সৃজনশীলঃ ‘…’ সিলেট বোর্ড ২০২৩ – রাসায়নিক পরিবর্তন, রসায়ন, রসায়ন ১ম পত্র (এইচএসসি)

কোনো উভমুখী বিক্রিয়ায় সম্মুখমুখী বিক্রিয়ার হার ও পশ্চাতমুখী বিক্রিয়ার হার সমান হলেই বিক্রিয়াটি সাম্যাবস্থায় উপনীত হয়।
এই অবস্থায় বিক্রিয়াটিকে স্থির মনে হলেও প্রকৃতপক্ষে বিক্রিয়াটি গতিশীল । এই অবস্থায় একক সময়ে যে পরিমাণ উৎপাদ উৎপন্ন হয় ঠিক একই সময়ে একই পরিমাণ বিক্রিয়ক উৎপন্ন হয়। তাই সাম্যাবস্থা একটি গতিশীল অবস্থা।

উদ্দীপকের $\text{A}$ দ্রবণটি হলো ${\mathrm{NH}}_4\mathrm{OH}$। ${\mathrm{NH}}_4\mathrm{OH}$ এর আদ্রবিশ্লেষণ নিম্নরূপ-

${\mathrm{NH}}_4\mathrm{OH}\left(\mathrm{aq}\right)\to {\mathrm{NH}}_4^{+}\left(\mathrm{aq}\right)+{\mathrm{OH}}^{-}\left(\mathrm{aq}\right)$

প্রাথমিক অবস্থায়: $100$
সাম্যাবস্থায় অবস্থায়: $(1-\alpha )C\alpha C\alpha C$

এখানে, $\alpha =$ বিয়োজন মাত্রা
বিয়োজন ধ্রুবক,

$\begin{array}{cc}{K}_p& =\frac{\left[{\mathrm{NH}}_4^{+}\right]\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]}{\left[{\mathrm{NH}}_4\mathrm{OH}\right]}\\ & =\frac{\alpha C\cdot \alpha C}{(1-\alpha )C}\\ & =\frac{{\alpha }^{2}C}{(1-\alpha )C}\end{array}$

যেহেতু, $a\ll 1$; সুতরাং $1-\alpha =1$

বা$\therefore K_a={\alpha }^{2}C\text{ বা }\alpha =\sqrt{\frac{K_a}{C}}$

$\therefore \left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]=\alpha C=\sqrt{\frac{K_a}{C}}\times C=\sqrt{C{K}_a}$

জানা আছে,
$\begin{array}{cc}\mathrm{pOH}& =-\log \left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]\\ & =-\log \left(\sqrt{C{K}_a}\right)\\ & =-\log \left(\sqrt{0.001\times 1.9\times {10}^{-5}}\right)\\ & =3.86\end{array}$

$\begin{array}{cc}\therefore \mathrm{pH}& =14-\mathrm{pOH}\\ & =14-3.86=10.14\end{array}$
$(Ans)$

Preview:

উদ্দীপকের $A$ ও $B$ পাত্রে রয়েছে যথাক্রমে ${\mathrm{NH}}_4\mathrm{OH}$ ও $\mathrm{HCl}$ এদের মিশ্রিত করলে সংঘটিত বিক্রিয়া করে-

