নবম শ্রেণী: ভৌত বিজ্ঞান, অধ্যায় – 4.3 ‘দ্রবণ’ সংক্ষিপ্ত প্রশ্নোত্তর মান ২

1. কণার আকার: প্রকৃত দ্রবণে দ্রাবের কণার ব্যাস $10^{-8}$ cm বা তার কম হয়। কিন্তু কলয়ডীয় দ্রবণে কণার ব্যাস $10^{-5}$ cm থেকে $10^{-7}$ cm এর মধ্যে হয়।
2. দৃশ্যমানতা: প্রকৃত দ্রবণের কণাগুলি আল্ট্রা-মাইক্রোস্কোপেও দেখা যায় না। কিন্তু কলয়ড কণাগুলি আল্ট্রা-মাইক্রোস্কোপে দৃশ্যমান।

অন্ধকার ঘরে রাখা কলয়ডীয় দ্রবণের মধ্য দিয়ে তীব্র আলোকরশ্মি পাঠালে, কলয়ড কণাগুলি দ্বারা আলোর বিচ্ছুরণ ঘটে এবং পাশ থেকে দেখলে আলোর গতিপথ দৃশ্যমান হয়ে ওঠে। এই ঘটনাকে টিন্ডাল প্রভাব বলে। (প্রকৃত দ্রবণে এটি দেখা যায় না)।

কলয়ডীয় দ্রবণে বিস্তার মাধ্যমের অণুগুলির অসম সংঘর্ষের ফলে কলয়ড কণাগুলি অবিরাম, বিশৃঙ্খল ও এদিক-ওদিক ঘুরে বেড়ায়। কণাগুলির এই বিরামহীন জ্যামিতিক গতিকে ব্রাউনীয় গতি বলে। এটি দ্রবণের স্থায়িত্ব প্রদান করে।

যে কলয়ডীয় সিস্টেমে বিস্তার মাধ্যম এবং বিস্তৃত দশা উভয়ই তরল (কিন্তু পরস্পর অমিশ্রণীয়), তাকে ইমালসন বা অবদ্রব বলে।
উদাহরণ: দুধ (জলে তেলের বিস্তার) এবং মাখন (তেলে জলের বিস্তার)।

যেসব পদার্থ ইমালসনের স্থায়িত্ব বৃদ্ধি করে এবং তরল দুটির আলাদা হওয়া রোধ করে, তাদের ইমালসিফায়ার বলে।
যেমন—দুধের ক্ষেত্রে ‘কেসিন’ প্রোটিন এবং তেল-জলের মিশ্রণে ‘সাবান’ ইমালসিফায়ার হিসেবে কাজ করে।

জল একটি উত্তম ধ্রুবীয় দ্রাবক। এটি বেশিরভাগ তড়িৎযোজী যৌগ (যেমন—লবণ) এবং অনেক সমযোজী যৌগ (যেমন—চিনি, অ্যালকোহল)-কে দ্রবীভূত করতে পারে। কঠিন, তরল ও গ্যাসীয়—তিন প্রকার পদার্থই জলে দ্রবীভূত হয় বলে জলকে সর্বজনীন দ্রাবক বলা হয়।

যে অসমসত্ত্ব মিশ্রণে কঠিন পদার্থের কণাগুলি ($10^{-4}$ cm বা তার বেশি) তরল বা গ্যাসীয় মাধ্যমে ভাসমান থাকে এবং কিছুক্ষণ রেখে দিলে থিতিয়ে পড়ে, তাকে প্রলম্বন বলে।
উদাহরণ: কাদা-গোলা জল, বেরিয়াম সালফেটের জলীয় মিশ্রণ।

হেনরির সূত্রানুযায়ী, চাপ বাড়লে তরলে গ্যাসের দ্রাব্যতা বাড়ে। কোল্ড ড্রিংকসের বোতলে উচ্চচাপে $CO_2$ গ্যাস দ্রবীভূত থাকে। ছিপি খুললে চাপ হঠাৎ কমে যায়, ফলে অতিরিক্ত দ্রবীভূত $CO_2$ গ্যাস বুদবুদ আকারে দ্রুত বেরিয়ে আসে, যা ফেনা সৃষ্টি করে।

সল: তরল মাধ্যমে কঠিন পদার্থের বিস্তার (তরল বেশি, কঠিন কম)। যেমন: রং, গোল্ড সল।
জেল: কঠিন মাধ্যমে তরল পদার্থের বিস্তার (কঠিন বেশি, তরল কম)। যেমন: জেলি, পনির।

তরল এরোসল: কুয়াশা বা মেঘ (গ্যাসে তরল)।
কঠিন এরোসল: ধোঁয়া বা গাড়ির ধোঁয়া (গ্যাসে কঠিন)।

