অষ্টম শ্রেণী: পরিবেশ ও বিজ্ঞান, অধ্যায় – 2.4 তড়িতের রাসায়নিক প্রভাব, সংক্ষিপ্ত প্রশ্নোত্তর
অধ্যায় 2.4: তড়িতের রাসায়নিক প্রভাব
(সংক্ষিপ্ত প্রশ্নোত্তর – 2 নম্বর)
1. তড়িৎবিশ্লেষ্য (Electrolyte) এবং তড়িৎ-অবিশ্লেষ্য (Non-electrolyte) পদার্থের মধ্যে দুটি প্রধান পার্থক্য লেখো।
উত্তর দেখো
উত্তর:
1. তড়িৎ পরিবহন: তড়িৎবিশ্লেষ্য পদার্থ গলিত বা জলে দ্রবীভূত অবস্থায় তড়িৎ পরিবহন করে। কিন্তু তড়িৎ-অবিশ্লেষ্য পদার্থ গলিত বা দ্রবীভূত কোনো অবস্থাতেই তড়িৎ পরিবহন করে না।
2. রাসায়নিক পরিবর্তন: তড়িৎ পরিবহনের ফলে তড়িৎবিশ্লেষ্য পদার্থ রাসায়নিকভাবে ভেঙে নতুন পদার্থ তৈরি করে, কিন্তু তড়িৎ-অবিশ্লেষ্য পদার্থের ক্ষেত্রে এমন কোনো পরিবর্তন হয় না। (উদাহরণ: $NaCl$ তড়িৎবিশ্লেষ্য, কিন্তু চিনি তড়িৎ-অবিশ্লেষ্য)।
[Image comparing dissociation of a strong electrolyte like NaCl and a weak electrolyte like Acetic Acid in water]
2. তীব্র (Strong) এবং মৃদু (Weak) তড়িৎবিশ্লেষ্য পদার্থ কাকে বলে? একটি করে উদাহরণ দাও।
উত্তর দেখো
উত্তর:
তীব্র তড়িৎবিশ্লেষ্য: যেসব পদার্থ জলীয় দ্রবণে প্রায় সম্পূর্ণভাবে ভেঙে গিয়ে প্রচুর সংখ্যক আয়নে পরিণত হয় এবং খুব ভালোভাবে তড়িৎ পরিবহন করে, তাদের তীব্র তড়িৎবিশ্লেষ্য বলে। (যেমন: সোডিয়াম ক্লোরাইড বা $NaCl$, সালফিউরিক অ্যাসিড বা $H_2SO_4$)।
মৃদু তড়িৎবিশ্লেষ্য: যেসব পদার্থ জলীয় দ্রবণে খুব সামান্য পরিমাণে আয়নে ভাঙে এবং খুব মৃদুভাবে তড়িৎ পরিবহন করে, তাদের মৃদু তড়িৎবিশ্লেষ্য বলে। (যেমন: অ্যাসিটিক অ্যাসিড বা $CH_3COOH$)।
3. কঠিন অবস্থায় খাদ্যলবণ ($NaCl$) তড়িৎ পরিবহন করে না, কিন্তু গলিত বা জলে দ্রবীভূত অবস্থায় করে কেন?
উত্তর দেখো
উত্তর: কঠিন অবস্থায় খাদ্যলবণের কেলাসের মধ্যে সোডিয়াম আয়ন ($Na^+$) এবং ক্লোরাইড আয়ন ($Cl^-$) তীব্র বৈদ্যুতিক আকর্ষণ বল দ্বারা দৃঢ়ভাবে আটকে থাকে, ফলে তারা মুক্তভাবে চলাফেরা করতে পারে না। কিন্তু জলে দ্রবীভূত করলে বা গলালে ওই আকর্ষণ বল দুর্বল হয়ে যায় এবং আয়নগুলি মুক্ত হয়ে যায়। এই মুক্ত আয়নগুলিই তখন তড়িৎ পরিবহনে সাহায্য করে।
4. তড়িৎবিশ্লেষণ (Electrolysis) কাকে বলে? এটি যে পাত্রে ঘটানো হয় তার নাম কী?
