সৃজনশীলঃ ‘উদ্দীপকটি লক্ষ্য করো:i.…’ নটরডেম কলেজ ২০২৪ – রাসায়নিক পরিবর্তন, রসায়ন, রসায়ন ১ম পত্র (এইচএসসি)

যেসব রাসায়নিক পদার্থ খাদ্যদ্রব্যে বিদ্যমান অবস্থান্তর ধাতুর আয়নকে (Fe²⁺, Fe³⁺, Co³⁺, Cu²⁺) কিলেট যৌগ গঠনের মাধ্যমে তাদের প্রভাবন ক্ষমতা বিনষ্ট করে তাদেরকে কিলেটিং এজেন্ট বলে। EDTA বহুল ব্যবহৃত কিলেটিং এজেন্ট। সাইট্রিক এসিড, এসকরবিক এসিড, পলিফসফেট প্রভৃতি কিলেটিং এজেন্ট খাদ্যে ব্যবহৃত হয়। খাদ্যে বিদ্যমান কপার এসকরবিক এসিড, ভিটামিন E, থায়ামিন, ফলিক এসিড প্রভৃতিকে বিনষ্ট করে এবং Cu²⁺, Fe³⁺ উভয়ই চর্বিতে দ্রবণীয় ভিটামিন A কে বিনষ্ট করে এবং খাদ্য বস্তুকে বিবর্ণ করে। EDTA কিলেটিং এজেন্ট ব্যবহার করলে খাদ্যের মধ্যে বিদ্যমান অবস্থান্তর মৌলের আয়নের সাথে সন্নিবেশ বন্ধনের মাধ্যমে যুক্ত হয়ে জটিল যৌগ গঠন করে, এতে তাদের প্রভাবন ক্ষমতা বিনষ্ট হয়, ফলে প্রয়োজনীয় ভিটামিন নষ্ট হয় না। এবাবে EDTA খাদ্য সংরক্ষণে ভূমিকা রাখতে পারে। 

উদ্দীপকের (i) নং বিক্রিয়াটি হলো-
$2P\left(g\right)+3A\left(g\right)\rightleftharpoons E\left(g\right)+2W\left(g\right)$

ধরি, $P$ এর বিয়োজন মাত্রা $\alpha$
এখন, বিক্রিয়াটি,
$2P\left(g\right)+3A\left(g\right)\rightleftharpoons E\left(g\right)+2W\left(g\right)$

প্রাথমিক অবস্থায় মোল সংখ্যা $2\mathrm{mol}3\mathrm{mol}0\mathrm{mol}0\mathrm{mol}$
সাম্যাবস্থায় মোল সংখ্যা: $2(1-\alpha )\mathrm{mol}3(1-\alpha )\mathrm{mol}\alpha \mathrm{mol}2\alpha \mathrm{mol}$
সাম্যাবস্থায় মোল সংখ্যা $=2-2\alpha +3-3\alpha +\alpha +2\alpha$
$=5-2\alpha$
ধরি, সাম্যাবস্থায়, মিশ্রণের মোট চাপ P atm

$\therefore$ সাম্যাবস্থায় $P$ এর আংশিক চাপ, $P_p=\frac{2(1-\alpha )}{5-2\alpha }\times P$
সাম্যাবস্থায় $A$ এর আংশিক চাপ, $P_p=\frac{3(1-\alpha )}{5-2\alpha }\times P$
সাম্যাবস্থায় $E$ এর আংশিক চাপ, $E^{\prime }"P_E=\frac{\alpha }{5-2\alpha }$ সাম্যাবস্থায় $W$ এর আংশিক চাপ, $P_w=\frac{2\alpha }{5-2\alpha }\times P$
আংশিক চাপে সাম্যাঙ্ক,
$\therefore K_p=\frac{P_E\times {\left(P_w\right)}^2}{{\left(P_p\right)}^2\times {\left(P_A\right)}^3}$
$=\frac{\frac{\alpha }{5-2\alpha }\times {\left(\frac{2\alpha }{5-2\alpha }\right)}^2\times P^3}{{\left(\frac{2-2\alpha }{5-2\alpha }\right)}^2\times {\left(\frac{3-3\alpha }{5-2\alpha }\right)}^3\times p^5}$
$=\frac{4{\alpha }^3}{(5-2\alpha {)}^3}\times \frac{(5-2\alpha {)}^5}{4(1-\alpha {)}^2\times 27(1-\alpha {)}^3}\times \frac{1}{p^2}$
$=\frac{4{\alpha }^3(5-2\alpha {)}^2}{4(1-\alpha {)}^5\times 27\times P^2}=\frac{{\alpha }^3(5-2\alpha {)}^2}{27(1-\alpha {)}^5{P}^2}$

এখন, $\alpha <<1$ হলে, $(1-\alpha {)}^5=1$,
$\therefore K_p=\frac{{\alpha }^3(5-2\alpha {)}^2}{27P^2}$

