নবম শ্রেণী: ভৌত বিজ্ঞান, অধ্যায় -4.4 ‘অ্যাসিড, ক্ষার ও লবণ’ ব্যাখ্যামূলক প্রশ্নোত্তর মান 3

অ্যাসিড: যেসব হাইড্রোজেন ঘটিত যৌগ জলীয় দ্রবণে বিয়োজিত হয়ে ক্যাটায়ন হিসেবে একমাত্র হাইড্রোজেন আয়ন ($H^+$) উৎপন্ন করে, তাদের অ্যাসিড বলে। (যেমন— $HCl$)
ক্ষার: যেসব যৌগ (ধাতব অক্সাইড বা হাইড্রক্সাইড) জলীয় দ্রবণে বিয়োজিত হয়ে অ্যানায়ন হিসেবে একমাত্র হাইড্রক্সিল আয়ন ($OH^-$) উৎপন্ন করে, তাদের ক্ষার বলে। (যেমন— $NaOH$)
সীমাবদ্ধতা: এই তত্ত্ব কেবল জলীয় দ্রবণের ক্ষেত্রেই প্রযোজ্য। জল ছাড়া অন্য দ্রাবকে বা গ্যাসীয় অবস্থায় অ্যাসিড-ক্ষারের ধর্ম এই তত্ত্ব দিয়ে ব্যাখ্যা করা যায় না।

তিনটি টেস্টটিউবে সামান্য করে তিনটি এসিড নিয়ে পরীক্ষা করতে হবে:
1. $HCl$ শনাক্তকরণ: যে দ্রবণে $AgNO_3$ দ্রবণ যোগ করলে সাদা অধঃক্ষেপ পড়ে (যা $HNO_3$-এ অদ্রাব্য), সেটি $HCl$।
2. $H_2SO_4$ শনাক্তকরণ: যে দ্রবণে $BaCl_2$ দ্রবণ যোগ করলে সাদা অধঃক্ষেপ পড়ে (যা $HCl$ বা $HNO_3$-এ অদ্রাব্য), সেটি $H_2SO_4$।
3. $HNO_3$ শনাক্তকরণ: বাকি দ্রবণটি $HNO_3$। এটি কপার কুচি সহ উত্তপ্ত করলে বাদামী রঙের $NO_2$ গ্যাস নির্গত হয়।

সংজ্ঞা: যে রাসায়নিক বিক্রিয়ায় অ্যাসিড ও ক্ষারের তুল্যাঙ্ক পরিমাণ ভরের সংযোগে উভয়ের ধর্ম সম্পূর্ণ লোপ পায় এবং লবণ ও জল উৎপন্ন হয়, তাকে প্রশমন বিক্রিয়া বলে।
$HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$
প্রয়োগ: বোলতা বা মৌমাছি কামড়ালে ত্বকে ফর্মিক অ্যাসিড প্রবেশ করে জ্বালা করে। তখন চুন (ক্ষারক) বা বেকিং সোডা লাগালে অ্যাসিড প্রশমিত হয় এবং জ্বালা কমে।

সৃষ্টি: বাতাসে উপস্থিত $SO_2$ এবং $NO_2$ গ্যাস বৃষ্টির জলের সাথে বিক্রিয়া করে সালফিউরিক অ্যাসিড ($H_2SO_4$) ও নাইট্রিক অ্যাসিড ($HNO_3$) উৎপন্ন করে, যা বৃষ্টির সাথে ঝরে পড়ে।
প্রভাব:
1. মার্বেল পাথরে তৈরি স্মৃতিসৌধ (যেমন তাজমহল) এর ক্ষয় হয় ও উজ্জ্বলতা নষ্ট হয় (Stone Cancer)।
2. জলাশয়ের জল আম্লিক হয়ে পড়লে মাছ ও জলজ প্রাণীর মৃত্যু ঘটে এবং মাটির উর্বরতা হ্রাস পায়।

(i) জিঙ্কের সাথে: সোডিয়াম জিংকেট ($Na_2ZnO_2$) ও হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন হয়।
$Zn + 2NaOH \rightarrow Na_2ZnO_2 + H_2 \uparrow$
(ii) অ্যালুমিনিয়ামের সাথে: সোডিয়াম অ্যালুমিনেট ($NaAlO_2$) ও হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন হয়।
$2Al + 2NaOH + 2H_2O \rightarrow 2NaAlO_2 + 3H_2 \uparrow$

কস্টিক সোডা বা $NaOH$ একটি তীব্র জলাকর্ষী পদার্থ। খোলা বাতাসে রাখলে এটি প্রথমে বাতাস থেকে জলীয় বাষ্প শোষণ করে ভিজে যায় বা গলে যায়। এরপর এটি বাতাসের কার্বন ডাই-অক্সাইডের সাথে বিক্রিয়া করে সোডিয়াম কার্বনেটের ($Na_2CO_3$) সাদা আস্তরণ তৈরি করে।
বিক্রিয়া: $2NaOH + CO_2 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$