${\mathrm{NH}}_4\mathrm{OH}+\mathrm{HCl}⟶{\mathrm{NH}}_4\mathrm{Cl}+H_{2}O$

$A$ পাত্রে ${\mathrm{NH}}_4\mathrm{OH}$ এর পরিমাণ অনেক বেশি হওয়ায় বিক্রিয়া শেষে ${\mathrm{NH}}_4\mathrm{OH}$ অতিরিক্ত থাকবে। এ অতিরিক্ত ${\mathrm{NH}}_4\mathrm{OH}$ এবং ${\mathrm{NH}}_4\mathrm{Cl}$ মিশ্রিত হয়ে একটি ক্ষারকীয় বাফার দ্রবণ প্রস্তুত হবে। এই বাফার দ্রবণে ${\mathrm{NH}}_4\mathrm{OH}$ আংশিক কিন্তু ${\mathrm{NH}}_4\mathrm{Cl}$ সম্পূর্ণ আয়নিক অবস্থায় থাকে এবং দ্রবণে ${\mathrm{NH}}_4^{+}$, ${\mathrm{OH}}^{-}$ এবং ${\mathrm{Cl}}^{-}$ উপস্থিত থাকবে যা দ্রবণের উপাদান ${\mathrm{NH}}_4\mathrm{OH}$ এবং ${\mathrm{NH}}_4\mathrm{Cl}$ হতে উৎপন্ন।

${\mathrm{NH}}_4\mathrm{OH}\rightleftharpoons {\mathrm{NH}}_4^{+}+{\mathrm{OH}}^{-}$

${\mathrm{NH}}_4\mathrm{Cl}⟶{\mathrm{NH}}_4^{+}+{\mathrm{Cl}}^{-}$

সামান্য এসিড যোগ করলে: মিশ্রণে সামান্য পরিমাণ এসিড যোগ করলে এসিড হতে উৎপন্ন $H^{+}$ বাফার দ্রবণের ${\mathrm{OH}}^{-}$ এর সাথে বিক্রিয়া করে মৃদু তড়িৎ বিশ্লেষ্য $H_{2}O$ উৎপন্ন করে যা পরে আর আয়নিত হয় না। কিন্তু এর ফলে দ্রবণে ${\mathrm{OH}}^{-}$ এর ঘাটতি দেখা দেয়; এই ${\mathrm{OH}}^{-}$ আয়নের ঘাটতি পূরণের জন্য ${\mathrm{NH}}_4\mathrm{OH}\rightleftharpoons {\mathrm{NH}}_4^{+}+{\mathrm{OH}}^{-}$ বিক্রিয়াটির সাম্যাবস্থা ডানদিকে অগ্রসর হয়ে লা শাতেলিয়ার নীতি অনুসারে ${\mathrm{OH}}^{-}$ এর ঘাটতি পূরণ করে। এর ফলে বাফার দ্রবণটির $\text{pH}$ মানে তেমন কোন পরিবর্তন হয় না।

$H^{+}+{\mathrm{OH}}^{-}⟶H_{2}O$

${\mathrm{NH}}_4\mathrm{OH}\rightleftharpoons {\mathrm{NH}}_4^{+}+{\mathrm{OH}}^{-}$ (ডান দিকে সরে যায়)

সামান্য ক্ষার যোগ করলে : উদ্দীপকের বাফার দ্রবণে সামান্য পরিমাণ তীব্র ক্ষার যোগ করলে ক্ষার থেকে উৎপন্ন ${\mathrm{OH}}^{-}$ আয়ন বাফার দ্রবণের ${\mathrm{NH}}_4^{+}$ এর সাথে বিক্রিয়া করে মৃদু তড়িৎ বিশ্লেষ্য ${\mathrm{NH}}_4\mathrm{OH}$ উৎপন্ন করে; এটি আর বিয়োজিত হয় না আর তাই মিশ্রণের pH মানের তেমন কোনো পরিবর্তন হয় না।

${\mathrm{NH}}_4^{+}+{\mathrm{OH}}^{-}⟶{\mathrm{NH}}_4\mathrm{OH}$ (মৃদু তড়িৎবিশ্লেষ্য)

উপরের আলোচনা অনুসারে বাফার দ্রবণের ক্রিয়াকৌশল বলতে দ্রবণে অতিরিক্ত $H^{+}$ এবং ${\mathrm{OH}}^{-}$ এর অপসারণ বিক্রিয়াকেই বুঝানো হয়েছে। এই অপসারণ প্রক্রিয়াকে সংক্ষেপে নিম্নলিখিতভাবে দেখানো যায়।

সামান্য এসিড যোগ $\to$

তাই বলা যায়, $A$ ও $B$ পাত্রের মিশ্রিত দ্রবণের বাফার ক্রিয়া আছে।