সৃজনশীলঃ ‘Y গ্যাসটি চুনাপাথরের…’ দিনাজপুর বোর্ড ২০১৯ – পরিবেশ রসায়ন, রসায়ন, রসায়ন ২য় পত্র (এইচএসসি)

${\mathrm{FeCl}}_3$ একটি লুইস এসিড। কারণ আমরা জানি, যেসকল যৌগ মুক্ত জোড় ইলেকট্রন গ্রহণে সক্ষম তাদেরকে লুইস এসিড বলে। ${\mathrm{FeCl}}_3$ এর কেন্দ্রীয় পরমাণুর অষ্টক সম্প্রসারিত হয়েছে। ফলে, এটি ${\mathrm{Cl}}_2$ অণুর বন্ধন ইলেকট্রন গ্রহনের মাধ্যমে ইলেকট্রোফাইল গঠন করে। 

তাই ${\mathrm{FeCl}}_3$ একটি লুইস এসিড

চুনাপাথরের তাপীয় বিযোজন এর সমীকরণ- 

${\mathrm{CaCO}}_3\stackrel{\Delta }{\to }\mathrm{CaO}+{\mathrm{CO}}_2$

সুতরাং, $Y$ গ্যাসটি হলো কার্বন ডাইঅক্সাইড $\left({\mathrm{CO}}_2\right)$। 

এখানে,
${\mathrm{CO}}_2$ এর আণবিক ভর,
$M=12+16\times 2=44\mathrm{kg}/\mathrm{mol}$
$=44\times {10}^{-3}g/\mathrm{mol}$
তাপমাত্রা, T=27 ${}^{\circ }C$

$\begin{array}{cc}& =(27+273)K\\ & =300K\end{array}$

মোলার গ্যাস ধ্রুবক,

$R=8.314{\mathrm{Jk}}^{-1}{\mathrm{mol}}^{-1}$

$r.m.s.$ বেগ, $C=?$ 

আমরা জানি, 

$C=\sqrt{\frac{3\mathrm{RT}}{M}}$ 

বা, $C=\sqrt{\frac{3\times 8.314\times 300}{44\times {10}^{-3}}}$ 

$\therefore C=412.38{\mathrm{ms}}^{-1}$ 

সুতরাং, ${27}^{\circ }C$ তাপমাত্রায় ${\mathrm{CO}}_2$ গ্যাসের r.m.s. বেগ $412.38{\mathrm{ms}}^{-1}$ 

প্রদত্ত উদ্দীপকে দুইটি গ্যাসের ($X$ ও $Y$ গ্যাস) লেখচিত্র দেখানো হয়েছে। গ্যাস দুইটির মধ্যে $Y$ গ্যাসটি অর্থাৎ ${\mathrm{CO}}_2$ গ্যাস আদর্শ গ্যাসের তথা $X$ এর অবস্থার সমীকরণ অনুসরণ করে না। আদর্শ গ্যাসের অবস্থার সমীকরণ হলো $PV=nRT$। যেখানে $P$ চাপ, $V$ আয়তন, $n$ মোল সংখ্যা, $R$ মোলার গ্যাস ধ্রুবক এবং $T$ তাপমাত্রা নির্দেশ করে।

আদর্শ গ্যাস সকল তাপমাত্রা ও চাপে এই সূত্র মেনে চলে। স্থির তাপমাত্রায় আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি এর আয়তনের উপর নির্ভরশীল নয়। অর্থাৎ ${\left(\frac{\delta u}{\delta v}\right)}_T=0,U=$ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি, $V=$ গ্যাসের আয়তন, T= কেলভিন তাপমাত্রা।
অপরদিকে যেসব গ্যাস $PV=nRT$ সূত্র মেনে চলে না তাদেরকে বাস্তব গ্যাস বলে। গতিতত্ত্বের স্বীকার্য অনুযায়ী, গ্যাসের অণুসূহের আয়তন পাত্রের আয়তনের তুলনায় নগণ্য হয়। কিন্তু প্রকৃতপক্ষে বাস্তব গ্যাসসমূহের আয়তন একেবারেই নগণ্য নয়। এ কারণে উচ্চ চাপে বাস্তব গ্যাসের আয়তন আদর্শ গ্যাস এর থেকে বেশি হয়। দ্বিতীয়ত, গতিতত্ত্ব অনুযায়ী গ্যাস অণুগুলোর মধ্যে কোনো আকর্ষণ বল নেই। এই স্বীকার্যও চাপ বাড়ালে প্রযোজ্য নয়। চাপ বাড়ালে অণুগুলো খুব কাছে আসে, তখন আকর্ষণ বল কার্যকর হয়। এ কারণে বাস্তব গ্যাস $PV=nRT$ এই সূত্র মেনে চলে না। সেসব গ্যাস ভ্যানডার-ওয়ালসের সংশোধনকৃত সূত্র মেনে চলে । ভ্যানডার-ওয়ালস সূত্রানুসারে,

$(P+\frac{n^{2}a}{V^2})\left(V\mathrm{nb}\right)=\mathrm{nRT}$ যেখানে $a$ ও $b$ধ্রুবক।

ভ্যানডার-ওয়ালস ও আদর্শ গ্যাসের সমীকরণ থেকে পাই, আদর্শ গ্যাসের চাপ $\left(P\right)=$ বাস্তব গ্যাসের চাপ $\left(P\right)$$+\frac{n^{2}a}{V^2}$
উপর্যুক্ত সমীকরণ থেকে বলা যায়, কোনো গ্যাসের আদর্শ অবস্থায় প্রাপ্ত চাপ অপেক্ষা বাস্তব অবস্থায় প্রাপ্ত চাপ কম হয়। সুতরাং উদ্দীপকের $Y$ গ্যাসটির ক্ষেত্রে চাপজনিত ত্রুটি থাকায়, উচ্চ চাপ ও নিম্ন তাপমাত্রায় উদ্দীপকের $Y$$\left(C{O}_2\right)$ গ্যাস আদর্শ আচরণ থেকে বিচ্যুতি দেখায়।