গাঢ় $H_2SO_4$ জলের প্রতি তীব্র আসক্তিযুক্ত এবং জলে অ্যাসিড মেশানো একটি তাপমোচী (exothermic) প্রক্রিয়া। অ্যাসিডের মধ্যে জল ঢাললে যে বিপুল পরিমাণ তাপ উৎপন্ন হয়, তাতে জল বাষ্পীভূত হয়ে অ্যাসিডসহ ছিটকে বাইরে এসে দুর্ঘটনা ঘটাতে পারে এবং পাত্রটি ফেটে যেতে পারে। তাই সবসময় প্রচুর পরিমাণ জলে ধীরে ধীরে অ্যাসিড মিশিয়ে নাড়তে হয়, যাতে উৎপন্ন তাপ সারা পাত্রে ছড়িয়ে পড়ে।

অ্যান্টাসিড: যে সমস্ত ক্ষারকীয় পদার্থ পাকস্থলীর অতিরিক্ত অ্যাসিডকে প্রশমিত করে বুক জ্বালা ও বদহজম কমায়, তাদের অ্যান্টাসিড বলে।
ক্রিয়াকৌশল: পাকস্থলীতে অতিরিক্ত $HCl$ ক্ষরিত হলে অ্যান্টাসিড (ক্ষারক) তার সাথে প্রশমন বিক্রিয়া করে লবণ ও জল উৎপন্ন করে।
উদাহরণ: ম্যাগনেসিয়াম হাইড্রক্সাইড [$Mg(OH)_2$], অ্যালুমিনিয়াম হাইড্রক্সাইড [$Al(OH)_3$] (জেলুসিল, ডাইজিন)।

1. $HCl$: বাথরুম পরিষ্কারক হিসেবে এবং ইস্পাত কারখানায় ধাতু পরিষ্কার (Pickling) করতে ব্যবহৃত হয়।
2. $HNO_3$: টি.এন.টি (TNT), ডিনামাইট ইত্যাদি বিস্ফোরক এবং রাসায়নিক সার তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।
3. $H_2SO_4$: লেড-অ্যাসিড ব্যাটারি (গাড়ির ব্যাটারি) তৈরিতে এবং পেট্রোলিয়াম শোধনে ব্যবহৃত হয়।

তুঁতের (নীল) জলীয় দ্রবণে লোহার পেরেক ডুবালে কিছুক্ষণ পর দেখা যাবে যে দ্রবণের নীল রঙ ফিকে হয়ে হালকা সবুজ হয়ে গেছে এবং লোহার পেরেকের ওপর লালচে-বাদামী রঙের তামার আস্তরণ পড়েছে।
কারণ: লোহা ($Fe$), কপার ($Cu$) অপেক্ষা বেশি সক্রিয় ধাতু হওয়ায় কপার সালফেট থেকে কপারকে প্রতিস্থাপিত করে নিজে ফেরাস সালফেট ($FeSO_4$) গঠন করে।
$Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu \downarrow$

উভয়ক্ষেত্রেই সোডিয়াম ক্লোরাইড, জল এবং কার্বন ডাই-অক্সাইড গ্যাস উৎপন্ন হয়। $CO_2$ গ্যাস বুদবুদ আকারে সশব্দে নির্গত হয়।
1. $Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2 \uparrow$
2. $NaHCO_3 + HCl \rightarrow NaCl + H_2O + CO_2 \uparrow$

যেসব ধাতব অক্সাইড বা হাইড্রক্সাইড অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়ায় লবণ ও জল উৎপন্ন করে তাদের ক্ষারক বলে। আর যেসব ক্ষারক জলে দ্রবীভূত হয়, তাদের ক্ষার বলে।
যেমন, $NaOH$ ও $Fe(OH)_3$ উভয়েই অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে লবণ ও জল দেয়, তাই উভয়েই ক্ষারক। কিন্তু $NaOH$ জলে দ্রাব্য, তাই এটি ক্ষার। কিন্তু $Fe(OH)_3$ জলে অদ্রাব্য, তাই এটি ক্ষার নয়। সুতরাং সব ক্ষারই ক্ষারক, কিন্তু সব ক্ষারক ক্ষার নয়।

অনুঘটক: প্লাটিনাম তারজালি (Pt) বা প্লাটিনাম-রোডিয়াম তারজালি।
মূল বিক্রিয়া: শুষ্ক ও বিশুদ্ধ অ্যামোনিয়া ও বায়ুর মিশ্রণকে (1:10 অনুপাতে) 700°C-800°C উষ্ণতায় উত্তপ্ত প্লাটিনাম তারজালির ওপর দিয়ে চালনা করলে অ্যামোনিয়া জারিত হয়ে নাইট্রিক অক্সাইড ($NO$) উৎপন্ন হয়।
$4NH_3 + 5O_2 \rightarrow 4NO + 6H_2O + \text{তাপ}$