উত্তর দেখো
উত্তর: গলিত বা জলে দ্রবীভূত অবস্থায় তড়িৎবিশ্লেষ্য পদার্থের মধ্য দিয়ে সমপ্রবাহ বা ডাইরেক্ট কারেন্ট (DC) চালনা করে পদার্থটিকে রাসায়নিকভাবে ভেঙে নতুন ধর্মবিশিষ্ট পদার্থ উৎপন্ন করার পদ্ধতিকে তড়িৎবিশ্লেষণ বলে।
তড়িৎবিশ্লেষণ পদ্ধতিটি যে কাঁচের পাত্রে ঘটানো হয়, তাকে ভোল্টামিটার (Voltameter) বলে।
5. ক্যাথোড (Cathode) এবং অ্যানোড (Anode) কাকে বলে?
উত্তর দেখো
উত্তর: তড়িৎবিশ্লেষণের সময় ভোল্টামিটারের ভেতরের দ্রবণে যে দুটি সুপরিবাহী ধাতব বা গ্রাফাইট পাত ডোবানো থাকে, তাদের তড়িৎদ্বার বলে।
ক্যাথোড: ব্যাটারির নেগেটিভ (-) মেরুর সাথে যুক্ত তড়িৎদ্বারটিকে ক্যাথোড বলে। ক্যাটায়নগুলি এর দিকে আকৃষ্ট হয়।
অ্যানোড: ব্যাটারির পজিটিভ (+) মেরুর সাথে যুক্ত তড়িৎদ্বারটিকে অ্যানোড বলে। অ্যানায়নগুলি এর দিকে আকৃষ্ট হয়।
6. তড়িৎবিশ্লেষণের সময় ক্যাথোড এবং অ্যানোডে কী ধরনের রাসায়নিক বিক্রিয়া ঘটে?
উত্তর দেখো
উত্তর:
ক্যাথোডে বিজারণ: ধনাত্মক আধানযুক্ত ক্যাটায়নগুলি নেগেটিভ ক্যাথোডের দিকে যায় এবং সেখান থেকে ইলেকট্রন গ্রহণ করে নিস্তরিৎ পরমাণুতে পরিণত হয়। অর্থাৎ, ক্যাথোডে বিজারণ বিক্রিয়া ঘটে।
অ্যানোডে জারণ: ঋণাত্মক আধানযুক্ত অ্যানায়নগুলি পজিটিভ অ্যানোডের দিকে যায় এবং সেখানে ইলেকট্রন বর্জন করে নিস্তরিৎ পরমাণুতে পরিণত হয়। অর্থাৎ, অ্যানোডে জারণ বিক্রিয়া ঘটে।
7. জলের তড়িৎবিশ্লেষণের সময় বিশুদ্ধ জলে সামান্য পরিমাণ অ্যাসিড (যেমন লঘু $H_2SO_4$) মেশানো হয় কেন?
উত্তর দেখো
উত্তর: বিশুদ্ধ জল সমযোজী যৌগ হওয়ায় এটি খুব সামান্য পরিমাণে আয়নে (হাইড্রোজেন ও হাইড্রোক্সিল আয়ন) ভাঙে। ফলে বিশুদ্ধ জল বিদ্যুতের প্রায় কুপরিবাহী। জলে সামান্য অ্যাসিড মেশালে সেটি জলকে বিপুল পরিমাণে আয়নে ভাঙতে সাহায্য করে, যার ফলে জল বিদ্যুতের সুপরিবাহী হয়ে ওঠে এবং তড়িৎবিশ্লেষণ দ্রুত হয়।
8. জলের তড়িৎবিশ্লেষণে ক্যাথোড ও অ্যানোডে কী কী গ্যাস উৎপন্ন হয় এবং তাদের আয়তনের অনুপাত কত?
