এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “কপার তড়িদ্দ্বারের সাহায্যে কপার সালফেটের তড়িৎবিশ্লেষণ করলে কী ঘটনা ঘটবে তা ব্যাখ্যা করো। অথবা, কপার তড়িদ্দ্বার ব্যবহার করে কপার সালফেটের (CuSO₄) জলীয় দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণ করলে ক্যাথোডে কী বিক্রিয়া হয় লেখো এবং অ্যানোডে কী বিক্রিয়া হয় লেখো।” — নিয়ে আলোচনা করব। এই প্রশ্নটি মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞানের অষ্টম অধ্যায় “পদার্থের ভৌত ও রাসায়নিক ধর্মসমূহ” -এর “তড়িৎপ্রবাহ ও রাসায়নিক বিক্রিয়া” অংশ থেকে নেওয়া হয়েছে। মাধ্যমিক পরীক্ষা এবং বিভিন্ন চাকরির পরীক্ষায় এই প্রশ্নটি প্রায়ই আসে, তাই এটি শিক্ষার্থীদের জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ।
কপার তড়িদ্দ্বারের সাহায্যে কপার সালফেটের তড়িৎবিশ্লেষণ করলে কী ঘটনা ঘটবে তা ব্যাখ্যা করো।
অথবা, কপার তড়িদ্দ্বার ব্যবহার করে কপার সালফেটের (CuSO₄) জলীয় দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণ করলে ক্যাথোডে কী বিক্রিয়া হয় লেখো এবং অ্যানোডে কী বিক্রিয়া হয় লেখো।
কপার তড়িদ্দ্বারের সাহায্যে কপার সালফেট দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণ – কপার সালফেটের জলীয় দ্রবণে নিম্নলিখিত বিয়োজন হয় –
CuSO₄ → Cu²⁺ + SO₄²⁻; H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻;
এখন কপার তড়িদ্দ্বারের সাহায্যে ওই দ্রবণে তড়িৎপ্রবাহ পাঠালে ক্যাথোডে একই সঙ্গে Cu²⁺ এবং H⁺ আয়ন আকর্ষিত হয়। কিন্তু তড়িদ্দ্বারে আধান মুক্তির প্রবণতার ক্রম অনুসারে Cu²⁺ আধান মুক্ত হয়। কারণ H⁺ আয়ন অপেক্ষা Cu²⁺ আয়ন কম তড়িৎ-ঋণাত্মকধর্মী। ক্যাথোডে Cu মুক্ত হওয়ায় ক্যাথোড পুরু হয় এবং এর ওজন বাড়ে।
অন্যদিকে অ্যানোডে SO₄²⁻ এবং OH⁻ আয়ন আকর্ষিত হয়। কিন্তু SO₄²⁻ এবং OH⁻ আয়নের ইলেকট্রন ত্যাগ করে আধান মুক্ত হওয়ার চেয়ে Cu পরমাণুর দুটি ইলেকট্রন ত্যাগ করে Cu²⁺ আয়নে পরিণত হওয়া বেশি সহজ। তাই Cu পরমাণু অ্যানোডে দুটি ইলেকট্রন ত্যাগ করে Cu²⁺ আয়নরূপে দ্রবণে চলে আসে। ফলে অ্যানোডের Cu ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। ক্যাথোডে যে পরিমাণ Cu জমা হয় অ্যানোড থেকে সেই পরিমাণ Cu দ্রবণে Cu²⁺ আয়নরূপে চলে আসে। দ্রবণে শেষ পর্যন্ত Cu²⁺ আয়ন এবং SO₄²⁻ আয়ন থেকে যায়।
ক্যাথোড বিক্রিয়া – Cu²⁺ + 2e → Cu
অ্যানোড বিক্রিয়া – Cu → Cu²⁺ + 2e
কিছু গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নোত্তর
তড়িৎ বিশ্লেষণ কী?
