm{pKa}+\log \frac{\left[{\mathrm{CH}}_3\mathrm{COONa}\right]}{\left[{\mathrm{CH}}_3\mathrm{COOH}\right]}\\ & =4.76+\log \left(\frac{0.211}{0.579}\right)\\ & =4.76-0.439=4.32\end{array}$

অতএব, উদ্দীপকের ১নং ও ২নং দ্রবণের মিশ্রণের pH মান 4.32।

যেহেতু উদ্দীপকের ৩নং মিশ্রণের pH মান 4.32 (গ থেকে পাই) সেহেতু $C{H}_3–COOH$ ও তার লবণ $C{H}_3–COONa$ একটি অম্লীয় বাফার হিসাবে কাজ করবে। এ মিশ্রণে সামান্য HCl ও সামান্য NaOH যোগ করলে pH মানের কোনো পরিবর্তন হবে না। নিচে তা বিশ্লেষণ করা হলো-

বাফার দ্রবণে $C{H}_{3}COOH$ ও $C{H}_{3}COONa$ উপাদানদ্বয় নিম্নরূপে বিয়োজিত হয় :

${\mathrm{CH}}_3\mathrm{COOH}\left(\mathrm{aq}\right)\rightleftharpoons {\mathrm{CH}}_3{\mathrm{COO}}^{-}\left(\mathrm{aq}\right)+H^{+}\left(\mathrm{aq}\right)$

(মৃদু এসিড, তাই সামান্য বিয়োজিত হয়)

${\mathrm{CH}}_3\mathrm{COONa}$ (aq) $\to {\mathrm{CH}}_3{\mathrm{COO}}^{-}$(aq) $+{\mathrm{Na}}^{+}$(aq)

(আয়নিক লবণ, তাই সম্পূর্ণ বিয়োজিত হয়)

১. বহিরাগত $H^{+}$ আয়ন অপসারণ: সামান্য পরিমাণ এসিড অর্থাৎ $H^{+}$ আয়ন বাফার দ্রবণে যোগ করা হলে প্রদত্ত $H^{+}$ আয়নগুলো দ্রবণে বিদ্যমান $C{H}_{3}CO{O}^{-}$ আয়নের সাথে যুক্ত হয়ে নিম্নরূপে মৃদু তড়িৎ বিশ্লেষ্য $C{H}_{3}COOH$ উৎপন্ন করে।
$H^{+}\left(\mathrm{aq}\right)+{\mathrm{CH}}_3{\mathrm{COO}}^{-}\left(\mathrm{aq}\right)\to {\mathrm{CH}}_3\mathrm{COOH}\left(\mathrm{aq}\right)$

এসিটিক এসিড মৃদু তড়িৎ বিশ্লেষ্য হওয়ায় সামান্য পরিমাণে বিয়োজিত হয়। তাই ঐ বাফার দ্রবণে প্রদত্ত অম্ল দ্বারা $H^{+}$ আয়নের ঘনমাত্রা বাড়ে না। অর্থাৎ pH-এর মান অপরিবর্তিত থাকে।

২. বহিরাগত $O{H}^{-}$ আয়নের অপসারণ: সামান্য পরিমাণে ক্ষারক অর্থাৎ $O{H}^{-}$ আয়ন এই বাফার দ্রবণে যোগ করলে অতিরিক্ত $O{H}^{-}$ আয়ন দ্রবণে উপস্থিত $H^{+}$ আয়নের সাথে যুক্ত হয়ে $H_{2}O$ উৎপন্ন করে। ফলে দ্রবণে মোট $O{H}^{-}$ আয়নের ঘনমাত্রা স্থির থাকে। তাই এসিটিক এসিডের সাম্যাবস্থা ডানদিকে সরে গিয়ে $H^{+}$ আয়ন তৈরি করে বিক্রিয়ারত $H^{+}$ আয়নের অভাব পূর্ণ করে।

$\begin{array}{cc}& {\mathrm{OH}}^{-}\left(\mathrm{aq}\right)+H^{+}\left(\mathrm{aq}\right)⟶H_{2}O\left(\ell \right)\\ & {\mathrm{CH}}_3\mathrm{COOH}\left(\mathrm{aq}\right)\rightleftharpoons {\mathrm{CH}}_3{\mathrm{COO}}^{-}\left(\mathrm{aq}\right)+H^{+}\left(\mathrm{aq}\right)\end{array}$

অতএব দেখা যায় যে, বাফার দ্রবণে সামান্য পরিমাণ অম্ল বা ক্ষারক যে কোনো একটি যৌগ যোগ করা হলে তা বাফার দ্রবণের উপাদানের আন্তঃক্রিয়ার ফলে অপসারিত হয় এবং কোনো ক্ষেত্রেই $H^{+}$ আয়নের ঘনমাত্রা তথা pH-এর মান বিশেষ পরিবর্তন হয় না।