উত্তর দেখো
উত্তর: অ্যাসিড মিশ্রিত জলের তড়িৎবিশ্লেষণ করলে:
1. ক্যাথোডে: হাইড্রোজেন গ্যাস ($H_2$) উৎপন্ন হয়।
2. অ্যানোডে: অক্সিজেন গ্যাস ($O_2$) উৎপন্ন হয়।
আয়তনের অনুপাত: উৎপন্ন হাইড্রোজেন ও অক্সিজেনের আয়তনের অনুপাত হয় 2:1 (অর্থাৎ হাইড্রোজেনের আয়তন অক্সিজেনের দ্বিগুণ হয়)।
9. তড়িৎলেপন (Electroplating) কাকে বলে? এর দুটি প্রধান উদ্দেশ্য লেখো।
উত্তর দেখো
উত্তর: তড়িৎবিশ্লেষণ প্রক্রিয়ার সাহায্যে কোনো সস্তা বা বেশি সক্রিয় ধাতুর (যেমন— লোহা, তামা) তৈরি জিনিসের ওপর অপেক্ষাকৃত কম সক্রিয় বা মূল্যবান ধাতুর (যেমন— সোনা, রুপো, নিকেল) প্রলেপ দেওয়ার পদ্ধতিকে তড়িৎলেপন বলে।
উদ্দেশ্য: 1. ধাতব বস্তুকে জল ও বাতাসের হাত থেকে রক্ষা করে মর্চে পড়া বা ক্ষয় রোধ করা। 2. জিনিসটির সৌন্দর্য বা উজ্জ্বলতা বৃদ্ধি করা।
[Image illustrating electroplating of an iron spoon with silver, highlighting the silver anode and silver cyanide electrolyte]
10. একটি লোহার চামচের ওপর রুপোর ($Ag$) প্রলেপ দিতে হলে ক্যাথোড, অ্যানোড এবং তড়িৎবিশ্লেষ্য দ্রবণ হিসেবে কী কী ব্যবহার করবে?
উত্তর দেখো
উত্তর:
1. ক্যাথোড (যাতে প্রলেপ দেওয়া হবে): লোহার চামচ।
2. অ্যানোড (যার প্রলেপ দেওয়া হবে): বিশুদ্ধ রুপোর পাত।
3. তড়িৎবিশ্লেষ্য দ্রবণ: পটাশিয়াম আর্জেন্টোসায়ানাইডের জলীয় দ্রবণ ($K[Ag(CN)_2]$)।
11. তামার তৈরি গয়নায় সোনার ($Au$) প্রলেপ দিতে ক্যাথোড, অ্যানোড এবং তড়িৎবিশ্লেষ্য দ্রবণ হিসেবে কী নেওয়া হয়?
উত্তর দেখো
উত্তর:
1. ক্যাথোড: তামার তৈরি গয়না।
2. অ্যানোড: বিশুদ্ধ সোনার পাত।
3. তড়িৎবিশ্লেষ্য দ্রবণ: পটাশিয়াম অরোসায়ানাইডের জলীয় দ্রবণ ($K[Au(CN)_2]$)।
12. অবিশুদ্ধ তামাকে (Copper) তড়িৎবিশ্লেষণ পদ্ধতিতে কীভাবে বিশুদ্ধ করা হয়?