এটিই উদ্দীপকের (i) নং বিক্রিয়ার সাম্যাবস্থায় $K_p$ এর রাশিমালা ।

(ii) নং বিক্রিয়াটি
${\mathrm{XY}}_3\left(g\right)+Y_2\left(g\right)\rightleftharpoons X{Y}_5\left(g\right)$

প্রাথমিক অবস্থ্যায় মোল সংখ্যা : $1\mathrm{mol}1\mathrm{mol}0\mathrm{mol}$
সাম্যাবস্থায় মোল সংখ্যা
$1-\alpha 1-\alpha \alpha$
$=1-0.2=1-0.20.2$
$[{\mathrm{XY}}_3$ এর বিয়োজन মাত্রা ২০%]
= 0.8 
= 0.8
সাম্যাবস্থায় মোট মোল সংখ্যা $=0.8+0.8+0.2=1.8\mathrm{mol}$

ধরি, সাম্যাবস্থায়, মিশ্রণের মোট চাপ Patm।
$\therefore$ সাম্যাবস্থায় ${\mathrm{XY}}_3$ এর আংশিক চাপ, $P_{{\mathrm{XY}}_3}=\frac{0.8}{1.8}\times P$
$=0.44P\mathrm{atm}$
$\therefore$ সাম্যাবস্থায় $Y_2$ এর অংশিক চাপ, $P_{Y_2}=\frac{0.8}{1.8}\times P=0.44P\mathrm{atm}$
$\therefore$ সাম্যাবস্থায় ${\mathrm{XY}}_5$ এর অংশিক চাপ, $P_{{\mathrm{XY}}_5}=\frac{0.2}{1.8}\times P=0.11P\mathrm{atm}$

$\therefore K_P\frac{P_{{\mathrm{XY}}_5}}{P_{{\mathrm{XY}}_5}\times P_{Y_2}}=\frac{0.11\times P}{(0.44P{)}^2}=\frac{0.57}{P}$

$\therefore 0.5625=\frac{0.57}{P}\therefore P=\frac{0.57}{0.5625}=1.0\mathrm{latm}$
এখন, চাপ দ্বিগুণ করলে পরিবর্তিত চাপ হবে, $P=(1.01\times 2)\mathrm{atm}$
$=2.02\mathrm{atm}$

ধরি, পরিবর্তিত বিয়োজন মাত্রা ${\alpha }^{\prime }$
এখন, বিক্রিয়াটি -
${\mathrm{XY}}_3\left(g\right)+Y_2\left(g\right)\rightleftharpoons X{Y}_5\left(g\right)$

প্রাথমিক অবস্থায় মোল সংখ্যা: $1\mathrm{mol}1\mathrm{mol}0\mathrm{mol}$
সাম্যাবস্থায় মোল সংখ্যা $(1-\alpha )\mathrm{mol}(1-\alpha )\mathrm{mol}\alpha \mathrm{mol}$
$\therefore$ সাম্যাবम्थाয় মোট মোল সংখ্যা $=1-\alpha +1-\alpha +\alpha$
$=2-\alpha$
$\therefore$ সাম্যাবস্থায় ${\mathrm{XY}}_3$ এর আংশিক চাপ, ${\mathrm{PxY}}_3=\frac{1-\alpha }{2-\alpha }\times 2.02$

সাম্যাবস্থায় $Y_2$ এর আংশিক চাপ, ${\mathrm{PY}}_2=\frac{1-\alpha }{2-\alpha }\times 2.02$

সাম্যাবস্থায় ${\mathrm{XY}}_2$ এর আংশিক চাপ,  ${\mathrm{PxY}}_5=\frac{\alpha }{2-\alpha }\times 2.02$

$\therefore K_p=\frac{{\mathrm{Pxy}}_5}{{\mathrm{Pxy}}_3\times {\mathrm{Py}}_2}$ বা, $0.5625=\frac{\frac{\alpha }{2-\alpha }\times 2.02}{\frac{1-\alpha }{2-\alpha }\times \frac{1-\alpha }{2-\alpha }\times {2.02}^2}$

বা, $0.5625=\frac{\alpha \times 2.02}{2-\alpha }\times \frac{(2-\alpha {)}^2}{(1-\alpha {)}^2\times {2.02}^2}$
বা, $0.5625=\frac{\alpha \times (2-\alpha )}{(1-\alpha {)}^2\times 2.02}$
বা, $1.14=\frac{2\alpha -{\alpha }^2}{1-2\alpha +{\alpha }^2}$
বা, $1.14-2.28\alpha +1.14{\alpha }^2=2\alpha -{\alpha }^2$
বা, $2.14{\alpha }^2-4.28\alpha +1.14=0$
সমাধান করে পাই, $\alpha =0.316$ ও $\alpha =1.68$ যা গ্রহণযোগ্য নয়।

সুতরাং চাপ দ্বিগুণ কর্লে বিয়োজন মাত্রা হবে 0.316
বা, $31.6\%$।