তড়িৎ বিশ্লেষণ হল একটি রাসায়নিক প্রক্রিয়া যেখানে একটি তড়িৎ-বিশ্লেষ্য (ইলেক্ট্রোলাইট) দ্রবণের মধ্য দিয়ে সরাসরি তড়িৎ প্রবাহ (ডিসি কারেন্ট) চালনা করলে দ্রবণটির ভেঙে গিয়ে নতুন পদার্থ উৎপন্ন হয়। এই প্রক্রিয়ায় অ্যানোডে জারণ এবং ক্যাথোডে বিজারণ ঘটে।
তড়িৎ-বিশ্লেষ্য (ইলেক্ট্রোলাইট) কাকে বলে?
যে সকল যৌগ গলিত অবস্থায় বা দ্রবণে দ্রবীভূত হয়ে আয়নে বিয়োজিত হয় এবং যার মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহ চালনা করলে রাসায়নিক বিক্রিয়া ঘটে, তাদের তড়িৎ-বিশ্লেষ্য বলে। যেমন – CuSO₄, NaCl, H₂SO₄ ইত্যাদি।
তড়িৎ বিশ্লেষণে অ্যানোড ও ক্যাথোড কী?
তড়িৎ বিশ্লেষ্য কোষে,
1. অ্যানোড – ধনাত্মক তড়িদ্দ্বার (ইলেক্ট্রোড) যুক্ত প্রান্ত। এখানে জারণ বিক্রিয়া ঘটে।
2. ক্যাথোড – ঋণাত্মক তড়িদ্দ্বার যুক্ত প্রান্ত। এখানে বিজারণ বিক্রিয়া ঘটে।
তড়িদ্দ্বার (ইলেক্ট্রোড) কত প্রকার ও কী কী?
তড়িদ্দ্বার প্রধানত দুই প্রকার –
1. নিষ্ক্রিয় তড়িদ্দ্বার – যেসব তড়িদ্দ্বার তড়িৎ বিশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় বিক্রিয়ায় অংশগ্রহণ করে না, শুধুমাত্র তড়িৎ প্রবাহ বহনের মাধ্যম হিসেবে কাজ করে। যেমন – প্লাটিনাম (Pt), গ্রাফাইট (C)।
2. সক্রিয় তড়িদ্দ্বার – যেসব তড়িদ্দ্বার তড়িৎ বিশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় বিক্রিয়ায় অংশগ্রহণ করে এবং ক্ষয়প্রাপ্ত হয় বা গলিত হয়। যেমন – কপার (Cu), দস্তা (Zn)।
নিষ্ক্রিয় তড়িদ্দ্বার (যেমন – প্লাটিনাম) ব্যবহার করে CuSO₄ এর জলীয় দ্রবণের তড়িৎ বিশ্লেষণ করলে ক্যাথোড ও অ্যানোডে কী বিক্রিয়া ঘটে?
নিষ্ক্রিয় তড়িদ্দ্বার ব্যবহার করলে দ্রবণে উপস্থিত আয়নগুলিই বিক্রিয়া করে।
1. ক্যাথোডে বিক্রিয়া (বিজারণ) – Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (তামা ধাতু জমা হয়)
2. অ্যানোডে বিক্রিয়া (জারণ) – 4OH⁻ → O₂ + 2H₂O + 4e⁻ (অক্সিজেন গ্যাস নির্গত হয়)।
3. দ্রবণের পরিবর্তন – দ্রবণ থেকে Cu²⁺ আয়ন কমে যায় বলে দ্রবণের নীল রঙ ধীরে ধীরে ফিকে হয়ে আসে।
সক্রিয় কপার (Cu) তড়িদ্দ্বার ব্যবহার করে CuSO₄ দ্রবণের তড়িৎ বিশ্লেষণ করলে কেন দ্রবণের ঘনত্ব অপরিবর্তিত থাকে?