উত্তর দেখো
উত্তর: তামা পরিশোধনের জন্য অ্যানোড হিসেবে অবিশুদ্ধ তামার মোটা পাত এবং ক্যাথোড হিসেবে বিশুদ্ধ তামার একটি খুব পাতলা পাত নেওয়া হয়। তড়িৎবিশ্লেষ্য হিসেবে সামান্য সালফিউরিক অ্যাসিড মেশানো কপার সালফেটের ($CuSO_4$) দ্রবণ ব্যবহার করা হয়। তড়িৎ চালনা করলে অ্যানোড থেকে তামা ক্ষয়ে গিয়ে দ্রবণে আসে এবং দ্রবণ থেকে বিশুদ্ধ তামা ক্যাথোডে গিয়ে জমা হতে থাকে, ফলে ক্যাথোড পাতটি ক্রমশ মোটা ও বিশুদ্ধ হয়।
13. তড়িৎবিশ্লেষণ পদ্ধতিতে ধাতু নিষ্কাশন (Extraction of metals) করা যায় এমন দুটি ধাতুর নাম লেখো।
উত্তর দেখো
উত্তর: যে ধাতুগুলি অত্যন্ত সক্রিয়, তাদের আকরিক থেকে সাধারণ কার্বন বিজারণ পদ্ধতিতে নিষ্কাশন করা যায় না, তড়িৎবিশ্লেষণ পদ্ধতির সাহায্যে নিষ্কাশন করতে হয়। এমন দুটি ধাতুর নাম হলো অ্যালুমিনিয়াম ($Al$) (বক্সাইট আকরিক থেকে) এবং সোডিয়াম ($Na$) (গলিত সোডিয়াম ক্লোরাইড থেকে)।
14. গ্যালভানাইজেশন (Galvanization) কী এবং কেন করা হয়?
উত্তর দেখো
উত্তর: লোহা বা ইস্পাতের তৈরি জিনিসকে মর্চে পড়ার হাত থেকে রক্ষা করার জন্য তড়িৎলেপন পদ্ধতির সাহায্যে ওই লোহার জিনিসের ওপর জিংক (Zinc বা $Zn$)-এর প্রলেপ দেওয়া হয়। এই বিশেষ পদ্ধতিটিকেই গ্যালভানাইজেশন বলা হয়। জিংক লোহার চেয়ে কম সক্রিয় হওয়ায় এটি লোহার ওপর একটি প্রতিরক্ষামূলক স্তর তৈরি করে।
15. তড়িৎবিশ্লেষণে সমপ্রবাহ (DC) ব্যবহার করা হয় কেন? পরিবর্তী প্রবাহ (AC) ব্যবহার করলে কী হবে?
উত্তর দেখো
উত্তর: তড়িৎবিশ্লেষণে আয়নগুলি নির্দিষ্ট দিকে প্রবাহিত হওয়া জরুরি (ক্যাটায়ন ক্যাথোডে এবং অ্যানায়ন অ্যানোডে)। সমপ্রবাহ বা DC ব্যবহার করলে তড়িৎদ্বার দুটির মেরু নির্দিষ্ট থাকে। কিন্তু পরিবর্তী প্রবাহ বা AC ব্যবহার করলে তড়িৎদ্বারের পোলারিটি বা মেরু প্রতি মুহূর্তে দ্রুত বদলাতে থাকে, ফলে আয়নগুলি কোনো নির্দিষ্ট তড়িৎদ্বারের দিকে যেতে পারে না এবং তড়িৎবিশ্লেষণ সম্পন্ন হয় না।
16. একটি লোহার চামচে রুপোর প্রলেপ দেওয়ার সময় অ্যানোড এবং ক্যাথোড পাতের ওজনের কীরূপ পরিবর্তন ঘটে এবং কেন?