প্রয়োজনীয় রাসায়নিক দ্রব্য: সাধারণ লবণ বা সোডিয়াম ক্লোরাইড ($NaCl$) এবং গাঢ় সালফিউরিক অ্যাসিড ($H_2SO_4$)।
শর্ত: সাধারণ লবণ এবং গাঢ় $H_2SO_4$-এর মিশ্রণকে বুনসেন বার্নারের সাহায্যে ধীরে ধীরে উত্তপ্ত করতে হয়।
সমীকরণ: $NaCl + H_2SO_4 \xrightarrow{\Delta} NaHSO_4 + HCl \uparrow$

স্বচ্ছ চুনজলের [$Ca(OH)_2$] মধ্য দিয়ে অল্প সময় ধরে $CO_2$ গ্যাস চালনা করলে অদ্রাব্য ক্যালসিয়াম কার্বনেট ($CaCO_3$) উৎপন্ন হয়, ফলে চুনজল ঘোলা হয়ে যায় (দুধের মতো সাদা)।
সমীকরণ: $Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$
(দ্রষ্টব্য: বেশিক্ষণ ধরে $CO_2$ চালনা করলে উৎপন্ন $CaCO_3$ দ্রবীভূত হয়ে স্বচ্ছ ক্যালসিয়াম বাইকার্বনেট তৈরি করে এবং ঘোলা ভাব কেটে যায়)।

একটি বিকার বা ওয়াচ গ্লাসে সামান্য চিনি ($C_{12}H_{22}O_{11}$) নিয়ে তাতে কয়েক ফোঁটা গাঢ় $H_2SO_4$ যোগ করলে দেখা যাবে চিনি কালো হয়ে গেছে এবং একটি কালো স্পঞ্জি ভরের সৃষ্টি হয়েছে।
কারণ: গাঢ় $H_2SO_4$ চিনির অণু থেকে হাইড্রোজেন ও অক্সিজেনকে জলের অনুপাতে (2:1) শোষণ করে নেয়, ফলে কেবল কালো কার্বন ($C$) পড়ে থাকে। এটি অ্যাসিডের নিরুদন ধর্মের প্রমাণ।
$C_{12}H_{22}O_{11} \xrightarrow{H_2SO_4} 12C + 11H_2O$

অক্সাইড: অক্সিজেনের সাথে কোনো মৌলের (ধাতু বা অধাতু) দ্বিপদ যৌগকে অক্সাইড বলে।
পার্থক্য:
1. আম্লিক অক্সাইড: সাধারণত অধাতুর অক্সাইড, যা ক্ষারের সাথে বিক্রিয়া করে লবণ ও জল দেয়। উদাহরণ: $CO_2, SO_2$।
2. ক্ষারীয় অক্সাইড: সাধারণত ধাতুর অক্সাইড, যা অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে লবণ ও জল দেয়। উদাহরণ: $CaO, Na_2O, MgO$।

কাপড় কাচার সোডা:
1. কাপড় কাচতে এবং পরিষ্কারক হিসেবে।
2. কাচ, সাবান ও কাগজ শিল্পে কাঁচামাল হিসেবে।
খাওয়ার সোডা:
1. বেকারি শিল্পে কেক, বিস্কুট ফোলানোর জন্য বেকিং পাউডার তৈরিতে।
2. অ্যান্টাসিড হিসেবে পেটের অম্লতা দূর করতে।

লেড নাইট্রেটের দ্রবণে $H_2S$ গ্যাস চালনা করলে লেড সালফাইড ($PbS$)-এর কালো অধঃক্ষেপ পড়ে এবং নাইট্রিক অ্যাসিড উৎপন্ন হয়।
সমীকরণ: $Pb(NO_3)_2 + H_2S \rightarrow PbS \downarrow + 2HNO_3$
এটি একটি দ্বি-বিয়োজন (Double decomposition) বিক্রিয়া।

ব্যবহার: লিটমাস একটি বহুল ব্যবহৃত নির্দেশক। অ্যাসিড দ্রবণে নীল লিটমাস লাল বর্ণ ধারণ করে এবং ক্ষারীয় দ্রবণে লাল লিটমাস নীল বর্ণ ধারণ করে। প্রশম দ্রবণে এর বর্ণ বেগুনি থাকে।
উৎস: লিটমাস এক ধরণের প্রাকৃতিক রঞ্জক যা ‘লাইকেন’ (Lichen) নামক উদ্ভিদ থেকে নিষ্কাশন করা হয়।