সক্রিয় কপার (Cu) তড়িদ্দ্বার ব্যবহার করে CuSO₄ দ্রবণের তড়িৎ বিশ্লেষণ করলে দ্রবণের ঘনত্ব অপরিবর্তিত থাকে কারণ এই প্রক্রিয়ায় ক্যাথোডে যে পরিমাণ তামা (Cu) জমা হয়, অ্যানোড থেকে ঠিক সেই পরিমাণ তামা (Cu) দ্রবণে Cu²⁺ আয়ন হিসেবে দ্রবীভূত হয়।
1. ক্যাথোডে – Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (Cu জমা হয়)
2. অ্যানোডে – Cu → Cu²⁺ + 2e⁻ (Cu দ্রবীভূত হয়)
3. ফলে দ্রবণে Cu²⁺ আয়নের সামগ্রিক পরিমাণের কোন পরিবর্তন হয় না, তাই দ্রবণের ঘনত্ব ও রং অপরিবর্তিত থাকে।
সক্রিয় কপার তড়িদ্দ্বার ব্যবহার করলে অ্যানোডে OH⁻ বা SO₄²⁻ আয়নের বিক্রিয়া না হয়ে কপার (Cu) ধাতুর জারণ হয় কেন?
এটি নির্ভর করে বিভিন্ন পদার্থের ইলেকট্রন ত্যাগ করার সহজাত প্রবণতার উপর। কপার পরমাণু (Cu) OH⁻ বা SO₄²⁻ আয়নের চেয়ে অনেক সহজে ইলেকট্রন ত্যাগ করে Cu²⁺ আয়নে পরিণত হতে পারে। অর্থাৎ, Cu এর জারণ হওয়ার প্রবণতা OH⁻ বা SO₄²⁻ আয়নের জারণ হওয়ার প্রবণতার চেয়ে বেশি। তাই অ্যানোডে Cu ধাতুর জারণই অগ্রাধিকার পায়।
কপার তড়িদ্দ্বার ব্যবহার করে তড়িৎ বিশ্লেষণের সময় ক্যাথোডের ভর বাড়ে এবং অ্যানোডের ভর কমে – ব্যাখ্যা করো।
ক্যাথোডে – দ্রবণ থেকে Cu²⁺ আয়নগুলি ইলেকট্রন গ্রহণ করে (বিজৃত হয়) কপার ধাতু (Cu) হিসেবে ক্যাথোড তড়িদ্দ্বারের উপর জমা হয়। ফলে ক্যাথোডের ভর বাড়ে।
অ্যানোডে – কপার দ্বারা তৈরি অ্যানোড তড়িদ্দ্বার থেকে কপার পরমাণুগুলি ইলেকট্রন ত্যাগ করে (জারিত হয়) Cu²⁺ আয়ন হিসেবে দ্রবণে চলে যায়। ফলে অ্যানোড তড়িদ্দ্বারটি ক্ষয়প্রাপ্ত হয় এবং এর ভর কমে।
এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “কপার তড়িদ্দ্বারের সাহায্যে কপার সালফেটের তড়িৎবিশ্লেষণ করলে কী ঘটনা ঘটবে তা ব্যাখ্যা করো। অথবা, কপার তড়িদ্দ্বার ব্যবহার করে কপার সালফেটের (CuSO₄) জলীয় দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণ করলে ক্যাথোডে কী বিক্রিয়া হয় লেখো এবং অ্যানোডে কী বিক্রিয়া হয় লেখো।” — নিয়ে আলোচনা করেছি। এই প্রশ্নটি মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞানের অষ্টম অধ্যায় “পদার্থের ভৌত ও রাসায়নিক ধর্মসমূহ” -এর “তড়িৎপ্রবাহ ও রাসায়নিক বিক্রিয়া” অংশ থেকে নেওয়া হয়েছে। মাধ্যমিক পরীক্ষা এবং বিভিন্ন চাকরির পরীক্ষায় এই প্রশ্নটি প্রায়ই আসে, তাই এটি শিক্ষার্থীদের জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ। আশা করি এই আর্টিকেলটি আপনাদের জন্য উপকারী হয়েছে। আপনাদের কোনো প্রশ্ন বা অসুবিধা থাকলে, আমাদের সাথে টেলিগ্রামে যোগাযোগ করতে পারেন, আমরা উত্তর দেওয়ার চেষ্টা করব। তাছাড়া, নিচে আমাদের এই পোস্টটি আপনার প্রিয়জনের সাথে শেয়ার করুন, যাদের এটি প্রয়োজন হতে পারে। ধন্যবাদ।
মন্তব্য করুন