উত্তর দেখো
উত্তর: তড়িৎলেপন চলাকালীন অ্যানোড পাতের (রুপোর পাত) ওজন ক্রমশ কমতে থাকে, কারণ অ্যানোড থেকে রুপো ক্ষয়ে গিয়ে দ্রবণে মিশতে থাকে। অন্যদিকে, ক্যাথোড পাতের (লোহার চামচ) ওজন ক্রমশ বাড়তে থাকে, কারণ দ্রবণ থেকে রুপোর আয়নগুলি ক্যাথোডে গিয়ে চামচের ওপর কঠিন রুপো হিসেবে জমা হতে থাকে।
17. প্রয়োগমূলক প্রশ্ন: একজন ছাত্র একটি চাবিকে তামার প্রলেপ দেওয়ার জন্য সেটিকে ব্যাটারির পজিটিভ (+) মেরুর সাথে যুক্ত করল। চাবিটির ওপর কি তামার প্রলেপ পড়বে? যুক্তি দাও।
উত্তর দেখো
উত্তর: না, চাবিটির ওপর তামার প্রলেপ পড়বে না।
যুক্তি: তামার প্রলেপ পড়ার জন্য দ্রবণের ধনাত্মক কিউপ্রিক আয়নগুলিকে ($Cu^{2+}$) চাবির দিকে আকৃষ্ট হতে হবে। চাবিটিকে পজিটিভ মেরুতে (অ্যানোডে) রাখলে সমধর্মী আধান হওয়ায় তারা পরস্পরকে বিকর্ষণ করবে। প্রলেপ পাওয়ার জন্য চাবিটিকে অবশ্যই নেগেটিভ মেরু বা ক্যাথোডে যুক্ত করতে হতো।
18. গলিত সোডিয়াম ক্লোরাইডের ($NaCl$) তড়িৎবিশ্লেষণে ক্যাথোড ও অ্যানোডে ঘটা রাসায়নিক বিক্রিয়া দুটি সমীকরণসহ লেখো।
উত্তর দেখো
উত্তর: গলিত সোডিয়াম ক্লোরাইড ভাঙলে $Na^+$ এবং $Cl^-$ আয়ন তৈরি হয়।
ক্যাথোডে বিক্রিয়া (বিজারণ): সোডিয়াম আয়ন ইলেকট্রন গ্রহণ করে ধাতব সোডিয়াম তৈরি করে।
$Na^+ + e^- \rightarrow Na$
অ্যানোডে বিক্রিয়া (জারণ): ক্লোরাইড আয়ন ইলেকট্রন বর্জন করে ক্লোরিন গ্যাস তৈরি করে।
$Cl^- \rightarrow Cl + e^-$ (জারণ), এবং $Cl + Cl \rightarrow Cl_2\uparrow$
19. বিশুদ্ধ জল, কলের জল, লেবুর রস এবং খাদ্যলবণের দ্রবণ— এদের মধ্যে কোনটি তীব্র তড়িৎবিশ্লেষ্য, কোনটি মৃদু এবং কোনটি তড়িৎ-অবিশ্লেষ্য তা চিহ্নিত করো।
উত্তর দেখো
উত্তর:
1. তীব্র তড়িৎবিশ্লেষ্য: খাদ্যলবণের দ্রবণ (কারণ এটি সম্পূর্ণ আয়নে ভেঙে যায়)।
2. মৃদু তড়িৎবিশ্লেষ্য: লেবুর রস (সাইট্রিক অ্যাসিড থাকে) এবং কলের জল (সামান্য খনিজ লবণ থাকে)। এরা অল্প আয়নে ভাঙে।
3. তড়িৎ-অবিশ্লেষ্য: বিশুদ্ধ জল (এটি আয়নে ভাঙে না বললেই চলে, তাই তড়িৎ পরিবহন করে না)।
[Image representing the stoichiometry of water molecule breaking into 2 hydrogen atoms and 1 oxygen atom]
20. জলের তড়িৎবিশ্লেষণে ক্যাথোডে উৎপন্ন গ্যাসটির আয়তন, অ্যানোডে উৎপন্ন গ্যাসের আয়তনের ঠিক দ্বিগুণ হয় কেন?
উত্তর দেখো
উত্তর: জলের রাসায়নিক সংকেত হলো $H_2O$। অর্থাৎ, জলের প্রতিটি অণুতে 2 টি হাইড্রোজেন পরমাণু এবং 1 টি অক্সিজেন পরমাণু থাকে। তড়িৎবিশ্লেষণের সময় জলের অণু ভাঙলে পরমাণুর এই অনুপাত বজায় থাকে। তাই ক্যাথোডে উৎপন্ন হাইড্রোজেন গ্যাসের আয়তন, অ্যানোডে উৎপন্ন অক্সিজেন গ্যাসের আয়তনের ঠিক দ্বিগুণ (2:1) হয়।
শেয়ার