1. উৎস: জৈব অ্যাসিড উদ্ভিদ বা প্রাণিদেহ থেকে পাওয়া যায় (কার্বন ঘটিত)। অজৈব অ্যাসিড খনিজ পদার্থ থেকে তৈরি হয়।
2. তীব্রতা: জৈব অ্যাসিডগুলি সাধারণত মৃদু অ্যাসিড হয়। অজৈব অ্যাসিডগুলি সাধারণত তীব্র হয়।
উদাহরণ:
– জৈব অ্যাসিড: সাইট্রিক অ্যাসিড, অ্যাসিটিক অ্যাসিড।
– অজৈব অ্যাসিড: হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড ($HCl$), সালফিউরিক অ্যাসিড ($H_2SO_4$)।

ম্যাগনেসিয়াম ফিতাকে নাইট্রোজেন গ্যাসে পোড়ালে ম্যাগনেসিয়াম নাইট্রাইড ($Mg_3N_2$) উৎপন্ন হয়।
$3Mg + N_2 \xrightarrow{\Delta} Mg_3N_2$
উৎপন্ন $Mg_3N_2$-কে গরম জলের সাথে মেশালে ঝাঁঝালো গন্ধযুক্ত অ্যামোনিয়া ($NH_3$) গ্যাস উৎপন্ন হয়।
$Mg_3N_2 + 6H_2O \rightarrow 3Mg(OH)_2 + 2NH_3 \uparrow$

সোডিয়াম বাইকার্বনেটের সাথে লঘু সালফিউরিক অ্যাসিডের বিক্রিয়ায় সোডিয়াম সালফেট, জল এবং প্রচুর পরিমাণে কার্বন ডাই-অক্সাইড গ্যাস উৎপন্ন হয়।
$2NaHCO_3 + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O + 2CO_2 \uparrow$
অগ্নিনির্বাপক ক্রিয়া: উৎপন্ন $CO_2$ গ্যাস বাতাসের চেয়ে ভারী এবং এটি জ্বলনে সহায়তা করে না। এটি আগুনের চারপাশে একটি আস্তরণ তৈরি করে অক্সিজেনের সরবরাহ বন্ধ করে দেয়, ফলে আগুন নিভে যায়।

সহজ কথায়, অ্যাসিড স্বাদে টক হয় এবং নীল লিটমাসকে লাল করে (যেমন—লেবুর রস)। আরহেনিয়াসের তত্তানুসারে এরা জলীয় দ্রবণে $H^+$ আয়ন দেয়।
অন্যদিকে, ক্ষার স্পর্শে পিচ্ছিল (সাবানের মতো) এবং লাল লিটমাসকে নীল করে। এরা জলীয় দ্রবণে $OH^-$ আয়ন দেয়।

ধাতব অক্সাইড বা হাইড্রক্সাইড যারা অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে লবণ ও জল দেয়, তাদের ক্ষারক বলে। কিন্তু যেসব ক্ষারক জলে দ্রবীভূত হয়, কেবল তাদেরই ক্ষার (Alkali) বলা হয়।
তাই বলা হয়— “সব ক্ষারই ক্ষারক, কিন্তু সব ক্ষারক ক্ষার নয়।” (যেমন $Fe(OH)_3$ ক্ষারক হলেও ক্ষার নয়, কারণ এটি জলে অদ্রাব্য)।

pH হলো কোনো দ্রবণের অম্লতা বা ক্ষারকতা পরিমাপের একটি স্কেল। এর মান 0 থেকে 14 পর্যন্ত হয়।
* pH = 7 হলে দ্রবণটি প্রশম (যেমন বিশুদ্ধ জল)।
* pH < 7 হলে দ্রবণটি আম্লিক।
* pH > 7 হলে দ্রবণটি ক্ষারীয়।

আমাদের পাকস্থলীতে অতিরিক্ত হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড ($HCl$) জমা হলে অ্যাসিডিটি বা বুক জ্বালা হয়। অ্যান্টাসিড (যেমন জেলুসিল বা মিল্ক অফ ম্যাগনেসিয়া) হলো মৃদু ক্ষারক। এটি খাওয়ার ফলে পাকস্থলীর অতিরিক্ত অ্যাসিডের সাথে প্রশমন বিক্রিয়া ঘটে লবণ ও জল উৎপন্ন হয়, ফলে জ্বালা কমে যায়।

৩ ভাগ গাঢ় $HCl$ এবং ১ ভাগ গাঢ় $HNO_3$-এর মিশ্রণকে রাজাম্ল বলে। এটি অত্যন্ত শক্তিশালী জারক। সোনা (Gold) বা প্লাটিনামের মতো নিষ্ক্রিয় ধাতু, যা সাধারণ কোনো অ্যাসিডে গলে না, তা রাজাম্লে দ্রবীভূত হয়। স্বর্ণকাররা গয়না পরিষ্কার বা গলাতে এটি ব্যবহার করেন।