উষ্ণতার পরিবর্তনে বেশিরভাগ পদার্থের দ্রাব্যতার পরিবর্তন ঘটে (কারোর বাড়ে, কারোর কমে)। তাই নির্দিষ্ট উষ্ণতা উল্লেখ না করলে কোনো পদার্থের দ্রাব্যতা নির্দিষ্ট করে বলা সম্ভব নয়। এই কারণে দ্রাব্যতার সংজ্ঞায় উষ্ণতা উল্লেখ করা অত্যাবশ্যক।

এর অর্থ হলো, 40°C উষ্ণতায় 100 গ্রাম বিশুদ্ধ জলে সর্বাধিক 65 গ্রাম পটাশিয়াম নাইট্রেট দ্রবীভূত হয়ে সম্পৃক্ত দ্রবণ তৈরি করতে পারে।

দুটি উপায়ে এটি করা যায়:
1. দ্রবণের উষ্ণতা বৃদ্ধি করলে (বেশিরভাগ লবণের ক্ষেত্রে)।
2. দ্রবণে আরও অতিরিক্ত দ্রাবক (যেমন জল) যোগ করলে।

কিছু কিছু লবণের কেলাস গঠনের সময় নির্দিষ্ট সংখ্যক জলের অণু লবণের অণুর সঙ্গে রাসায়নিকভাবে যুক্ত থাকে। এই জলকে কেলাস জল বলে।
উদাহরণ: নীল তুঁতে বা কপার সালফেট ($CuSO_4 \cdot 5H_2O$)-এ 5 অণু কেলাস জল থাকে।

কোনো অতিপৃক্ত দ্রবণে ওই পদার্থের একটি ছোট দানা বা কেলাস যোগ করলে দ্রুত সমগ্র দ্রবণটি কেলাসিত হতে শুরু করে। বাইরে থেকে যোগ করা এই ছোট কেলাসটিকে সিড কেলাস বা বীজ কেলাস বলে।

দ্রাব্যতা = $\frac{\text{দ্রাবের ভর}}{\text{দ্রাবকের ভর}} \times 100$
এখানে দ্রাবের ভর = 6g, দ্রাবকের ভর = 20g।
$\therefore$ দ্রাব্যতা = $\frac{6}{20} \times 100 = 30$।
উত্তর: 30।

উষ্ণতা বাড়লে তরলে গ্যাসের দ্রাব্যতা কমে যায়। গ্রীষ্মকালে জলের উষ্ণতা বাড়ার ফলে জলে দ্রবীভূত অক্সিজেনের পরিমাণ কমে যায়। তাই শ্বাসকার্যের জন্য প্রয়োজনীয় অক্সিজেনের অভাব মেটাতে মাছেরা জলের ওপর ভেসে ওঠে এবং বাতাস থেকে অক্সিজেন নেওয়ার চেষ্টা করে।

ছক কাগজে X-অক্ষ বরাবর উষ্ণতা এবং Y-অক্ষ বরাবর দ্রাব্যতা স্থাপন করে যে রেখাচিত্র পাওয়া যায়, যা উষ্ণতার সাথে দ্রাব্যতার পরিবর্তন নির্দেশ করে, তাকে দ্রাব্যতা লেখচিত্র বলে।

নির্দিষ্ট উষ্ণতায় কোনো দ্রবণে যদি সম্পৃক্ত অবস্থার চেয়েও বেশি পরিমাণ দ্রাব দ্রবীভূত থাকে (বিশেষ অবস্থায়), তবে সেই দ্রবণকে অতিপৃক্ত দ্রবণ বলে। এটি অত্যন্ত অস্থিতিশীল।

দ্রবণ = দ্রাব + দ্রাবক।
(যে উপাদানটি পরিমাণে বেশি থাকে তাকে দ্রাবক এবং যেটি কম থাকে তাকে দ্রাব বলে)।

দ্রাবের (চিনি) ভর = 15 g
দ্রাবকের (জল) ভর = 135 g
$\therefore$ দ্রবণের মোট ভর = $15 + 135 = 150$ g
শতকরা মাত্রা = $\frac{\text{দ্রাবের ভর}}{\text{দ্রবণের ভর}} \times 100$
= $\frac{15}{150} \times 100 = 10\%$।

সাধারণ জলে বিভিন্ন বায়বীয় পদার্থ (যেমন $CO_2$, $O_2$) এবং খনিজ লবণ দ্রবীভূত থাকে, যা জলকে সুস্বাদু করে। জলকে ফোটানো বা গরম করলে দ্রবীভূত গ্যাসগুলি বেরিয়ে যায় (কারণ উষ্ণতা বাড়লে গ্যাসের দ্রাব্যতা কমে)। গ্যাসবিহীন হওয়ার কারণে গরম জল খেতে বিস্বাদ লাগে।

যেসব পদার্থ সাধারণ উষ্ণতায় বায়ু থেকে জলীয় বাষ্প শোষণ করে কিন্তু তাতে দ্রবীভূত হয় না (তরলে পরিণত হয় না), তাদের জলগ্রাহী পদার্থ বলে।
উদাহরণ: পোড়াচুন ($CaO$), গাঢ় সালফিউরিক অ্যাসিড ($H_2SO_4$)।

যেসব কেলাসাকার পদার্থ বায়ু থেকে প্রচুর পরিমাণে জলীয় বাষ্প শোষণ করে এবং শেষপর্যন্ত সেই শোষিত জলেই দ্রবীভূত হয়ে দ্রবণে পরিণত হয়, তাদের সিক্ত বা ওদগ্রাহী পদার্থ বলে।
উদাহরণ: ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড ($CaCl_2$), কস্টিক সোডা ($NaOH$)।

ঘোলাটে জল হলো কাদা ও জলের একটি কলয়ডীয় মিশ্রণ, যেখানে কাদার কণাগুলি ঋণাত্মক আধানযুক্ত। জলে ফটকিরি যোগ করলে তা থেকে উৎপন্ন ধনাত্মক আয়ন ($Al^{3+}$) কাদার কণাগুলিকে প্রশমিত করে। ফলে কণাগুলি জোটবদ্ধ হয়ে ভারী হয় এবং তঞ্চন (Coagulation) প্রক্রিয়ায় নিচে থিতিয়ে পড়ে, ফলে ওপরের জল পরিষ্কার হয়।

দ্রাব্যতা 40 মানে হলো, 100g জলে 40g লবণ দ্রবীভূত হয়ে সম্পৃক্ত দ্রবণ তৈরি করে।
$\therefore$ 1g জলে লবণ লাগে $\frac{40}{100}$ g
$\therefore$ 200g জলে লবণ লাগে $\frac{40}{100} \times 200 = 80$ g।
উত্তর: 80 গ্রাম।

নির্দিষ্ট উষ্ণতায় যে দ্রবণের মাত্রা বা শক্তি (Strength) সঠিকভাবে জানা থাকে, তাকে প্রমাণ দ্রবণ বলে। ল্যাবরেটরিতে টাইট্রেশন বা অনুমাপন প্রক্রিয়ায় এটি ব্যবহৃত হয়।

নির্দিষ্ট উষ্ণতায় ওই দ্রবণে ওই দ্রাবের একটি ছোট কেলাস যোগ করতে হবে।
1. যদি কেলাসটি দ্রবীভূত হয়ে যায়, তবে দ্রবণটি অসম্পৃক্ত।
2. যদি কেলাসটি দ্রবীভূত না হয়ে নিচে পড়ে থাকে (আকার অপরিবর্তিত থাকে), তবে দ্রবণটি সম্পৃক্ত।

না, তরলে কঠিন পদার্থের দ্রাব্যতার ওপর চাপের কোনো উল্লেখযোগ্য প্রভাব নেই। কারণ কঠিন ও তরল উভয়ই প্রায় অসংনম্য (Incompressible) পদার্থ। চাপ পরিবর্তন করলেও এদের আয়তনের বিশেষ কোনো পরিবর্তন হয় না।

সাধারণত কোনোটিই টিন্ডাল প্রভাব দেখাবে না, কারণ উভয়ই জলে প্রকৃত দ্রবণ তৈরি করে। টিন্ডাল প্রভাব কেবল কলয়ডীয় দ্রবণে (যেমন ভাতের ফ্যান বা স্টার্চ দ্রবণ) দেখা যায়। তবে খুব সূক্ষ্ম পরীক্ষায় বা অশুদ্ধি থাকলে সামান্য বিচ্ছুরণ হতে পারে, কিন্তু তাত্ত্বিকভাবে প্রকৃত দ্রবণে এটি দেখা যায় না।

দ্রাবক (জল) = 50 g, দ্রাব = 20 g।
50g জলে থাকে 20g দ্রাব।
$\therefore$ 100g জলে থাকে $\frac{20}{50} \times 100 = 40$ g দ্রাব।
সুতরাং, ওই উষ্ণতায় দ্রাবটির দ্রাব্যতা 40।

শীতপ্রধান দেশে তাপমাত্রা 0°C-এর নিচে নেমে গেলে রেডিয়েটরের জল বরফ হয়ে ইঞ্জিন ফেটে যেতে পারে। ইথিলিন গ্লাইকল জলের হিমাঙ্ক কমিয়ে দেয় (Freezing point depression), ফলে জল সহজে বরফ হয় না এবং তরল অবস্থায় থাকে। তাই একে ‘অ্যান্টি-ফ্রিজ’ (Anti-freeze) হিসেবে ব্যবহার করা হয়।